Murjito-2010
-
Upload
wahyu-hidayat -
Category
Documents
-
view
16 -
download
2
description
Transcript of Murjito-2010
![Page 1: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/1.jpg)
0
NASKAH PUBLIKASI PENELITIAN BERORIENTASI PRODUK (PBP)
Tahun Anggaran 2009
Ketua Peneliti :
MURJITO. ST. MT NIP-UMM : 108.9404.0313
FAKULTAS TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MUHMMADIYAH MALANG
2010
PENERAPAN TEKNOLOGI POWDER METALURGY UNTUK PEMBUATAN
KOMPONEN MESIN BERBASIS PASIR BESI LOKAL
![Page 2: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/2.jpg)
1
ABSTRAK
Metalurgi serbuk merupakan proses pembentukan benda kerja komersial dari logam dimana logam dihancurkan dahulu berupa tepung, kemudian tepung tersebut ditekan di dalam cetakan (mold) dan dipanaskan di bawah temperatur leleh serbuk sehingga terbentuk benda kerja. Sehingga partikel-partikel logam memadu karena mekanisme transportasi massa akibat difusi atom antar permukaan partikel. Metode metalurgi serbuk memberikan kontrol yang teliti terhadap komposisi dan penggunaan campuran yang tidak dapat difabrikasi dengan proses lain
Didalam penelitian ini peneliti membuat rekayasa proses produksi iron soft magnetic dengan proses mechanical alloying powder metalurgy yan berbasis pasir besi lokal. Basis penggunaan pasir lokal dilatarbelakangi bahwa dari hasil data yang kita dapat dari industri pengecoran bahan baku dan bahan penunjangsebagian besar masih diimpor. Bahan-bahan yang 100% pengadaanya masih bergantung diimpor adalah bijih besi dan bahan paduannya (Alloy).
Serbuk besi dan serbuk pasir lokal mempunyai ukuran 100 mesh dicampur selama 20 menit. Jumlah serbuk ditambahkan adalah 25%, 50%, dan 75% berat. Serbuk yang telah diayak dan dicampur kemudian dimasukkan kedalam cetakan (dies) yang telah dilapisi oleh pelumas zinc stearate pada dinding cetakannya kemudian dikompaksi secara single action pressing dengan tekanan sebesar 2000 psi sehingga diperoleh sampel berbentuk tablet. Temperatur sinter 1000 0C selama 30, 60, dan 90 menit kemudian dilakukan pendinginan dapur.Pengamatan struktur mikro digunakan mikroskop optik dan dilakukan uji kekerasan Vickers.
Hasil dari penelitian ini adalah nilai induksi remanen optimal di 25 % berat pasir disinter 90 menit sebesar 9,4 Gauss dan nilai kekerasan vickers optimal di 75 % berat pasir disinter 90 menit sebesar 501 HV.
Kata kunci: Metalurgi Serbuk, Pasir besi, waktu sintering, kekerasan Vickers. pembuatan soft magnetik alloys
![Page 3: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/3.jpg)
2
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Indonesia yang dikenal kaya sumber daya alam harus mengimpor 100 persen bahan
baku baja (pellet) dan 60-70 persen scrap baja untuk keperluan industri bajanya. Ini masih
ditambah teknologi pengolahan baja yang tidak efisien karena menggunakan sumber energi
gas yang semakin meningkat harganya serta teknologi yang masih tergantung kepada negara
pemberi lisensinya.
Dari hasil survei, diketahui bahwa cadangan bijih besi di Indonesia berjumlah cukup
besar dan tersebar di beberapa pulau, seperti Jawa, Kalimantan, Sumatera, Sulawesi, dan Irian
Jaya dengan total melebihi 1.300 juta ton, meskipun dengan kadar kandungan besi yang masih
rendah antara 35-58 persen Fe. Sementara itu, bahan pendukung, seperti batu bara dan kapur,
juga melimpah di Pulau Sumatera dan Kalimantan. Cadangan ini dapat memenuhi konsumsi
besi baja dalam negeri sekitar 2,5 ton per jiwa. Berarti Indonesia punya modal menjadi
masyarakat berbasis industri.
