Metal Alloy

25
MAKALAH TEKNOLOGI BAHAN PROSES PEMBUATAN METAL ALLOY DISUSUN OLEH : AYI RAHMAWATI 3335130744 MUHAMMAD ISMAIL 3335131326 MUHAMAD SAHRUROMDON 3335130380 FAKULTAS TEKNIK

description

j

Transcript of Metal Alloy

Page 1: Metal Alloy

MAKALAH TEKNOLOGI BAHAN

PROSES PEMBUATAN

METAL ALLOY

DISUSUN OLEH :

AYI RAHMAWATI 3335130744

MUHAMMAD ISMAIL 3335131326

MUHAMAD SAHRUROMDON 3335130380

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

CILEGON

2014

Page 2: Metal Alloy

KATA  PENGANTAR

 

            Puji syukur penulis panjatkan Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena

dengan karuniaNya penulis dapat menyelesaikan makalah ini.

Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk menambah pengetahuan (wawasan

keilmuan) serta untuk memenuhi tugas mata kuliah teknologi bahan tentang metal

alloy, ferrous maupun non-ferrous.

Makalah ini berisi tentang pembuatan metal alloy ferrous maupun non-ferrous,

yang kami harapkan dapat memberikan informasi kepada para pembaca tentang

tahap-tahap proses pembuatan yang benar.

Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena

itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu penulis

harapkan demi kesempurnaan karya ilmiah ini.

Akhir kata, penulis sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang berperan

serta dalam penyusunan karya ilmiah ini dari awal sampai akhir.

Semoga Tuhan Yang Maha Esa senantiasa meridhoi segala usaha kita, Amin.

 

 

Cilegon,September 2014

Hormat kami

Penulis

Page 3: Metal Alloy

DAFTAR ISI

 

KATA PENGANTAR..………………………………………………………..   i

DAFTAR ISI ……………………………………………………….....................ii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang.…………………………………………………………1

1.2 Tujuan ………………………………………………………………….1

1.3 Rumusan Masalah………………………………………………………1

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Logam Besi ...........................................................................................2

2.2 Logam Bukan besi ................................................................................2

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan..........................................................................................13

DAFTAR PUSTAKA

Page 4: Metal Alloy

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Semakin berkembangnya peradaban manusia, semakin beragam pula

barang-barang yang dibutuhkan. sehingga membuat manusia mencari

bahan-bahan yang cocok untuk dijadikan bahan baku. Di jaman yang

modern ini logam banyak digunakan, baik dalam bidang industri maupun

di kehidupan sehari-hari. seperti logam besi yang sangat umum digunakan

sebagai bahan dasar untuk membuat suatu produk. Akan tetapi

karakteristik besi kurang sesuai dengan kebutuhan. Sehingga besi harus

dipadupadankan dengan logam lain, yang sering disebut dengan besi

alloy. Selain itu tak sedikit pula produk yang menggunakan bahan

campuran logam tanpa paduan dengan besi. Campuran logam tanpa

paduan besi disebut non-besi alloy.

1.2 Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui proses

pembuatan besi alloy dan non-besi alloy.

1.3 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam penyusunan makalah ini adalah:

1. Perbedaan besi alloy dan non-besi alloy.

2. Proses pembuata besi alloy dan non-besi alloy.

Page 5: Metal Alloy

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. LOGAM BESI

Logam ferro adalah logam besi (Fe). Besi merupakan logam

yang penting dalam bidang teknik, tetapi besi murni terlalu lunak dan

rapuh sebagai bahan kerja, bahan konstruksi dan lain-lain. Oleh

karena itu besi selalu bercampur dengan unsur lain, terutama zat arang

atau karbon (C). Logam ferro juga disebut besi karbon atau baja

karbon. Bahan dasarnya adalah unsur besi (Fe) dan karbon (C), tetapi

sebenarnya juga mengandung unsur lain seperti: silisium, mangan,

fosfor, belerang dan sebagainya yang kadarnya relatif rendah.

2.2. LOGAM BUKAN BESI

Logam non ferro atau logam bukan besi adalah logam yang

tidak mengandung unsur besi (Fe). Logam non ferro murni

kebanyakan tidak digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan

logam lain, karena biasanya sifat-sifatnya belum memenuhi syarat

yang diinginkan.

Kecuali logam non ferro murni, platina, emas dan perak tidak

dipadukan karena sudah memiliki sifat yang baik, misalnya ketahanan

kimia dan daya hantar listrik yang baik serta cukup kuat, sehingga

dapat digunakan dalam keadaan murni. Tetapi karena harganya mahal,

ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk keperluan khusus.

