Prosiding Pertemuan Ibniah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN 1411-2213

PENGARUH KANDUNGAN INKLUSI DAN POROSITASTERHADAP KEGAGALAN PRODUK KABEL TEMBAGA

MELALUI PENGERJAAN DRAWING KAWAT

YuswonoPusat Penelitian Metalurgi (P2M) -LIPI

Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang 15314

ABSTRAK

PENGARUH KANDUNGAN INKLUSI DAN POROSITAS TERHADAP KEGAGALAN PRODUK KABELTEMBAGA MELALUI PENGERJAAN DRAWING KAWAT. Pembuatan kawat tembaga mumi (99,8%) yang dimanfaatkanuntuk kabel penghantar listrik dilakukanmelalui pengerjaan drawing kawat. Kegagalan pembuatan kawat melalui pengerjaan initelal1 dialami, yaitu kawat menjadi patah selama deformasi plastis melalui dies dengan diameter relatif kecil (2mm). Kegagalanpembuatan produk kawat terse but disebabkan oleh adanya inklusi clan porositas di dalam coran tembaga. Hasil pengamatanmikroskopis menunjukkan bal1wa inklusi di dalam coran tidak hanya mengandung senyawa oksida daTi Cu saja, tetapi terdiri aressenyawa oksida jenis logam lainnya, seperti Fe, Si, Ca, K. Porositas tersebut kemungkinan mengandung gas hidrogen atau oksigen.Adanya inklusi di dalam coran tembaga menyebabkan daerah sekitamya mengalami konsentrasi tegangan. Selama kawat tembagamengalami deiormasi plastis, daerah di sekitar inklusi menerima tegangan tarik di ares kekuatannya. Akibatnya propagasi retakmuncul di daeral1 sekitar inklusi clan porositas yang mengandung gas.

Kala kunci : Tembaga murni, drawing kawat, inklusi, porositas.

ABSTRACT

INFLUENCE OF INCLUSIONS AND POROUS TO FAILURE COPPER WIRE PRODUCT BY WIREDRAWING TREATMENT. Pure wire copper (99.8%) tor cable of electrical conductivities is manufactured by mean of wiredrawing treatment processing. In manufacturing from wire drawing, failure has occurred during plastic deformation. Wire cablewith 2 mm in diameter became break. This failure is due to porosity and inclusion content in the copper casting. From themicroscopic observation result has shown that, inclusion does not only consist of oxide compound of copper content, but alsoconsists of oxide compound of another metals, such as Fe, Si, Ca, and K. Inclusion in the metal copper affected the surroundingarea, which received high stress concentrations above the ultimate strength. Porosities may consist of hydrogen and oxygencontent. Crack propagation appears in surrounding area of the inclusion and the porosities with gasses content.

Key word\" : Pure copper, wire drawing, inclusion, porous

PENDAHULUAN

Logam tembaga mumi (99,8%) dimanfaatkanuntuk kawat kabel penghantar listrik, karena sifatkonduktivitas listriknya yang tinggi jika dibandingkandengan logam lainnya seperti aluminium daD besi.Besamya diameter kawat penghantar listrik bervariasidaTi ukuran yang relatif besar hingga yang diameterkecil hingga 0, I mIn. Proses pembuatan kawat tembagapada umumnya dilakukan melalui tahapan pengerjaanyaitu : pengerjaan peleburan tembaga mumi, rol panasdaD drawing kawat (wire drawing).

Pembuatan kawat tembaga dimulai daTipengerjaan peleburan tembaga mumi, kemudian tembagacair dituang ke dalam cetakan pasir atau cetakan besi,untuk membuat ingot dengan bentuk batangan.Batangan ingot hasil coran dirol panas hingga

diametemya sekitar Y2". Kawat tembaga daTi diameterY2" dikecilkan hingga 0,1 mm melalui proses pengerjaandrawing kawat. Untuk memperoleh diameter kawatkecildari diameter dibawah 2 mm hingga 0, 1 mm memerlukansekitar 12 dies.