Permasalahannya bagaimana menciptakan teknologi pembuatan komponen (spare
part)dengan mudah dan peleburan bijih besi yang sedikit lebih rendah kadar besinya. Pada
proses peleburan yang sementara dilakukan saat ini, banyak mengandung beberapa
kelemahan; yaitu proses panjang, material/ bahan baku dari peleburan sangat terbatas, Energi
gas untuk peleburan besar, dan tidak hergonomis. Proses pembuatan komponen ini peneliti
mempunyai solusi yaitu dengan mengadopsi teknologi nano, sebagai pencipta bahan baku
dengan berbasis pasir besi lokal yang kita miliki sepanjang pantai.
Proses teknologi metalurgi serbuk ini merupakan proses yang memiliki beberapa
keuntungan antara lain adalah efisiensi pemakaian bahan sangat tinggi sehingga biaya yang
dibutuhkan dapat ditekan. Demikian pula material yang bersifat magnetik sangat luas
aplikasinya pada berbagai macam peralatan elektronik, otomotif maupun peralatan lainnya.
Pada proses teknologi metalurgi serbuk ini peneliti mencoba bagaimanan
menciptakan komponen (spare part) suatu mesin tidak perlu dengan proses peleburan
(casting) yang membutuhkan energi gas yang besar. Yaitu dengan teknologi metalurgi dengan
basis pasir besi lokal, dimana peneliti memformulasikan unsur padauan dan pasir besi lokal
sebagai bahan tambahan untuk mendapatkan komponen.
![Page 4: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/4.jpg)
3
Untuk mengetahui perubahan mikro besi ini peneliti memformulasikan pasir besi dan
paduannya untuk meningkatkan kekuatan baja dengan proses Powder Metalurgy. Penelitian
ini disusun menjadi tiga tahap: Penelitian ini disusun menjadi tiga tahap: Membuat magnet
yang berasal dari serbuk pasir besi yang didapat dari pantai Selatan Malang dengan proses
metalurgi serbuk
1.2.Tujuan Khusus Tujuan khusus dari penelitian ini (tahun pertama) adalah untuk memperoleh Bentuk
Produk atau definitive layout dari komponen (spare part) mesin , yang ringkas berpenampilan
menarik, dan hergonomis. Disain Bentuk Produk yang dimaksud adalah berupa suatu
formulasi pasir besi lokal dengan paduannya dengan teknologi metalurgi serbuk , sebagai
asembling dari masing masing komponen dan elemennya
Penelitian tahun pertama ini dilakukan dalam 2 fase utama yang tujuan tiap fase
adalah
a. Membuat magnet yang berasal dari serbuk pasir besi yang didapat dari pantai
Selatan Malang dengan proses metalurgi serbuk.
b. Yang menjadi variabel dalam penelitian ini adalah variasi temperatur
sintering dan tekanan kompaksi selama proses sintering tersebut.
II : STUDI PUSTAKA
Pengembangan bahan telah menjawab tantangan kebutuhan industri di masa depan, di
mana "kompaksisasi", konservasi energi, dan pelestarian lingkungan menjadi faktor-faktor
terpenting dalam pengembangan produk dalam industri.
Lembaran baja panas dilewatkan pada dua buah rol pengepres yang berbeda
diameternya dan langsung didinginkan untuk mencegah pertumbuhan butiran ferrite. Hasilnya
struktur baja tetap halus meskipun telah menjadi produk baja. Hal inilah yang menyebabkan
peningkatan sifat mekanik dan umur penggunaannya menjadi dua kali lipat. Super baja ini
telah diproduksi oleh perusahaan baja Nakayama Steel di Jepang.
Dengan peningkatan performan besi baja, muncul harapan baru di bidang
perindustrian, seperti memungkinkan pengurangan bahan baja, sehingga produk menjadi lebih
![Page 5: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/5.jpg)
4
ringan dan kompak, menghemat energi karena pengurangan beban pada penggunaannya, dan
ramah lingkungan karena mengurangi eksploitasi sumber daya alam.
Desain kerangka mobil masa depan, misalnya, hanya memerlukan setengah bahan
baja. Beban daya yang diperlukan untuk menggerakkan mobil itu jadi relatif lebih ringan
sehingga efisiensi dan performan mobil juga meningkat. Mungkin di masa datang, berat mobil
hanya ratusan kilogram saja, namun dapat digunakan dengan beban seperti sekarang.
