PEMBENTUKAN PADUAN ALUMINIUM 6063 proses pengecoran tersebut adalah : 1. Sand Casting adalah jenis...

download PEMBENTUKAN PADUAN ALUMINIUM 6063 proses pengecoran tersebut adalah : 1. Sand Casting adalah jenis pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir. ... ringan, mempunyai ketahanan korosi

of 16

  • date post

    21-May-2018
  • Category

    Documents

  • view

    223
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of PEMBENTUKAN PADUAN ALUMINIUM 6063 proses pengecoran tersebut adalah : 1. Sand Casting adalah jenis...

  • 1

    PEMBENTUKAN PADUAN ALUMINIUM 6063 SETENGAH PADAT (SEMI SOLID)

    Ayub Wibowo / 20407181

    Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin Universitas Gunadarma

    Jl. Margonda Raya No.100, Depok 16424

    E-mail : Ayub.wibowo52@Gmail.com

    ABSTRAK

    Pembentukan bahan paduan setengah padat (semi solid) merupakan salah satu teknik untuk meningkatkan kekuatan, keuletan dan sifat mekanik logam paduan agar menghasilkan bahan baku bermutu tinggi. Pada penelitian ini logam paduan yang digunakan adalah paduan aluminium 6063 yang dilakukan dengan cara menuangkan logam cair ke dalam corong luaran cor dan diputar dengan poros batang pengaduk dengan kecepatan putar 2900 rpm. Dari hasil pengamatan yang dilakukan, struktur mikro logam paduan aluminium 6063 ingot pada umumnya terdiri dari fasa utama Al- dikelilingi partikel Mg2Si berbentuk dendritik yang tidak homogen. Diharapkan akibat pengaruh gaya geser dari batang pengaduk pada proses pembentukan bahan paduan setengah padat (semi solid) struktur mikronya berubah menjadi bentuk butir baru berbentuk bulat (globular). Berdasarkann hasil pengujian metalografi terhadap paduan aluminium 6063 yang telah dilakukan proses pembentukan bahan paduan setengah padat (semi solid) struktur mikronya berubah menjadi globular yang terdiri dari fasa utamanya Al- berbentuk globular dikelilingi partikel-partikel Mg2Si dengan terdapat partikel Mg2Si baik didalam maupun dibatas butir globular pada matrik Al-. Dari proses pembentukan bahan paduan setengah padat (semi solid) tersebut mampu meningkatkan nilai kekerasan dan nilai Impact Charpy pada logam paduan. Berdasarkan hasil pengujian kekerasan Rockwell nilai kekerasannya meningkat dari nilai kekerasan semula (ingot) sebesar 26,8 HRB menjadi 36,4 HRB pada sampel bagian depan, 37,8 HRB pada sampel bagian tengah dan 39,6 HRB pada sampel bagian belakang. Berdasarkan hasil pengujian Impact Charpy, nilai Impact Charpy pada logam ingot sebesar 0,019 Joule/mm meningkat menjadi 0,132 Joule/mm pada sampel bagian depan, 0,153 Joule/mm pada sampel bagian tengah dan 0,174 Joule/mm pada sampel bagian belakang.

    A. Kata Kunci : Logam Setengah Padat, Struktur Mikro, Kekerasan, Impact Charpy,

    Aluminium 6063

    1. PENDAHULUAN Logam setengah padat (semi solid) adalah bahan yang mempunyai sifat thixotropik, yaitu mempunyai aliran laminer ketika dituang ke dalam cetakan dan berviskositas rendah. Bahan setengah padat ini merupakan salah satu bahan baku bermutu tinggi untuk penyiapan pembuatan komponen mesin. Pada umumnya, bahan baku yang digunakan dalam pembuatan komponen mesin adalah paduan Al-Si. Paduan tersebut paling

    banyak dibentuk melalui proses pengecoran cetakan logam dengan tekanan tinggi (high pressure dies casting). Sampai saat ini, kualitas dari hasil coran tersebut belum seluruhnya baik karena hasil coran masih tetap mengandung banyak porositas dan strukturnya disusun oleh struktur dendritik dan akibatnya sifat mekanik produk belum seluruhnya memadai. Berbagai usaha telah dilakukan termasuk penggunaan teknologi untuk menurunkan porositas dan mengubah struktur yang