Selama pengerjaan drawing kawat, sering kaliada masalah, yaitu kawat yang sedang mengalamideformasi dan yang melewati dies dengan diameterrelatifkecil (dalam kasus ini diameter dies 2mm) menjadipatah. Padahal biasanya proses pengerjaan drawingkawat sebelumnya tidak demikian.

Untuk mencari penyebab terjadinya kegagalanproduk kawat tembaga murni yang patah akibatpengerjaan drawing ini, dilakukan cara pengamatanmikroskopis terhadap contoh coran tembaga daTi hasil

130

Pengaruh Kandungan lnklusi dan Porositas Terhadap Kegagalan Produk Kabel Tembaga Melalui Pengerjaan DrawingKawat (J'ilswono)

peleburan daD potongan kawat yang patah daTi hasilpengerjaan drawing kawat yang gagal. Dari hasilpengamatan tersebut akan diperoleh informasi tentangsebab-sebab kegagalan produk kawat tembaga daTi hasilpengerjaan drawing kawat.

Dalam makalah ini akan disajikan kegagalanproduk pembuatan kawat tembaga melalui pengerjaandrawing kawat yang disebabkan karena di dalamnyamengandung inklusi dan porositas.

TEORIDASAR

Peleburan Tembaga

Tembaga murni mempunyai titik lebur pacta suhu1100°C, dan kekuatannya adalah sekitar 32.000 psi.Selama pengerjaan peleburan tembaga murni, gashidrogen dan oksigen larut di dalam tembaga cairoKedua gas tersebut berasal daTi uap air dan oksigenyang awalnya berada di daIam udara. Oleh karena itu,walaupun logam ini mempunyai titik leleh yang relatifrendah jika dibandingkan dengan baja, tetapi dalampelaksanaan peleburannya memerlukan perlakuankhusus untuk meminimasi gas hidrogen dan oksiginyang terlarut di daIamnya.

Kandungan gas oksigen yang larut di dalamtembaga cair cukup tinggi hingga mencapai 0,05%.Tetapi setelah tembaga mengalami solidifikasi kelarutanoksigen di dalam tembaga rasa padat turun menjadi0,0035%. Oksigen sisa, acta yang bereaksi dengantembaga membentuk senyawa CuO, daD sebagian tetapbertahan di daIam tembaga padat, membentuk porositas.Akibatnya proses peleburan tembaga di lingkunganudara terbuka, tembaga cair selalu acta yang teroksidasi.

Adanya uap air di udara memberi peluang gashidrogen larut ke dalam tembaga cairo Munculnyaporositas di dalam tembagamurni disamping kelarutanoksigen adalah juga karena gas hidrogen yang awalnyalarut di dalam tembaga cair, tetapi tidak larut di dalamtembaga padat. Akibatnya selama solidifikasi terjadipelepasan gas yang membentuk rongga porositas(biasanya bentuk bulat) di dalam tembaga padat. Selamapengerjaan peleburan, makin tinggi suhu yang diberikan,makin banyak gas yang terlarut. Pacta suhu 1200"C,kelarutan hidrogen di dalam tembaga cair mencapai

7mUIOOg.Masalah lain yang sering timbul dalam

pengerjaan peleburan tembaga adalah adanya inklusi.lnklusi adalah senyawa oksida logam yang juga munculdi dalam logam tembaga. Senyawa oksida logam inimepunyai sifat tidak menghantarkan listrik. Adabeberapa jenis inklusi yang muncul di dalamstrukturmikro tembaga. Jenis inklusi bisa merupakansenyawa dari unsur tembaga itu sendiri (CuO) atau

senyawa logam lainnya (SiO2, Na2O, CaO, B2O3' KzO,Al2O3dan Na2O) yang berasal dari droLfis. Sesungguhnyasenyawa oksida logam tersebut berada di permukaancairan tembaga (berat jenisnya lebih kecil daTi pacta

tembaga cair). Walaupun demikian ada kemungkinansenyawa oksida logam masih tetap tenggelam di dalamtembaga cair, sedemikian hingga selama logam tembagamengalami solidifikasi inklusi tetap berada di dalamnya.