Hal ini juga memungkinkan mengakselerasi pengembangan teknologi ruang angkasa,
karena peningkatan performan pesawat ulang-alik atau roket dan sebagainya. Khususnya
akhir-akhir ini, dengan "teknologi nano", sifat-sifat baja dapat dikontrol dan disesuaikan
dengan kebutuhan bahan yang diperlukan dalam proses produksi.
Penulis juga telah berhasil membuat besi baja berstruktur halus dengan ukuran butiran
dibawah 1 mikrometer dengan menggunakan teknologi metalurgi bubuk dalam skala
laboratorium. Jika berhasil diindustrialisasikan, di masa depan daur ulang besi baja menjadi
sangat simpel dan dapat menghemat pemakaian energi dalam proses daur ulang.
Indonesia yang kaya akan bijih besi dan bahan pendukung proses pembuatan baja
harus mampu bangkit dan mandiri dalam memenuhi kebutuhan industri perbajaannya.
Pemerintah, perusahaan, dan para pakar terkait harus bisa merumuskan sebuah strategi dalam
penguasaan teknologi baja guna menyongsong masyarakat Indonesia berbasis industri.
Sumber : Kompas (10 Desember 2003) Nurul Taufiqu Rochman (Pusat Penelitian Fisika,
LIPI)
2.1. Metalurgi Serbuk (Powder Metallurgy)
Metalurgi serbuk merupakan proses pembentukan benda kerja komersial dari logam
dimana logam dihancurkan dahulu berupa tepung, kemudian tepung tersebut ditekan di
dalam cetakan (mold) dan dipanaskan di bawah temperatur leleh serbuk sehingga terbentuk
benda kerja. Sehingga partikel-partikel logam memadu karena mekanisme transportasi massa
akibat difusi atom antar permukaan partikel. Metode metalurgi serbuk memberikan kontrol
yang teliti terhadap komposisi dan penggunaan campuran yang tidak dapat difabrikasi dengan
proses lain. Sebagai ukuran ditentukan oleh cetakan dan penyelesaian akhir (finishing touch).
Langkah-langkah dasar pada powder metallurgy:
![Page 6: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/6.jpg)
5
1. Pembuatan Serbuk
2. Mixing.
3. Compaction.
4. Sintering.
5. Finishing.
2.2. Pembuatan serbuk
Ada beberapa cara dalam pembuatan serbuk antara lain: decomposition, electrolytic
deposition, atomization of liquid metals, mechanical processing of solid materials.
1. Decomposition, terjadi pada material yang berisikan elemen logam. Material akan
menguraikan/memisahkan elemen-elemennya jika dipanaskan pada temperature
yang cukup tinggi. Proses ini melibatkan dua reaktan, yaitu senyawa metal dan
reducing agent. Kedua reaktan mungkin berwujud solid, liquid, atau gas.
2. Atomization of Liquid Metals, material cair dapat dijadikan powder (serbuk) dengan
cara menuangkan material cair dilewatan pada nozzel yang dialiri air bertekanan,
sehingga terbentuk butiran kecil-kecil.
3. Electrolytic Deposition, pembuatan serbuk dengan cara proses elektrolisis yang
biasanya menghasilkan serbuk yang sangat reaktif dan brittle. Untuk itu material
hasil electrolytic deposition perlu diberikan perlakuan annealing khusus. Bentuk
butiran yang dihasilkan oleh electolitic deposits berbentuk dendritik.
4. Mechanical Processing of Solid Materials, pembuatan serbuk dengan cara
menghancurkan material dengan ball milling. Material yang dibuat dengan
mechanical processing harus material yang mudah retak seperti logam murni,
bismuth, antimony, paduan logam yang relative keras dan britlle, dan keramik.
2.3. Sifat-Sifat Khusus Serbuk Logam
1. Ukuran Partikel
Metoda untuk menentukan ukuran partikel antara lain dengan pengayakan atau
pengukuran mikroskopik. Kehalusan berkaitan erat dengan ukuran butir, faktor ini
berhubungan dengan luas kontak antar permukaan, butir kecil mempunyai porositas
![Page 7: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/7.jpg)
6
yang kecil dan luas kotak antar permukaan besar sehingga difusi antar permukaan juga
semakin besar dan kompaktibilitas juga tinggi.
