PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan...

37
PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL CELAH ANTAR ROLL TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO LOGAM ALUMINIUM PROSES STRIP CASTING SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh : FEBRIAN DENY MORETA NIM. I1404017 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2009

Transcript of PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan...

Page 1: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL

CELAH ANTAR ROLL TERHADAP KEKERASAN DAN

STRUKTUR MIKRO LOGAM ALUMINIUM PROSES

STRIP CASTING

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

FEBRIAN DENY MORETA

NIM. I1404017

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2009

Page 2: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL

CELAH ANTAR ROLL TERHADAP KEKERASAN DAN

STRUKTUR MIKRO LOGAM ALUMINIUM PROSES

STRIP CASTING

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

FEBRIAN DENY MORETA

NIM. I1404017

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2009

Page 3: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL CELAH ANTAR ROLL TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO LOGAM ALUMINIUM PROSES

STRIP CASTING

Disusun oleh :

Febrian Deny Moreta NIM. I1404017

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Joko Triyono, ST., MT Eko Surojo, ST., MT

NIP. 19690625 1997021 001 NIP. 19690411 2000031 006 Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari Jum’at tanggal 31 Juli 2009 1. Dody Ariawan, ST., MT ………………………… NIP. 19730804 1999031 003 2. Zaenal Arifin, ST., MT ………………………...

NIP. 19730308 2000031 001 3. Nurul Muhayat, ST., MT ………………………...

NIP. 19700323 1998021 001

Mengetahui:

Ketua Jurusan Teknik Mesin Koordinator Tugas Akhir Dody Ariawan, ST., MT Syamsul Hadi, ST., MT NIP. 19730804 1999031 003 NIP.19710615 1998021 002

Page 4: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL CELAH ANTAR ROLL TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO LOGAM ALUMINIUM PROSES

STRIP CASTING

Febrian Deny Moreta Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia

ABSTRAK

Penelitian ini dilakukan untuk menguji kekerasan serta struktur mikro pada plat lembaran aluminium yang dihasilkan oleh mesin strip casting. Strip casting adalah suatu proses pengecoran yang menggabungkan pengerolan dan pengecoran dalam satu proses. Prinsip kerja dari mesin strip casting adalah pengerolan logam pada celah antar dua rol pada saat logam tersebut dalam keadaan semisolid. Pada bagian dalam rol terdapat pendingin berupa air yang berfungsi untuk mempercepat pendinginan logam dan mencegah keausan rol. Parameter yang mempengaruhi kekerasan dan struktur mikro plat lembaran hasil strip casting yaitu kecepatan putar rol, jarak antar rol, dan temperatur tuang.

Parameter dari penelitian ini yaitu temperatur tuang dan tebal celah antar rol. Temperatur tuang divariasi yaitu 800 °C, 750 °C, 700 °C, 650 °C. Sedangkan tebal celah antar rol divariasi mulai dari tebal 1 mm, 2mm, dan 3mm. Bahan yang digunakan berupa alumunium dari kaleng minuman bekas, dengan komposisi paduan utamanya yaitu magnesium. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan meningkatnya jarak celah antar roll maka kekerasan dari plat semakin menurun dan struktur mikro yang dihasilkan berupa struktur dendritik. Variasi perubahan temperature tuang untuk setiap variasi tebal celah antar rol tidak terjadi perubahan yang signifikan baik dalam bentuk struktur mikro maupun kekerasannya.

Kata kunci : Strip casting, Temperatur tuang, jarak antar rol, kekerasan,

struktur mikro.

Page 5: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

THE EFFECT OF POUR TEMPERATURE AND INTER-ROLL FISSURE THICKNESS VARIATIONS ON THE HARDNESS AND MICROSTRUCTURE OF METAL ALUMINUM USING

STRIP CASTING PROCESS

Febrian Deny Moreta Mechanical Engineering Department of Engineering Faculty

Sebelas Maret University Surakarta, Indonesia

ABSTRACT

This research was conducted to examine the hardness and microstructure of aluminum metal plat produced by the strip casting machine. The strip casting is a casting process combining the rolling and casting into one process. The working principle of strip casting machine is the metal rolling in the fissure between two rolls when the metal is in semisolid state. In the roll, there is a water cooler functioning to accelerate the metal cooling and preventing the roll worn-out. The parameters affecting the hardness and microstructure of aluminum metal plat produced by the strip casting machine are roll speed, inter-roll distance, and pour temperature.

The parameters of research were pour temperature and inter-roll fissure thickness. The pour temperature is varied: 800oC, 750oC, 700oC, and 650oC. Meanwhile the inter-roll fissure thickness is varied: 1 mm, 2 mm and 3 mm. The material used was aluminum from the used beverage can, with magnesium as the main ingredient.