Adanya inklusi dan porositas di dalam coranlogam mengakibatkan mampu bentuknya (form abillity)menjadi kurang bagus, karena sifat mulumya menurun.Uji puntir terhadap logam bentuk batangan, biasanyamenunjukkan adanya retakan di dalamnya. lnklusi itusendiri di dalam tembaga yang terdiri atas senyawaoksida bersifat getas.

Dan hal tersebut di atas, selama pengerjaan

peleburan tembaga murni, gas oksigen dan hidrogenyang terlarut di dalamnya hams dikurangi melaluiprosedur pengerjaan sebagai berikut :-Oksidasi

Peniupan udara/gas oksigen ke dalam tembaga cair,tujuannya untuk mengurangi kandungan gas

hidrogen.-Deoksidasi

Penambahan paduan seperti Cu-15%P, Zn, Al atauarang kayu daD kokas ke dalam tembaga cair,tujuannya untuk mengurangi kandungan gas

oksigen-Degassing

Peniupan gas nitrogen ke dalam tembaga cair,tujuannya untuk mengurangi kandungan gasoksigen serta terak atau inkIusi yang masih terjebakdi dalam tembaga cairo Gelembung-gelembung gasnitrogen mendorong inklusi dan gas terlamt agarsupaya menuju ke permukaan tembaga cairo

Pengerjaan Drawing Kawat Tembaga

Pembuatan kabel tembaga dilakukan melaluipengerjaan drawing kawat (wire drawing). Pembuatankawat ini dilakukan melalui pengerjaan dingin. Tembagabentuk batangan (rod) dengan diameter sekitar 0,5",direduksi melalui dies dengan penampang berbentuklingkaran, daD kawat ditarik oleh suatu gulungan kawatyang diputar oleh gerakan motor (bull block), sepertiyang ditunjukkan pada skematis Gambar 1.

Seperti pada gambar skematis di atas, kawatditarik oleh putaran bull block, sehingga kawatterdeformasi plastis daD diametemya berkurang secarabertahap. Untuk pembuatan kawat yang diameternyakecil ( < 2 mm), proses reduksi kawat tembaga dilewatkan

melalui beberapa die.5. Setiap dies yang dilewati kawai,reduksi diameternya berkisar antara 15% sid 25%.

Konsentrasi Tegangan

Suatu batangan logam masif yang diberitegangan tarik, maka semua titik di dalam logammenerima tegangan yang serba sarna (tegangan tariknominal). Tetapi apabila terdapat lubang bentuk elip didalam logam masif ill, maka distribusi tegangan menjaditidak sarna, daD daerah di sekitar lubang menerimategangan yang lebih tinggi daTi pada harga tegangan

131

~

Prosiding Pertemuan llmiah l/mu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN 1411-2213

BAHAN

Pembuatan Bahan Kawat Tembaga yangPatah

~

Gambar 1. Gambar skematis peralatan drawingkawat (a). Gambar skematis potongan penampanglintang dies drawing kawat (b).

nominalnya. Daerah yang yang menerima teganganlebih tinggi tersebut terletak kedua pada ujung sumbuharizontal elip, seperti yang ditunjukkan pada gambarskematis di bawah ini