2. Distribusi Ukuran Dan Mampu Alir
Dengan distribusi ukuran partikel ditentukan jumlah partikel dari ukuran standar
dalam serbuk tersebut. Pengaruh distribusi terhadap mampu alir dan porositas produk
cukup besar Mampu alir merupakan karakteristik yang menggambarkan alir serbuk
dan kemampuan memenuhi ruang cetak.
3. Sifat Kimia
Terutama menyangkut kemurnian serbuk, jumlah oksida yang diperbolehkan dan
kadar elemen lainnya. Pada metalurgi serbuk diharapkan tidak terjadi reaksi kimia
antara matrik dan penguat.
4. Kompresibilitas
Kompresibilitas adalah perbandingan volum serbuk dengan volum benda yang
ditekan. Nilai ini berbeda-beda dan dipengaruhi oleh distribusi ukuran dan bentuk
butir, kekuatan 5. Kemampuan sinter
5. Kemampuan Sinter
Sinter adalah proses pengikatan partikel melalui proses penekanan dengan cara
dipanaskan 0.7-0.9 dari titik lelehnya. tekan tergantung pada kompresibilitas
![Page 8: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/8.jpg)
7
Gambar 1: Karakteristik powder
2.4. Mixing (Pencampuran serbuk)
Pencampuran serbuk dapat dilakukan dengan mencampurkan logam yang berbeda dan
material-material lain untuk memberikan sifat fisik dan mekanik yang lebih baik.Pencampuran
dapat dilakukan dengan proses kering (dry mixing) dan proses basah (wet mixing). Pelumas
(lubricant) mungkin ditambahkan untuk meningkatkan sifat powders flow. Binders
ditambahkan untuk meningkatkan green strenghtnya seperti wax atau polimer termoplastik.
2.5. Compaction (Powder consolidation)
Compaction adalah salah satu cara untuk memadatkan serbuk menjadi bentuk yang
diinginkan. Terdapat beberapa metode penekanan, diantaranya, penekanan dingin (cold
compaction) dan penekanan panas (hot compaction). Cold compaction yaitu memadatkan
serbuk pada tempetatur ruang dengan 100-900 Mpa untuk menghasilkan green body.
Proses cold pressing terdapat beberapa macam antara lain:
1. Die Pressing, yaitu penekanan yang dilakukan pada cetakan yang berisi serbuk
![Page 9: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/9.jpg)
8
2. Cold isotactic pressing, yaitu penekanan pada serbuk pada temperature kamar yang
memiliki tekanan yang sama dari setiap arah.
3. Rolling, yaitu penekanan pada serbuk metal dengan memakai rolling mill.
Penekanan terhadap serbuk dilakukan agar serbuk dapat menempel satu dengan lainnya
sebelum ditingkatkan ikatannya dengan proses sintering. Dalam proses pembuatan suatu
paduan dengan metode metalurgi serbuk, terikatnya serbuk sebagai akibat adanya interlocking
antar permukaan, interaksi adesi-kohesi, dan difusi antar permukaan. Untuk yang terakhir ini
(difusi) dapat terjadi pada saat dilakukan proses sintering. Bentuk benda yang dikeluarkan
dari pressing disebut bahan kompak mentah, telah menyerupai produk akhir, akan tetapi
kekuatannya masih rendah. Kekuatan akhir bahan diperoleh setelah proses sintering.
2.6. Sintering
Pemanasan kompak mentah sampai temperatur tinggi disebut sinter. Pada proses
sinter, benda padat terjadi karena terbentuk ikatan-ikatan. Panas menyebabkan bersatunya
partikel dan efektivitas reaksi tegangan permukaan meningkat. Dengan perkataan lain, proses
sinter menyebabkan bersatunya partikel sedemikian rupa sehingga kepadatan bertambah.
Selama proses ini terbentuklah batas-batas butir, yang merupakan tahap rekristalisasi.