The result of research shows that the more the inter-roll fissure thickness, the less the plat hardness and the microstructure produce is dendrite structure. The variation of pour temperature changing for each variation of inter-roll fissure thickness does not result in the significant change both in the microstructure and hardness.

Keywords: Strip casting, pour temperature, inter-roll distance, hardness,

microstructure.

MOTTO

If someone prays for patience, you think God gives them patience?

Or does God give them, the opportunity to be patient?

If someone pray for courage, does God give them courage,

Or does God give them opportunities, to be courageous?

Page 6: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

If someone prayed, for their family to be closer,

you think God zaps them with warm, fuzzy feelings?

Or does God give them opportunities, to love each other?

(Evan Almighty)

I may never find all the answers

I may never understand why

I may never prove, what i know to be true

But i know that i still have to try

(Dream Theater: The Spirit Carries On)

Ia membuat segala sesuatu indah pada waktunya

(PENGKHOTBAH, 3:11)

Segala perkara dapat kutanggung di dalam Dia

Yang memberi kekuatan kepadaku

(FILIPI, 4:13)

Jangan bertanya,

“Mengapa zaman dulu lebih baik daripada zaman sekarang?”

Hanya orang dungu yang bertanya demikian!!!

(PENGKHOTBAH, 7:10)

Orang miskin tidak disenangi, bahkan oleh kawan-kawannya

Tetapi orang kaya banyak sahabatnya

(AMSAL, 14:20)

Kebahagiaan tumbuh dari rumah kita sendiri, dan tak dapat dipetik dari taman orang lain

Belajar bisa untuk kesenangan, bisa untuk hiasan nama, bisa untuk memperoleh kemampuan

(Bryan Moreta)

PERSEMBAHAN

Kepada mereka yang telah berjasa, kepada mereka pula aku

persembahkan karyaku ini, sebuah karya hasil dari sebuah riset ilmiah bersama,

Page 7: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

karya yang membawaku meraih gelar Sarjana Teknik, karya ini aku

persembahkan:

1. Kepada Yesus yang ada di surga, yang selalu memberi sentuhan hangat bagi

hatiku, dan karunia bagi hidupku, kepada Bunda Maria yang selalu

mendengarkan keluh kesahku lewat hening doaku, terima kasih bunda telah

meneruskan doaku.

2. Ayah dan Ibuku yang selalu mencintai, menyayangi, memperhatikan,

melindungi, dan membimbingku dengan penuh kesabaran, keikhlasan,

pengertian, pengorbanan dan selalu memenuhi kebutuhanku....kelulusanku

ini kupersembahkan buat mama papa...

3. Bapak Joko Triyono, Bapak Eko Surojo, Bapak Rendy Adhi Rachmanto, serta

semua dosen-dosen hebat mesin UNS yang telah membimbingku dan

membantuku dalam menempuh pendidikan sarjana ini….. Terima kasih atas

bimbingannya selama ini.

4. Temen-temen satu riset, Andika, Eko yuli, Machbubi, terima kasih atas kerja

samanya, semoga sukses senatiasa mengiringi kehidupan kalian.

5. My best Friend selama ini Rony Widhiasto, trims atas semua pengalaman

bersama dan menjadi teman dalam berbagi suka dukaku, bersama Joyo,

trims telah memberi pengetahuan lebih tentang musik dan sharing tentang

konspirasi-konspirasi dunia.

6. Kepada tim futsal, Hengky, Susi, Bege, Sony, Teplok, Udin, Ahmad, Penying,

Effendy, Gunawan, makasih telah memberiku kebugaran…jan cah saiki!!!!!!!!

7. Teman-teman Labku, Bang Maruto, Mulyantara, Anzis Kamal, Punto, Tedy,

Tinekke, Dikdo, Spongedot, Syafiq, Pak Slamet parkir....trims semuanya guys.

8. Keluarga kecilku, Wina, Beny, Ari, Ham, Bram, Welly, Nopi, mbak Aris, Imma,

Putri”sista”, Iput, Atika, Rika, terima kasih atas doa dan dukungannya.

9. Semua yang pernah memberi pengalaman yang berarti, memberikan

nasehat, dukungan, serta warna dalam kehidupan penulis. Thanks for

Everythink…….

KATA PENGANTAR

Page 8: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan YME, atas segala Berkat

dan Kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Adapun

tujuan penulisan skripsi ini adalah persyaratan guna mencapai gelar sarjana

teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penulis menghaturkan terima kasih yang sangat mendalam kepada

semua pihak yang telah berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan skripsi

ini, khususnya kepada:

1. Bapak Joko Triyono, ST., MT. selaku pembimbing skripsi I yang dengan

sabar dan penuh pengertian telah memberikan banyak bantuan dalam

penelitian dan penulisan skripsi ini.