Pembuatan bahan dilakukan dari prosespengerjaan peleburan hingga ke proses pengerjaandrawing kawat. Tungku reverberatory kapasitas 5 tonsampai dengan 10 ton digunakan untuk melebur skrapkabel tembaga mumi. Pacta pengerjaan peleburandengan menggunakan tungku ini, tembaga mumi yangdimuatkan menerima panas langsung dari api yangdihembuskan oleh berner (bahan bakar minyak). Pacta

peleburan dengan menggunakan tungku ini, gasoksigen dan hidrogen yang terlarut ke dalam tembagacair, serta kandungan inklusi di dalam tembaga cair relatiftinggi. Oleh karena itu untuk meminimasi kandungangas dan slag di dalam tembaga cair, khususnya untukbahan pembuatan kabel kawat tembaga memerlukanperlakuan sebagai berikut :a. Pemberian fiuks penutup permukaan tembaga cair

dengan arang kayob. Oksidasi: penyemprotan gas oksigen ke dalam

tembaga cair, untuk mengurangi gas hidrogenterlarut

c. Semprot gas nitrogen ke dalam tembaga cair untukmengurangi slag dan oksigen yang berada dan larutdalam tembaga cair

Cairan tembaga dituang ke dalam cetakan dalambentuk ingot. Selanjutnya pembuatan batangantembaga untuk keperluan pengerjaan proses drawingkawat, dilakukan melalui pengerjaan rol panas daribentuk ingot hingga menjadi bentuk batangan dengandiameter sekitar 1'2". Kasus yang dialami selamapengerjaan drawing, kawat tembaga yang terdeformasimelalui dies dengan diameter yang relatiflebar saja (2mm) telah mengalami patah.

Gambar 2. Distribusi tegangan tarik pada logam akibatadanya lubang bentuk elip di dalamnya. Keterangangambar a : lebar surnbu horizontal elip, b : tinggi sumbuvertical elip.

Pada gambar di atas besarnya teganganmaksimum teoritis dirnmuskan sebagai berikut :

(1 + 2 a/b) (1)'t ='tmw nom

Cara Pengamatan

Untuk mencari penyebab kegagalan kawatmenjadi patah selama pengerjaan drawing kawat,dilakukan pengamatan terhadap potongan kawat yangpatah sebagai berikut :1. Pengamatan Visual

Pengamatan visual merupakan basil rota bagiankawat yang patah setelah pengerjaan drawingkawat. Tujuan pengamatan ini adalah untuk melihatretakan yang terjadi di permukaan kawat tembaga

2. Pengamatan MetalografiSebelum dilakukan pengamatan metalografi,

potongan contoh diberi pemegang plastik(mounting), kemudian diampelas. Setalah itu, basilpotongan kawat di dalam pegangan plastik dipoleshingga permukaannya merata daD mengkilat,kemudian dietsa. Pengamatan strukturmikrodilakukan dengan menggunakan mikroskopmetalografi refleksi. Strukturmikro sella adanya

dimana

't

't

1~"

Pengaruh Kandungan lnklusi dan Porositas Terhadap Kegagalan Produk Kabel Tembaga Melalui Pengerjaan DrawingKawai (Yuswono)

adanya porositas daTi gas oksigen atau hidrogenyang tidak lamt di a.lam tembaga padat.

2. Gambar 5, strukturmikro basil coran, sete.lah

perlakuan degassing dengan penyemprotan gasnitrogen. Pengerjaan ini ke.lihatannya berlangsungefektif. Hal ini ditunjukkan daTi basil pengamatanstmkturmikro dimana porositas tidak tampak. Tetapisenyawa CliO masih tetap ada, daD membentukstruktur eutektik.

3. Gambar 6, strukturmikro basil pengerjaan drawingkawat yang patah. Spesimen diambil daTi potongankawat yang patah (Gambar 3). lnklusi tidak tampak.Tetapi tampak adanya retakan yang berada di dalamkawat.

porositas dan inklusi dapat diamati dari sinaI datangyang kemudian dipantulkan menuju pengamat.Tujuan pengamatanmetalografi, untuk mengetahuistrukturmikro dan tingkat kandungan inklusi sertaporositas hasil coran dalam bentuk ingot maupunpada kawat patah setelah pengerjaan drawing kawat.