Misalnya dalam teknik proses dan laboratorium di samping keperluan

tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya.

Logam non fero juga digunakan untuk campuran besi atau baja

dengan tujuan memperbaiki sifat-sifat baja. Dari jenis logam non ferro

berat yang sering digunakan uintuk paduan baja antara lain, nekel,

Page 6: Metal Alloy

kromium, molebdenum, wllfram dan sebagainya. Sedangkan dari

logam non ferro ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium dan

sebagainya. Logam-logam nonferro dan paduannya tidak diproduksi

secara besar-besaran seperti logam besi, tetapi cukup vital untuk

kebutuhan industri karena memiliki sifat-sifat yang tidak ditemukan

pada logam besi dan baja.

Proses-proses Pembuatan Logam

Pada dasarnya proses pembuatan logam besi alloy dan

logam non-besi alloy sama dengan proses pembuatan logam pada

umumnya. Berikut adalah proses-proses pembuatannya:

Gambar 2.1 metal fabrication techniques

Forming operation : adalah dimana bentuk potongan logam dirubah

dengan proses defomasi plastis.

Jika proses deformasi plastis dilakukan diatas temperatur reskristalisasi

makaproses disebut pengerjaan panas (hot working), sedangkan jika

dilakukan dibawahtemperatur reskristalisasi disebut pengerjaan dingin (cold

working).

pengerjaan panas :

dimungkinkan untuk terjadinya deformasi yang lebih besar

energi untuk melakukan deformasi lebih kecil dari cold working

permukaan logam mengalami oksidasi

pengerjaan dingin :

kualitas permukaan logam yang lebih baik

kontrol dimensi lebih mudah

Page 7: Metal Alloy

Proses forging, rolling, exrusion dan drawing bisa dilihat pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 proses perubahan bentuk.

Forging :

Dilakukan dengan cara memukul potongan logam. Gaya diberikan pada

cetak yang membentuk produk logam. Contoh produk forging adalah pada

roda kereta api ,kunci kunci, crank shift mobil dll.

Forging sebagai salah satu bagian dari proses metal forming dibagi

dalam tiga kategori berdasarkan temperatur pengerjaannya yaitu proses

cold, warm dan hot forging dimana parameter dasarnya adalah temperatur

rekristalisasi.

Gambar 2.4 Klasifikasi Cold, Warm dan hot working

Page 8: Metal Alloy

Keuntungan atau efek yang ditimbulkan oleh pengerjaan dingin (cold

working) adalah adanya penurunan tingkat keuletan, namuan diiringi dengan

naiknya kekuatan dan kekerasan pada sifat materialnya. Hal ini disebabkan

karena adanya efek strain hardening. Disamping itu juga terjadi perubahan

struktur mikro, dimana butir-butirnya akan memanjang dan merapat searah

dengan arah deformasi yang dominan serta memiliki tingkat ketelitian yang

lebih baik. Namun proses pengerjaan dingin memerlukan energi

pembentukan yang lebih besar untuk proses deformasinya.

Sementara itu, proses pengerjaan panas (temperatur kerja diatas temperatur

rekristalisasi) juga memiliki keuntungan salah satunya adalah energi

pembentukannya relatif lebih kecil bila dibandingkan dengan proses

pengerjaan dingin pada material yang sama. Hal ini di sebabkan karena

terjadinya penurunan tegangan alir, sehingga tegangan tool dan beban tempa

berkurang. Selain itu dengan adanya panas tingkat keuletan material akan

lebih terjaga. Kelemahan proses ini diantaranya adalah biaya produksi

tinggi, ketelitian (accuracy) dan kondisi permukaan kurang baik serta umur

tool relatif pendek.

Pada proses tempa warm forming dimana temperatur pengerjaan di atas

suhu ruangan dan di bawah temperatur rekristalisasi (di atas 0,3 x

temperatur 10

rekristalisasi hingga di bawah suhu rekristalisasi material), memiliki

keunggulan adalah beban tempa yang rendah , keuletan dan ketangguhan

(toughness) lebih besar dibanding proses dingin, ketelitian (accuracy)

meningkat dibandingkan tempa panas. Sedangkan kelemahannya adalah

memerlukan determinasi temperatur tempa yang optimum serta pemilihan

pelumas yang sulit.