  • 2

    terbentuk dalam proses pengecoran. Salah satunya adalah dengan mengubah bahan baku menjadi bahan setengah padat (semi solid). Proses pembuatan paduan Al-Si setengah padat (semi solid) dapat melalui berbagai cara antara lain melalui proses adukan mekanik (mechanical stirring), adukan magnit (magnethohydrodynamic stirring), pengecoran semprot (spray casting), perlakuan termomekanik (thermomechanical treatment), penghalusan butir melalui cara kimia (chemical grain refinement) dan tegangan induksi dan peleburan teraktivasi (stress induced and melt ac-tivated). Proses pembentukan paduan aluminium setengah padat (semi solid) dapat melalui proses thixoforming yang terdiri dari thixoforging dan thixocasting, dan proses rheocasting. Dan hasilnya, porositas yang terbentuk relatif rendah karena selama pembentukan, aliran laminer bahan setengah padat tidak menyebabkan gas terperangkap dan produk bahan setengah padat ini memiliki struktur globular dan lebih ulet dibandingkan dengan bahan berstruktur dendritik. Selanjutnya dilakukan proses lanjut yaitu standar perlakuan panas untuk paduan aluminium dan modifikasinya untuk meningkatkan sifat mekanik produk agar dihasilkan produk yang bermutu tinggi. 2. LANDASAN TEORI

    2.1 Pengecoran Logam Pengecoran logam adalah suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair dan cetakan untuk menghasilkan parts dengan bentuk yang mendekati bentuk geometri akhir produk jadi. Logam cair dituangkan atau ditekan ke dalam cetakan yang memiliki rongga sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Setelah logam cair memenuhi rongga dan kembali ke bentuk padat, selanjutnya cetakan disingkirkan dan hasil cor dapat digunakan untuk proses sekunder.

    2.1.1 Macam-macam Proses Pengecoran

    Proses pengecoran ada bermacam-macam tergantung dari kebutuhan masing-masing cara yang dilakukan untuk menghasilkan produk dengan sifat yang berlainan, baik yang menyangkut kualitas, ukuran, kuantitas dan sebagainya. Dalam menentukan proses pengecoran yang dipergunakan harus diperhitungkan faktor-faktor ekonomis, praktis maupun kondisi alat yang tersedia. Macam-macam proses pengecoran tersebut adalah :

    1. Sand Casting adalah jenis pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir. Jenis pengecoran ini paling banyak dipakai karena ongkos produksinya murah dan dapat membuat benda coran yang berkapasitas berton-ton.

    2. Centrifugal Casting adalah jenis pengecoran dimana cetakan diputar bersamaan dengan penuangan logam cair kedalam cetakan, yang bertujuan agar logam cair tersebut terdorong oleh gaya sentrifugal akibat berputarnya cetakan.

    3. Die Casting adalah jenis pengecoran yang cetakannya terbuat dari logam, sehingga cetakannya dapat dipakai berulang-ulang.

    4. Investment Casting adalah jenis pengecoran yang polanya terbuat dari lilin dan cetakannya terbuat dari keramik[1]

    2.2 Sistem Al-Si Berdasarkan komposisi eutektoid, untuk 12,6% Si, paduan Al-Si dapat dikategorikan sebagai :

    - Paduan eutektik Al-Si : paduan Al dengan kandungan Si sebesar 12,6% dan terbentuk langsung dari pendinginan cairan paduan Al-Si.

    - Paduan hipoeutektik Al-Si, paduan yang mengandung Si

  • 3

    - Paduan hipereutektik Al-Si, paduan yang mengandung Si>12,6% dengan fasa utama Si-.