3. Pengamatan SEM dan Analisis KomposisiTujuan pengamatan SEM (Scanning ElectronMicroscope) ini sarna dengan pengarnatanrnetalografi. Tetapi pola perrnukaan yang tidakteramati pada pengamatan mikroskop rnetalografirnenjadi tampak lebih jelas dengan pengamatan SEM.Dari pengamatan SEM antara lain akan diperolehhasil sebagai berikut :a. Pola permukaan yang berbentuk lubang yang

rnenunjukkan adanya porositasb. Pol a pernlukaan bukan logam (inklusi) tarnpak

berbeda dari pola permukaan materiallogamc. Obyek yang terarnati langsung dapat di analisis

kornposisi kimianya

HASn.. PENGAMATAN

Basil Pengamatan Visual

Selama pengerjaan drawing kawat, yaitu pactasaat kawat tembaga mengalami deformasi, dan melewatidies berdiameter di bawah 2 rom, mengalami patah. Hasilpengamatam visual kawat tembaga yang patahditunjukkan pacta Gambar 3. Pacta permukaan kawattidak tampak adanya retakan.

Gambar 4. Strukturmikro haoo;il coran sebelum perlakuanlogam cair disemprot oleh gas oksigen dan nitrogen(deoksidasi, dega.~sing). Pembesaran : 105 x, etsa :larutan K2Cr 2°7" Keterangan gambar : 1. Porositas(bentuk bulat), 2. Matriks tembaga.

Gambar 3. Potongan kawat yang patah akibatpengerjaan drawIng kawat, permukaan tidak tampakadanya retakan.

Gambar 5. Strukturmikro basil coran sesudah perlakuanlogam cair disemprot oleh gas oksigen clan nitrogen(deok.Yida.Yi. dega.y.ying). Pembesaran : 105 x, etsa :larutan K.Cr.O,. Keterangan gambar : I. Struktur eutetikdari senyawa CuD, 2. Matrik.~ tembaga.

Basil Pengamatan MetalografiBasil Pengamatan SEM daD AnalisisKomposisi Kimia

lnklusi dan porositas yang tidak teramati atauteramati kurang jelas daTi pengamatan metalografimenjadi tampak lebihjelas melalui pengamatan SEM.Contoh yang diamati adalah setelah pengerjaan

Hasil pengamatan metalografi ditunjukkan padaGambar 4, 5, dan 6, dan dapat diterangkan sebagaiberikut:I. Gambar 4, strukturmikro basil COlan sebelum

dilakukan degassing dengan penyemprotan gasnitrogen pada tembaga cair di dalam tungku, tampak

133

Prosiding Pertemuan llmiah llmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN 1411-2213

Gambar 6. Contoh kawat tembaga setelah drawingkawat. Inklusi tidak tampak. Pembesaran : IO5x,etsa: larutan K,Cr,O7' Keterangan gambar : 1. Propagasiretak.

~

~;;'""~~~;z.~~~~~~

Gambar 7. Pengamatan SEM (contoh daTi Gambar 4).Keterangan gambar : I. Inklusi, 2. Porositas, 3. Batasbutir, 4. Struktur eutektik CuO. Analisis komposisi kimiamatriknya adalah logam tembaga. Inklusi dicirikantampak lebih terang, karena tidak menghantarkan listrik.

dega..\'sing (Gambar7adan b), dancontohprodukkawatsetelah pengerjaan drawing (Gambar 8a dan b). Hasilpengamatan dapat diterangkan sebagai berikut :a. Gambar 7 (contoh diambil dari Gambar 4), yaitu

sebelum perlakuan logam cair disemprot oleh gasoksigen dan nitrogen. Tampak adanya porositasdengan inklusi terletak di sekitar daerah porositas.Hasil analisis komposisi kimia matriksnya adalah

tembaga.b. Gambar 8 (contoh diambil dari Gambar5), yaitu basil

coran setelah perlakuan logam cair disemprot olehgas nitrogen (degassing). Masih tampak adanyaporositas dengan inklusi terkandung di dalamnya.Hasil analisis komposisi kimia, puncak kurvaintensitas menunjukkan bahwa inklusi tidak hanyamengandung CuD saja melainkan mengandungsenyawa oksida logam lainnya, seperti oksida dariFe, dan Ca. Pacta hal, pacta pengamatan metaiografitidak tampak. Berdasarkan basil pengamatan iniberarti pengerjaan degassing selama peleburantembaga belum berlangsung efektif.

