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

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

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.

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

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:

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

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

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

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

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

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

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)

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

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

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

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

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

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.

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