Disamping itu gas yang ada menguap. Temperatur sinter umumnya berada pada 0.7-0.9 dari
temperatur cair serbuk utama. Waktu pemanasan berbeda untuk jenis logam berlainan dan
tidak diperoleh manfaat tambahan dengan diperpanjangnya waktu pemanasan. Lingkungan
sangat berpengaruh karena bahan mentah terdiri dari partikel kecil yang mempunyai daerah
permukaan yang luas. Oleh karena itu lingkungan harus terdiri dari gas reduksi atau nitrogen
untuk mencegah terbantuknya lapisan oksida pada permukaan selama proses sinter.
Gambar 2: Proses difusi pada sintering
![Page 10: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/10.jpg)
9
Penyusutan (shrinkage) selalu terjadi selama proses sintering, rumusnya sebagai berikut:
2.7. Finishing
Pada saat finishing porositas pada fully sintered masih signifikan (4-15%). Untuk
meningkatkan properties pada serbuk diperlukan resintering, dan heat treatment. (Hirschhorn,
1969)
2.8. Teknik rekayasa baja
Telah lama diketahui oleh enginer bahwa sifat-sifat mekanik bahan dapat ditingkatkan
dengan penghalusan butiran kristalnya. Umumnya hal itu dilakukan dengan penambahan
unsur paduan (alloying elements) dan perlakuan panas (heat treatment).
Namun demikian, metode ini menghasilkan penghalusan butiran kristal hanya sampai
level tertentu (10-15 mikrometer) dan performannya masih belum optimal. Di sisi lain, unsur
paduan yang ditambahkan pada baja susah dipisahkan sehingga menimbulkan permasalahan
pada proses daur ulang dan membutuhkan biaya yang cukup mahal.
Oleh karenanya, untuk mengoptimalkan performan baja, penghalusan butiran kristal
harus dilakukan sampai berlevel nano. Dewasa ini hal itu dapat dilakukan:
Pertama, dengan teknik MA- PM (mechanical alloying-powder metallurgy), di mana
bubuk besi dan grafit di-MA hingga halus, lalu disinter (bakar) pada suhu yang relatif rendah,
sekitar 600 derajat Celsius.
Kedua, dengan teknik pengrolling-an seperti yang dilakukan oleh Prof Y Akihara, di
mana super-baja yang dihasilkan hanya berkomposisi sederhana (0,15 persen C-Si-Mn) tetapi
memiliki kekuatan 800 MPa, mudah dilas (welding) dan didaur-ulang.
Ketiga, dengan teknik rekayasa aus-form, di mana dilakukan pengerjaan panas pada
suhu 800 derajat menjadi 50 persen kemudian diteruskan dengan tempering pada suhu 540
![Page 11: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/11.jpg)
10
derajat Celsius. Dengan metode ini bisa dibuat baja berstruktur nano dengan kekuatan yang
sangat besar 1.500 MPa. Ultra-baja ini akan diaplikasikan untuk mur-baut superkuat dan spare
part mobil sehingga mengurangi beratnya sampai 30 persen dan menaikkan efisiensinya
sekitar 20 persen.
Keempat, dengan teknik rekayasa struktur martensite di mana proses perlakuan panas
(quenching-tempering) dikombinasikan dengan penambahan unsur paduan Mo, sehingga
nano-baja yang dihasilkan berkekuatan 1.800 MPa. Keistimewaan dari nano-baja itu, di
samping memiliki kekuatan yang tangguh juga tahan terhadap korosi bahkan pada larutan
yang mengandung ion Cl sekalipun, seperti air laut dan sebagainya. Sehingga aplikasi
pemakaian nano-baja untuk bahan struktur akan semakin meluas.
Kelima, selain teknik di atas, untuk meminimalkan beban lingkungan dan
pengekonomiskan proses daur ulang, akhir- akhir ini dikembangkan juga metode solidifikasi
cepat dari skrap baja yang mengandung unsur P. P adalah unsur yang selalu muncul pada
proses daur ulang baja. Jumlah konsentrasi P yang berlebihan pada baja dapat menyebabkan
penurunan keuletan dan kemampuan lasnya.
Namun, dengan pengontrolan struktur mikro melalui solidifikasi cepat, penambahan P
dapat menghaluskan butiran kristal baja sampai berlevel nano. Sementara itu, kekuatan dan
perpanjangan baja meningkat sesuai penambahan konsentrasi P. Teknik-teknik merekayasa
struktur mikro baja masih terus dikembangkan untuk mendapatkan nano-baja yang memiliki
karakteristik sesuai dengan yang diinginkan.