c. Gambar 9 (contoh diambil dari Gambar 6), yaitu basilpengerjaan drawing. Porositas pasti tidak terbentuksetelah pengerjaan rol dan drawing. Tetapi inklusimasih tetap keberadaannya. Dari basil pengamatanSEM, bentuk inklusi adalah memanjang akibatpengerjaan rol dan drawing. Hasil analisis komposisikimia terhadap inklusi ini, puncak kurva intensitasternyata tidak hanya mengandung CuD sajamelainkan mengandung beberapa jenis senyawaoksida logam lainnya, seperti oksida daTi K, Cu, Ca,

Si,danFe.

tampaknya porositas dan inklusi dari pengamatanmetalografi (Gambar 5), berarti pengerjaanpenyemprotan oksigen dan nitrogen selama peleburanberlangsung efektif. Tetapi kenyataannya tidakdemikian, dari basil pengamatan SEM (kalau Gambar 8dibandingkan dengan Gambar 7), porositas masihtampak setalah pengerjaan dega.\'sing. Hal ini berartipengerjaan dega.\'.~ing sesungguhnya kurang efektif.

Adanya porositas di dalam basil COlan bisamengakibatkan kegagalan selama pengerjaan drawing,terutama untuk basil produk kawat yang diameternyarelatifkecil. Hal ini disebabkankarena porositas yangterbentuk adalah yang di dalamnya terdapat gas.

PEMBAHASAN

PorositasInkIusi

Kelarutan gas hidrogen atau oksigen di dalamtembaga cair ditunjukkan oleh adanya porositas didalam stmkturmikro tembaga (Gambar 4). Dengan tidak

Senyawa Cuo tidak mungkin bisa dihilangkanselama proses peleburan, permukaan senyawa oksida

134

Pengaruh Kandungan lnklusidan Porositas Terhadap Kegagalan Produk Kabel Temhaga Melalui Pengerjaan DrawingKawat (lUswono)

~,_.. "::~II.~::::'ij;:

~

.j!o

,J11

[ili.of11

co ;:,. ~

~~~:.':~~~~~-~

t ~oi:.l 2\,1).00 100.00

='=;'...'.~."'.'."

Gambar 8. Pengamtan SEM (contoh daTi Gambar 5).

Keterangan gambar : I. Inklusi, 2. Porositas. Analisi~komposisi kimia inklusi mengandung senyawa oksidalogam daTi Ca clan Fe. Inklusi dicirikan tampak lebihterang, karena tidak menghantarkan listrik.

E!o!NtrtWt%!f~ ::

~i; .~~;~ 6t:~~$1< ..,4! 1.S' .'~lK ,,~..'1~ \$.~\

~~ f:~ 1:!~ ~.~"" ~l,n 4.5~

,."',,ot.. 10-,."" !~..'i"

""='-~'., .""'-=~oi=~'7"'~'=~-~"~-'="'=="'~~"'"

Gambar 9. Pengamtan SEM (contoh daTi Gambar 6).Keterangan gambar : I. Inklusi. Analisis komposisi kimiainklusi mengandung beberap jenis senyawa oksida logam,yaitu : Ca, Fe, K, Si. Inklusi dicirikan tampak lebihterang, karena tidal menghantarkan listrik.

produk kawat tembaga selama pengerjaan drawingkawat.

ini terikat kuat dengan logam tembaga, dan bahkanmembentuk struktur eutektik selama solidifikasi(Gambar 5). Hadirnya CuO di dalam tembaga murni tidakberpengaruh terhadap kegagalan produk kawat selamapengerjaan drawing kawat.

Setelah dilakukan analisis komposisi kimia daTipengamatan SEM, senyawa oksida yang teramati tidakhanya mengandung CuO saja, tetapi mengandungsenyawa oksida logam lainnya. Seperti yangditunjukkan pacta Gambar 8, senyawa oksida terdiri alasoksida logam daTi Ca dan Fe. Pengamatan diulang lagisetelah pengerjaan drawing kawat. Pacta potongankawat yang patah, senyawa oksida mengandungbeberapa unsur senyawa oksida logam lainnya (Gan1bar9), yaitu oksida daTi Si, Ca, Fe, dan K. Hal ini berarticampuran senyawa oksida ini merupakan inklusi.Adanya inklusi ini bisa sebagai penyebab kegagalan

Dari hal tersebut di atas, karena masih adanyainklusi dan porositas di dalam basil coran, makaperlakuan logam tembaga cair selama pengerjaanpeleburan perlu disempurnakan, antara lain melaluipengerjaan sebagai berikut :1. Fluks penutup permukaan tembaga cair tidak hanya

menggunakan arang saja, tetapi ditambahkan kaca.Kaca mencair pacta suhu sekitar titik leleh tembaga(1 100°C), GaiTan kaca akan munutupi permukaantembaga cair, sedemikian hingga permukaan tembagaGaiT tidak kontak langsung dengan udara.

135

Prosiding Pertemuan llmiah llmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN 1411-2213

2. Selama pengerjaan degassing, penyemprotan gasnitrogen diusahakan tersebar merata di dalam cairantembaga murni.

Gambar 10. Gambar skematis mekanisme pembentukanretakan mikro akibat adanya porositas

(2mm). Pembuatan kawat dengan diameter yanglebih kecillagi tidak bisa dilanjutkan.

DAFTARPUSTAKA[I]. GEORGE E. DIETER, Mechanical Metallurgy,

International Student Edition, Second Edition1978, Mc. Graw-Hill Kogakusha Ltd., Tokyo,Aucland(1976). .

[2]. NEVilLE BURROWS, Manufacturing TechnologyLevel 2, Holt Technician Texts London, New York,

(1983);[3]. GEORGE E. DIETER, Work Ability Testing

Techniques, ASM, Metal Park Ohi044073, Printedin The USA, (1984).

[4]. SHERIF D. EI. W AKIL, Processes and Design forManufacturing, Print in The USA, by Prentice-Hall, Inc. (1989).

[5]. ASM. HAND BOOK, Properties and SelectionNon ferrous Alloys and Special PurposeMaterials, Formerly tenth Edition Metal HandBook, second printing (1992).

[6]. RICHARD W. HEINE, Principle of Metal Casting,Tata McGraw-Hill Company Ltd., New Delhi,

(1978).[7]. JAMES BROWN, Modern Manufacturing

Processing, Industrial Press Inc., New York,

(1991).[8]. E. PAUL DEGARMO, Material and Processing

in Manufacturing, Seventh Edition, MaxwellMacMillan International Edition, (1990).

Mekanisme Kegagalan Produk KawatTembaga Patah Selama PengerjaanDrawing Kawat