    2.3 Paduan Al-Si Setengah Padat (Semi Solid)

    Salah satu teknik untuk meningkatkan kekuatan dan keuletan paduan adalah dengan membuat paduan setengah padat. Paduan berfasa cair dan padat yang terdapat antara garis liquidus dan solidus dengan viskositas rendah dan setelah membeku, struktur mikronya berbentuk globular. Struktur tersebut didapatkan dengan memecah struktur dendritik yang terbentuk selama pembekuan. Sesuai dengan diagram fasa kesetimbangan Al-Si, paduan hipoeutektik (Si

  • 4

    (thixocasting) atau mesin ekstrusi (thixoexstrution). Sedangkan rheocasting, bahan cair didinginkan hingga keadaan setengah padat, kemudian dimasukkan ke dalam cetakan untuk dibentuk. Gambar 2.2 Pembentukan Bahan Setengah

    Padat Melalui Proses Thixoforming dan Rheocasting[2]

    Setelah dibentuk melalui proses thixoforming atau rheocasting, ada paduan setengah padat yang ditingkatkan sifat mekanisnya melalui perlakuan panas. Peningkatan terjadi karena penumbuhan presipitasi dalam paduan dan stabilisasi struktur globular dalam paduan Al-Si. Peningkatan kekuatan tersebut memanfaatkan penumbuhan presipitasi dalam larutan metrik Al-. Sedangkan elongasi meningkat dengan stabilnya struktur globular fasa utama Al- yang dikelilingi oleh fasa eutektik Al-Si. 2.4 Aluminium

    Aluminium merupakan logam ringan, mempunyai ketahanan korosi yang baik dan hantaran listrik yang baik dan sifat-sifat baik lainya sebagai sifat logam, selain itu aluminium juga mempunyai sifat mampu bentuk (Wrought alloy) dimana paduan aluminium ini dapat dikerjakan atau diproses baik dalam pengerjaan dingin maupun pengerjaan panas (dengan peleburan). Karena sifat-sifat inilah maka banyak dilakuan penelitian untuk meningkatkan kekuatan mekaniknya, diantaranya dengan menambahkan unsur-unsur seperti : Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Ni, dan sebagainya, baik

    dicampur secara satu persatu maupun secara bersama-sama, bahan-bahan tersebut juga memberikan sifat-sifat baik lainya seperti ketahanan korosi, ketahanan aus, koefisien pemuaian rendah. Material ini dipergunakan dalam bidang yang sangat luas, bukan saja untuk peralatan rumah tangga tetapi juga dipakai untuk keperluan material pesawat terbang, mobil, kapal laut, kontruksi dan sebagainya. 2.4.1 Sifat-sifat Aluminium

    Aluminium mempunyai banyak sifat baik yang menguntungkan untuk dikembangkan dalam industri, antara lain adalah :

    1. Ringan. Aluminium merupakan logam yang sangat ringan, beratnya sekitar 2720 kg/m. Oleh karena itu aluminium banyak menggantikan baja dalam berbagai hal seperti pada mobil, motor, kapal, alat rumah tangga dan lainnya.

    2. Tahan karat. Beberapa logam lain

    mengalami pengikisan bila terkena oksigen, air atau bahan kimia lainnya. Reaksi kimia akan menyebabkan korosi pada logam tersebut.

    3. Hantar listrik yang baik. Aluminium adalah logam

    yang paling umum dipakai sebagai alat penghantar listrik, sebab mempunyai daya hantar kurang lebih 65 % dari daya hantar tembaga. Disamping itu aluminium lebih liat sehingga lebih mudah diulur menjadi kawat.

    2.4.2 Klasifikasi Aluminium

    Aluminium dapat dikembangkan dengan berbagai jenis dari bentuk sampai kekuatannya, karena aluminium jenis logam yang serbaguna, sebab keistimewaan logam aluminium mampu mengganti logam lain seperti baja, tembaga, kayu, dan lainnya. Penggunaannya secara volumetrik telah

  • 5

    melampaui konsumsi tembaga, timah, timbal, seng se