Page 9: Metal Alloy

Rolling :

Proses dilakukan degan melewatkan logam pada 2 buah logam yang akan

mengkompresi logam sehngga tebalnya berkurang. Produk yang di hasilkan

bisa berupa bulat, tiang 1 dan rel kereta api, plat dll.

Rolling dibagi menjadi 2 macam yaitu, hot rolling dan cold rolling

Hot rolling adalah operasi pencanaian yang dilakukan pada

temperatur yang lebih tinggi daripada temperatur rekristalisasi. Pada proses

hot rolling, deformasi tidak menyebabkan terjadinya penguatan logam.

Tegangan alir bahan akan semakin kecil dengan semakin tingginya

temperatur operasi. Energy deformasi yang dibutuhkan menjadi lebih kecil

daripada temperatur yang lebih tinggi. Dengan demikian, deformasi dapat

dilakukan pada benda yang berukuran relatif besar. Sedangkan cold rolling

adalah operasi pencanaian yang dilakukan pada temperatur kamar atau di

bawah temperatur rekristalisasi. Cold rolling umumnya dilakukan setelah

proses rollliing panas. Rolling diingin menyebabkan terjadinya mekanisme

penguatan pada benda kerja yang di ikuti dengan turunnya keuletan. Benda

kerja menjadi lebih kuat, lebih keras dan lebih rapuh. Pada proses

pencanaian dingin, tegangan alir benda kerja menjadi semkain meningkat.

Sebagian besar dari produk hasil canai dingin melibatkan proses lanjutan

yaitu proses perlakuan panas agar dapat diaplikasikan sesuai ke

spesifikasinya. Proses perlakuan panas yang diterapkan pada produk hasil

canai dingin adalah proses anil. Proses dilakukan dengan tujuan untuk

mendapatkan sifat-sifat produk yang lebih sesuai dengan aplikasinya.

Extrusion :

Batangan logam didorong melalui cetakan dan produk akan berbentuk

sesuai yang dikehandaiki dan penampang yang lebih kecil. Produk extrusion

adalah batangan logam/ kawat, tube, dll.

Drawing :

Dilakukan dengan cara menarik potongan logam pada sisi keluar cetakan.

Page 10: Metal Alloy

Batangan logam,kawat, tube adalah produk produk yang bisa di hasilkan

dengan drawing.

Casting:

Pengocoran (Casting) adalah suatu proses penuangan materi cair

seperti logam atau plastik yang dimasukkan ke dalam cetakan, kemudian

dibiarkan membeku di dalam cetakan tersebut, dan kemudian

dikeluarkan atau di pecah-pecah untuk dijadikan komponen mesin.

Pengecoran digunakan untuk membuat bagian mesin dengan bentuk yang

kompleks. Pengecoran digunakan untuk membentuk logam dalam kondisi

panas sesuai dengan bentuk cetakan yang telah dibuat. Pengecoran dapat

berupa material logam cair atau plastik yang bisa meleleh

(termoplastik), juga material yang terlarut air misalnya beton atau gips, dan

materi lain yang dapat menjadi cair atau pasta ketika dalam kondisi

basah seperti tanah liat, dan lain-lain yang jika dalam kondisi kering akan

berubah menjadi keras dalam cetakan, dan terbakar dalam perapian.

Proses pengecoran dibagi menjadi dua: expandable (dapat diperluas) dan

non expandable (tidak dapat diperluas) mold casting.

Page 11: Metal Alloy

Gambar 2.5 Logam cair sedang dituangkan ke dalam cetakan

Gambar 2.6 Proses Pengecoran

logam

Pengecoran biasanya diawali dengan pembuatan cetakan dengan

bahan pasir. Cetakan pasir bisa dibuat secara manual maupun dengan

mesin. Pembuatan cetakan secara manual dilakukan bila jumlah komponen

yang akan dibuat jumlahnya terbatas, dan banyak variasinya. Pembuatan

cetakan tangan dengan dimensi yang besar dapat menggunakan campuran

Adalah proses pabrikasi di mana logam cair dituang.

Casting dilakukan jika :

1. Bentuk akhir besar atau complicated

2. Kualitas dan kekuata bukan merupakan pertimbangan utama.

Casting dibagi menjadi 3 macam menurut jenis cetakan nya yaitu:

1. Die Casting

Die casting adalah proses pencetakan yang menggunakan berulang-

ulang.Logam coran biasanya dipakai yang mempunyai tiik leleh rendah seperti:

seng, almunium, dan magnesium. Pada die casting, logam didorong masuk

cetak pada tekanan tertentu dan kecepatan tinggi dan kemudian logam

membeku dengan menjaga tekanan. Cetakannya biasanya dari baja

Page 12: Metal Alloy

Gambar 2.7 die casting.