Ada dua mekanisme penyebab kawat tembagamenjadi patah selama pengerjaan drawing kawat,yaitu : patah akibat adanya inklusi daD patah akibatadanya porositas di dalam basil COlan. lnklusi yangterkandung di dalam COlan tembaga bertindak sebagailubang, sedemikian hingga logam di daerah pinggirinklusi mengalami konsentrasi tegangan. Selama kawattembaga terdeformasi, lubang di dalamnya tidak bisamampat akibat adanya inklusi, daD berbentuk elip(Gambar 9). Akibatnya daerah sekitar inklusi menerimakonsentrasi tegangan hingga mendekati hargamaksimum, atau tiga kali tegangan nominal(persamaan 1). Walaupun peningkatan tegangan tarikkawat yang melewati die... masih di daerah deformasiplastis, tetapi tegangan di sekitar inklusi ("trnak.) bisamelebihi harga kekuatan tariknya. Daerah tersebutmerupakan awal daTi propagasi retak hingga kawat

menjadi patah (Gambar 6).Porositas yang timbul daTi basil COlan akibat

solidifikasi tidak bermas;ilah, karena merupakan ruanghampa. Selama proses drawing kawat, porositasmenjadi mampat. Tetapi porositas yang actamengandung gas hidrogen atau oksigen. Selama logamterdeformasi plastis daD melewati dies, gas di dalampalOS tidak bisa keluar, dan tetap berada di dalam kawat.Peristiwa ini mengakibatkan adanya konsentrasi

tegangan hingga berlangsung propagasi retak, sepertiyang ditunjukkan pacta gambar skematis Gambar 10 dibawah ini

KESIMPULAN

TANYA JAWAB

Kandungan inklusi di dalam logam tembaga mumi(99,8%) berasal daTi senyawa logam oksida yangterperangkap di dalam tembaga cair selamapengerjaan peleburan. Inklusi logam tembagadicirikan mengandung beberapa jenis senyawaoksida logam daTi unsur Ca, Fe, Si, K, daD Cu.Kandungan porositas yang mengandung gas di

dalam tembaga murni disebabkan karena kelamtangas oksigen daD hidrogen di dalam tembaga cairoKedua gas tersebut tidak tarot di dalam tembagapadat, daD membentuk poros di dalam tembagapadat selama solidifikasi.Dalam pengerjaan drawing kawat, adanya inklusidaD porositas di dalam logam tembaga mumimenyebabkan kawat menjadi patah selama deformasi

plastis.Kawat patah berlangsung pacta saat terdeformasiplastis dan melewati dies berdiameter relatifkecil

Hanedi, Fisika FtvnPA -IPB

Pertanyaan1. Cara menghilangkan keretakan, porositas dan inklusi

136

Pengaruh Kandungan lnklusi dan Porositas Terhadap Kegagalan Produk Kabel Tembaga Melalui Pengerjaan DrawingKawat (Yilswono)

Jawaban1. Kandungan ink1usi dan porositas dapat diminimasipacta waktu pengerjaan pe1eburan yaitu :a. Pemberianfluks penutup (bahan : kaca Si02 dan

borak B203 dipermukaan tembaga cair, agarpermukaannya tidak kontak 1angsung denganudara, melainkan ditutupi oleh cairan kaca danborak

b. Pemberian gas nitrogen ke da1am tembaga cairo

ge1embung-gelembung gas N2 mendorong gashidrogen dan oksigen ter1arut didalam Cu cai r ke

permukaan

Wiwik Sofian, P3TIR -BATANPertanyaan1. Dari manakah timbulnya kandungan inklusi yang

menyebabkan kegagalan produk, dan bagaimanamekanisme pembentukan pori dalam kabel

Jawaban

1. Timbulnya inklusi bemsal dari senyawa oksida logam

(Cao, SiO2, Fe2O" CuO) yangteIjebak dalam Cu cairselama pengerjaan peleburan. Senyawa oksidatersebut tidak terangkat ke permukaan Cu cair,sehingga selama logam tembaga solidifikasi (fasacair-padat) tetap berada didalam tembaga padat.Mekanisme pembentukan pori -pori adalah gasoksigen lamt didalam Cu cair, tetapi tidak lamtdidalam Cu padat. Oleh karena itu selama tembagacair solidifikasi ke padat, gas hidrogen dan oksigenlepas dari kelarutannya membentuk ke rasa padat.

137