2.9. Paduan Magnetik
Kerja yang dilakukan untuk memindahkan batas domain bergantung pada energi batas,
yang bergantung pula pada anisotropi magnetik. Mudahnya magnetisasi juga bergantung pada
keadaan regangan internal dalam material dan keberadaan pengotor. Dua faktor terakhir ini
mempengaruhi “kekerasan” magnetik melalui gejala penyusutan-magnet (magnetostriction),
yaitu konstanta kisi mengalami perubahan sedikit akibat magnetisasi dari domain. Material
dengan tegangan dalam sukar dimagnetisasi atau didemagnetisasi, sedangkan material bebas
tegangan bersifat magnetisasi lunak. Oleh karena tegangan dalam juga mempengaruhi
kekerasan mekanik, prinsip yang mendasari desain paduan magnetik adalah membuat material
![Page 12: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/12.jpg)
11
magnetik permanent yang juga keras secara mekanik dan magnet lunak yang secara mekanik
juga selunak mungkin.
Gambar 3: Kurva hysterisis magnetisasi vs. kuat medan magnet
Material yang secara magnetis lunak digunakan sebagai laminasi transformator dan
jangkar magnet yang memerlukan permeabilitas tinggi dan histerisis rendah; besi-silikon atau
paduan besi-nikel umum digunakan untuk keperluan ini. Pada pengembangan material magnet
lunak ditemukan bahwa elemen yang membentuk larutan padat interstisi dengan besi adalah
elemen yang memperlebar loop histerisis dengan sangat baik. Dengan alasan ini, maka
pengotor seperti ini dikeluarkan dari besi transformator melalui peleburan vakum atau anil
hydrogen. Namun demikian, proses ini mahal sehingga kerapkali digunakan paduan untuk
magnet “lunak”, khususnya besi-silikon dan paduan besi-nikel.
Gambar 4: Proses magnetisasi( 1. struktur domain demagnetisasi dan penyearahan
domain magnetic oleh H (2,3,4,&5)
![Page 13: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/13.jpg)
12
Seri besi-nikel, Permalloys, adalah paduan yang sangat menarik dan terutama
digunakan dalam rekayasa komunikasi di mana disyaratkan kondisi permeabilitas tinggi.
Paduan dengan rentang kandungan nikel 40-55% mempunyai karakteristik permeabilitas
tinggi pada kekuatan medan rendah dan mencapai nilai 15000 dibanding dengan 500 untuk
besi anil. Paduan 50%, Hypernik, mempunyai permeabilitas mencapai nilai 70.000, tetapi nilai
awal tertinggi dan permeabilitas maksimum dijumpai pada rentang komposisi superkisi
FeNi3, asalkan gejala penataan ditiadakan. Perkembangan menarik di bidang ini adalah
perlakuan panas paduan dalam medan magnet kuat. Dengan perlakuan ini permeabilitas
Permalloy 65 meningkat hingga sekitar 260.000. Efek ini diperkirakan terjadi karena pada
saat pengarahan domain, terjadi deformasi plastis dan pelepasan regangan magnetostriktif.
(Smallman, 1999)
III. METODE PENELITIAN
3.1. Perumusan syarat dan Spesifikasi Produk:
Tugas fase ini adalah menyusun spesifikasi produk yang mempunyai fungsi khusus
dan karakteristik tertentu. Pada fase ini dikumpulkan semua informasi tentang semua
persyaratan atau requirement yang harus dipenuhi oleh produk.
Pada fase ini ditetapkan lebih dulu persyaratan awal sbb:
1. Komposisi pasir besi dan paduannya
2. Besar mesh pasir besi lokal sebagai unsur muatan
3. Besarnya mash logam padun sebagai unsur penguat
4. Temperatur Sintering dalam proses pembentukan
3.2. Konsep produk
Konsep produk merupakan pilihan pemecahan untuk memenuhi persyaratan yang
diminta dari fase 1. Konsep produk dibuat dengan mengintegrasikan komponen komponen,
dan informasi dari hasil penelitian pendukung yang telah dilakukan khususnya dan dari
sumber sumber lain.