2. Sand Casting

Sand casting atau cetakan pasir adalah metoda yang paling umum. Pasir

digunakan sebagai bahan cetakan, potongan cetakan pasir di buat dengan

memadatkan pasir ke pola yang berbentuk dimensi yang diinginkan. Proses

pencetakan dilakukan dengan mengalirkan logam cair kedalam cetakan.

Contoh produk : silinder blok mobil, fire hydrant, fitting pipa yang besar-besar.

Gambar 2.8 Sand Casting

3. Invesment Casting

Invesment casting adalah Pola untuk membuat cetakan biasanya dipakai

lilin atau palstik. Disekililing poladituang lumpur cair biasanya dari bahan

gips. Setelah mengeras cetakandipanaskan sehingga lilin didalamnya menguap.

Cetakan siap digunakan .Teknik ini biasanya digunakan untuk cetakan dengan

dengan kualitas tinggi. Dan produk akhir yang tinggi. Contohnya : perhiasan,

gigi palsu dll.

Page 13: Metal Alloy

Gambar 2.9 Investment Casting

Adapun proses pembuatan logam paduan non-ferrous yaitu sebagai

berikut:

Pembuatan Aluminium (Al)

              Bijih bauksit merupakan salah satu sumber pembentukan aluminium

yang cukup ekonomis, yang bila di Indonesia, banyak terdapat di daerah Bintan

dan Kalimantan. Untuk menambang bauksit, dilakukan dengan penambangan

terbuka, setelah bauksit di haluskan, kemudian di cuci dan dilakukan pengeringan,

baru kemudian bauksit mengalami pemurnian menjadi oksida

aluminium atau alumina.

Untuk memperoleh aluminium murni, biasanya digunakan Proses Bayern

(Karl Josef Bayer), yaitu: bauksit halus dan kering, dimasukkan ke dalam

pencampur (mixer), diolah dengan NaOH yang bila bereaksi

dengan bauksitdibawah pengaruh tekanan dan suhu diatas titik didih nya, akan

menghasilkanAluminat Natrium yang dapat larut. Biasanya setelah proses selesai,

tekanan di dalam dapur dikurangi dan ampas yang terdiri dari oksida besi tak

larut, silikon, titanium dan kotoran-kotoran lain nya, ditekan melalui saringan dan

dikumpulkan agak disamping. Kemudian, cairan yang mengandung alumina

dalam bentuk aluminat natrium, dipompakan ke luar dan dimasukkan kedalam

sebuah tangki pengendapan. Didalam tangki tersebut, diberi tambahan kristal

hidroksida aluminium yang halus, yang kemudian berubah menjadi inti

kristalisasi, sementara itu kristal hidroksida aluminium akan terpisah dari larutan,

kemudian dilakukan penyaringan dan dipanaskan sampai suhu nya mencapai

980 C.

Proses Bayern 

Melalui proses elektrolisa, alumina akan berubah menjadi oksigen dan

logam aluminium. Jalan nya proses elektrolisa adalah: alumina murni dilarutkan

pada cairan criolit (natrium aluminium fluorida) di dalam dapur elektrolit yang

besar atau disebut sel reduksi. Arus listrik kemudian dialirkan pada campuran

Page 14: Metal Alloy

melalui elektroda karbon, logam aluminium di endapkan pada katoda karbon yang

berada di dasar sel.

Panas akibat aliran listrik digunakan untuk memanaskan isi sel, sehingga

akan selalu cair, dengan demikian alumina dapat ditambahkan secara terus

menerus (disebut: proses kontinu). Pada saat-saat tertentu, aluminium cair di

keluarkan dari sel dan dipindah kan ke dalam dapur penampung untuk kemudian

di murnikan atau bisa juga digunakan untuk keperluan paduan, setelah itu baru di

tuangkan ke dalam cetakan ingot, untuk kemudian diolah lebih lanjut.

           Biasanya, untuk menghasilkan 1 kg aluminium, dibutuhkan 2 kg alumina,

sedangkan untuk mendapat kan 2 kg alumina, diperlukan 4 kg bauksit, 0,6 kg

karbon, criolit dan bahan-bahan lain nya serta sekitar 8 kWh energi listrik

(berlaku secara linier).

Pembuatan Magnesium (Mg)

Air laut yang biasanya mengandung 1300 ppm magnesium, direaksikan

dengan kapur (kulit kerang yang dibakar pada suhu 1320 0C). Hasil reaksi kimia

antara kapur dengan air laut, akan menghasilkan endapan Mg(OH)2 .Endapan

kental yang mengandung sekitar 12 % Mg(OH)2  ini kemudian di saring, sehingga

akan bertambah pekat, baru kemudian di reaksikan dengan CHCl dan

menghasilkan MgCl2. Setelah melalui tahapan filtrasi dan pengeringan,

konsentrasi MgCl2 akan meningkat menjadi sekitar 68 %, yang berbentuk butiran-

butiran  kemudian dipindahkan ke dalam sel elektrolisa yang berukuran 100

m3  dan beroperasi pada suhu sekitar 700 0C. Elektroda grafit akan berfungsi

sebagai anoda dan pot nya sendiri berfungsi sebagai katoda. Akibat di aplikasikan

nya arus listrik sebesar 60.000 Amp, maka MgCl2 akan terurai, dan logam

magnesium terapung diatas larutan. Setiap pot akan dapat menghasilkan sekitar

550 kg logam Mg dalam satu hari yang kemudian dituang kedalam cetakan ingot,

dimana setiap ingot mempunyai berat 8 kg. Hasil sampingan dari proses ini

adalah: gas klorida yang kemudian dapat digunakan untuk

mengubah Mg(OH)2  menjadi MgCl2.

Page 15: Metal Alloy

Adapun contoh proses pembuatan logam paduan ferrous yaitu sebagai

berikut:

Pembuatan Tembaga

Chalcopiri”t adalah bijih tembaga, merupakan campuran

antara Cu2S dan  CuFeS2 yang di peroleh dari hasil tambang di bawah

permukaan tanah. Gambar berikut adalah proses mebuat nya: 

Alur proses yang ditunjukkan pada gambar diatas adalah dimulai dari bijih

chalcopirit, digiling dan dicampur dengan batu kapur serta bahan fluks silika.

Setelah tepung bijih dipekatkan, lalu dipanggang, sehingga terbentuk

campuran FeS, FeO, SiO2, dan CuS. Campuran inilah yang disebut: “Kalsin”.

Kalsin kemudian di lebur dengan batu kapur sebagai fluks nya di dalam Dapur

Reverberatory, tujuan nya untuk melarutkan besi (Fe) di dalam terak, sisanya

adalah Tembaga-Besi yang disebut “matte” di tuangkan kedalam konverter.

Dengan menghembuskan udara kedalam konverter untuk selama 4 s/d 5

jam, maka kotoran-kotoran teroksida dan besi akan membetuk terak yang pada

saat-saat tertentu, dikeluarkan dari konverter.

Karena panas oksidasi cukup tinggi, maka muatan akan tetap cair yang

akhir nya dapat merubah sulfida-tembaga menjadi oksida-tembaga atau yang

dikenal dengan nama: sulfat. Bila kemudian aliran udara dihentikan, maka oksida

kupro akan bereaksi dengan sulfida kupro yang akan membentuk tembaga

blisterdan dioksida belerang. Tembaga blister dengan tingkat kemurnian     antara

98 % s/d 99 % ini kemudian dicor menjadi slab untuk kemudian di olah secara

elektolitik menjadi tembaga murni.

Page 16: Metal Alloy

BAB III

KESIMPULAN

Kesimpulan dari makalah yang kami susun yaitu proses pembuatan paduan logam

terdiri dari beberapa proses di antaranya,

Wrought alloy: dibuat dengan jalan rooling, (paduan tempa)forming,

drawing, forging dan press working.

Casting alloy: dibuat berdasarkan pengecoran (paduan tuang) Paduan

aluminium tempa mempunyai kekuatan mekanik yang tinggi mendekati baja.

Page 17: Metal Alloy

DAFTAR PUSTAKA

Lawrence H. Van Vlack. 1989. Ilmu dan Teknologi Bahan edisi ke lima.

Jakarta: Erlangga.

Tata Surdia MSMet.E, Kenji chijiwa Prof. Dr. 1975. Teknik Pengecoran

Logam, Jakarta: Pradnya Paramita.

Modul 2013.”Bahan Konstruksi Kimia.Politeknik Negeri

Sriwijaya.Palembang.”