Rancangan konsep produk dalam disain ini setidaknya tersusun sbb:
1. Analisa Pengaruh Tekanan Kompaksi Dan Temperatur Sintering Terhadap Induksi
Remanen Dan Kekerasan Pada Pembuatan Soft Magnetik Alloys (Fe3o4) Dengan
Metode Metalurgi Serbuk
2. Pengaruh Waktu Penahanan Pada Proses Maleablizing terhadap struktur mikro dan
sifat mekanik besi cor maleabel
![Page 14: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/14.jpg)
13
3. Studi kebutuhan pengetahuan dan ketrampilan pengolahan serta perlakuan panas
bagi industri kecil logam
4. Catalytically active nanostructures derived from self-assembled block copolymer
templates for rationally synthesizing single-walled carbon nanotubes and
understanding the growth mechanism
3.3. Flow chart penelitian
Gambar 5: Flow char proses penelitian
Serbuk baja Serbuk Pasir lokal
Pencampuran dan pengadukan
Penekanan (Compacting) dalam acuan
Pensinteran (sintering)
Langkah-langkah pilihan akhir
Hasil akhir
Langkah-langkah pilihan pembuatan
![Page 15: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/15.jpg)
14
3.4. Skema kompaksasi
Gambar 6: Skema keratan rentas susun atur yang digunakan
3.5. Desain specimen :
Gambar 7: Bahagian spesimen yang dilakukan ujian kekerasan Vickers
![Page 16: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/16.jpg)
15
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Didalam penelitian ini peneliti membuat rekayasa proses produksi iron soft magnetic
dengan proses mechanical alloying powder metalurgy yan berbasis pasir besi lokal. Basis
penggunaan pasir lokal dilatar belakangi bahwa dari hasil data yang kita dapat dari industri
pengecoran bahan baku dan bahan penunjangsebagian besar masih diimpor. Bahan-bahan
yang 100% pengadaanya masih bergantung diimpor adalah bijih besi dan bahan paduannya
(Alloy).
Serbuk besi dan serbuk pasir lokal mempunyai ukuran 100 mesh dicampur selama 20
menit. Jumlah serbuk ditambahkan adalah 25%, 50%, dan 75% berat. Serbuk yang telah
diayak dan dicampur kemudian dimasukkan kedalam cetakan (dies) yang telah dilapisi oleh
pelumas zinc stearate pada dinding cetakannya kemudian dikompaksi secara single action
pressing dengan tekanan sebesar 2000 psi sehingga diperoleh sampel berbentuk tablet.
Temperatur sinter 1000 0C selama 30, 60, dan 90 menit kemudian dilakukan pendinginan
dapur dan dilakukan uji kekerasan Vickers.
Pada penelitian ini mendapatkan dapa penelitian sebagai tabel dibawah ini
Penambahan Serbuk Pasir lokal (wt %)
Waktu Sintering (menit)
Induksi remanen, Br (Gauss)
Kekerasan Vickers (HV)
30 8 447
60 7,2 456
25 90 9,4 467
30 5,3 448
60 5,3 467
50 90 5,7 472
30 4,7 483
60 7,5 493
75 90 5,5 501
Tabel 1: Data hasil penelitian
Berdasarkan hasil penelitian ditunjukakn bahwa semakin tinggi penambahan pasir
lokal, menunjukkan bahwa nilai induksi remanennya semakin rendah, penurunan nilai ini
![Page 17: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/17.jpg)
16
kemungkinan disebabkan komposisi pasir yang kita gunakan homogenitasnya masih kurang
sempurnan.
Grafik1: Induksi Remanen, Br (Gauss)
Bila ditinjau berdasarkan sifat mekanik yaitu dengan uji kekerasan dengan
menggunankan alat uji kekerasan Vickres menunjukkan bahwa semakin tinggi campuran pasir
besi lokal akan menunjukkan nikai kekerasan yang semakin tinggi. Hal ini ditunjukkan dalam
grafik kekerasan dibawah, perubahan waktu yang kita variasikan mulai 30, 60 dan 90 menit
menunjukan bahwa kekerasan juga semakin meningkat
Grafik 2: Kekerasan Vickers, (HV)
Jadi berdasarkan data hasil penelitian ini bahwa pasir besi lokal sangat potensi yang
sangat tinggi sebagai alternatif untuk meningkatkan dan produksi baja atau Alloy yang ada di
Indonesia. Proses Powder juga merupakan proses alternatif yang sangat baik untuk menggati
![Page 18: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/18.jpg)
17
proses pengecoran (casting) yang memerlukan proses yang panjang dan membutuhkan energi
yang banyak.
V. KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Setelah melakukan analisa data dan pembahasan maka dapat dibuat kesimpulan sebagai
berikut:
1. Nilai induksi remanen menurun dengan bertambahnya kadar serbuk pasir lokal pada
masing-masing waktu penahan sintering.
2. Kekerasan akan semakin naik dengan bertambahnya kadar serbuk pasir dan waktu
sintering.
3. Nilai induksi remanen optimal di 25 % berat Pasir disinter 90 menit sebesar 9,4
Gauss dan nilai kekerasan vickers optimal di 75 % berat pasir disinter 90menit
sebesar 501 HV.
4. Besar kecilnya induksi remanen dan kekerasan ditentukan oleh banyaknya difusi
Pasir kedalam besi, adanya porositas, dan banyaknya ikatan logam besi-pasir yang
terbentuk.
5.2 Saran
Saran pada penelitian ini adalah:
1. Kemurnian paduan magnet besi- pasir lokal perlu ditingkatkan sampai 99% untuk
memperoleh nilai induksi remanen dan kekerasan yang optimal.
2. Adanya unsur nonmagnetik pada paduan magnet besi-pasir lokal sehingga paduan
ini bersifat paramagnetik. Untuk menghilangkan unsur nonmagnetik perlu dilakukan
anil hidrogen.
![Page 19: Murjito-2010](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022073101/55721359497959fc0b9220b2/html5/thumbnails/19.jpg)
18
DAFTAR PUSTAKA
1. J. Lu, Q. Fu, C. Lu and J. Liu, “Catalytically active nanostructures derived from self-
assembled block copolymer templates for rationally synthesizing single-walled carbon
nanotubes and understanding the growth mechanism”, University of California,
Merced, US, 2005
2. C. Zhou, “ Synthesis and Device Applications of Massively Aligned Single-Walled
Carbon Nanotubes” University of Southern California, US, 2006
3. J.-M. Francès, V. Hantin and S. Schneider , “Nanoparticles in Cationic Radiation
Curable Silicones : Examples in Nanocomposites, Hard-Coatings and Conformal
Coatings,” UV, 2007
4. I.A. Mowat, J. Moskito, I Ward and A. Hartzell,” Analytical Methods for
Nanotechnology,” Evans Analytical Group, US, 2007
5. S. Minko , “Design and Fabrication of Nanopatterned Polymer Brushes with
Applications as Switchable Microfluidics Gates”, Clarkson University, US, 2007
6. Sunday May, “ Advanced Nanoscale Simulation: Atoms, Materials and Devices, “
Santa Clara, California, 2007
7. Santa Clara , “ Carbon Nano Tubes: Fundamentals and Applications, “ California,
2007
8. Murjito, 2005, “Analisa energi panas pada tungku api berbalik pada pembakaran
keramik”. Lemlit UMM
9. Dr. Eng. Muhamad Nasir, “Pembutan Rekyasa dan pengembangan serat nano
(Nano Fiber), kerja tinggi, “ 2007
10. Desai C.S, 1988, “Konsep dan Aplikasi Metode Elemen Hingga”, Edisi I, Jakarta,
Penerbit Erlangga.
11. E.P. Popov, 1978, “Mechanics Of Materials”, 2nd Edition, Prentice-Hall, Inc.,
Englewood Cliffs, New Jersey, USA.
12. Y.L. Foo, M. Lin, J.P.Y. Tan, C.B. Boothroyd and E.S. Tok, “irect observation of
carbon nanostructures growth using in-situ ultrahigh vacuum transmission electron
microscopy, Institute of Materials Research and Engineering, SG, 2007
13. Grandien Hartley, 1986, “Fundamental of the Element Methode Finited”,
Machimilian Publishing Company a Division of Mac, Inc, New York, London.
14. Nurul Taufiqu Rochman, Ketua Masyarakat Nanoteknologi Indonesia LIPI Revolusi
Indonesia dengan Nano, www.jurnalnasional.com