2. Bapak Eko Surojo, ST., MT. Selaku pembimbing skripsi II yang telah

banyak memberikan masukan-masukan yang berharga.

3. Bapak Dodi Ariawan, ST., MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Negeri Sebelas Maret Surakarta.

4. Bapak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya.

5. Keluarga tercinta yang selalu mencintai, menyayangi, memperhatikan,

melindungi, dan membimbingku dengan penuh kesabaran, keikhlasan,

pengertian, pengorbanan dan selalu memenuhi kebutuhanku. Takkan

pernah habis kata tuk haturkan terima kasih kepada mereka.

6. Teman-teman Teknik Mesin yang telah memberikan bantuan dan

dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak

kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang

bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini.

Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini dapat

digunakan sebagaimana mestinya.

Penyusun

DAFTAR ISI

Page 9: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

Halaman Halaman Judul ............................................................................................ i

Halaman Pengesahan ..................................................................................

....................................................................................................................... ii

Halaman Abstrak ......................................................................................... iii

Halaman Motto ...........................................................................................

....................................................................................................................... v

Halaman Persembahan ................................................................................

....................................................................................................................... vi

Kata Pengantar ............................................................................................. vii

Daftar Isi ...................................................................................................... viii

Daftar Tabel ................................................................................................. x

Daftar Gambar ............................................................................................. xi

Daftar Lampiran ........................................................................................... xii

BAB I. PENDAHULUAN

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

1.2. Perumusan Masalah............................................................................

2

1.3. Batasan Masalah.................................................................................

2

1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian...........................................................

3

1.5. Sistematika Penulisan.........................................................................

3

BAB II. LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka................................................................................... 5

2.2. Dasar Teori........................................................................................... 6

2.2.1. Proses Pengecoran................................................................... 6

Page 10: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

2.2.2. Pembekuan Logam (Solidifikasi).............................................. 6

2.2.3. Proses Pengerolan Logam dengan Rol Kembar (Twin Rolls)... 8

2.2.4. Struktur Mikro........................................................................... 8

2.2.5. Metode Strip Casting.................................................................. 9

BAB III. METODE PENELITIAN

3.1. Bahan Penelitian................................................................................... 11

3.2. Alat Penelitian....................................................................................

11

3.3. Tahapan Penelitian..............................................................................

19

3.4. Diagram Alir Penelitian...................................................................... 21

BAB IV. DATA DAN ANALISA

4.1. Bahan Yang Diteliti............................................................................ 22

4.2. Pengambilan Sample.......................................................................... 23

4.3. Pengaruh Perbedaan Temperatur Terhadap Bentuk Struktur

Mikro.................................................................................................. 24

4.4. Pengaruh Variasi Ketebalan Plat Terhadap Bentuk Struktur

Mikro.................................................................................................. 26

4.5. Pengaruh Perbedaan Temperatur Terhadap Faktor Kekerasan............. 29

4.1. Pengaruh Perbedaan Temperatur dan Tebal Variasi Plat Terhadap

Faktor Kekerasan............................................................................... . 30

BAB V. PENUTUP

5.1 Kesimpulan.......................................................................................... 35

5.2 Saran....................................................................................................

35

DAFTAR PUSTAKA................................................................................... 36

LAMPIRAN.................................................................................................. 37

Page 11: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1. Debit alumunium cair dari tundish................................................... 19

Tabel 3.2. Variasi Perlakuan Pada Spesimen................................................... 20

Tabel 4.1. Komposisi kimia bahan yang diteliti............................................... 22

Tabel 4.2. Harga kekerasan (HV) untuk variasi suhu pada plat tebal 1 mm.... 29

Tabel 4.3. Harga kekerasan (HV) untuk suhu 650 °C pada plat tebal 1 mm,

2 mm, 3 mm.................................................................................... 31

Tabel 4.4. Harga kekerasan (HV) untuk suhu 700 °C pada plat tebal 1 mm,

2 mm, 3 mm..................................................................................... 31

Tabel 4.5. Harga kekerasan (HV) untuk suhu 750 °C pada plat tebal 1 mm,

2 mm, 3 mm..................................................................................... 32

Tabel 4.6. Harga kekerasan (HV) untuk suhu 800 °C pada plat tebal 1mm,

2 mm, 3 mm..................................................................................... 32

Tabel 4.7. Harga kekerasan (HV) rata-rata untuk variasi tebal plat 1 mm,

2 mm pada temperatur 650 oC......................................................... 33

Tabel 4.7. Harga kekerasan (HV) rata-rata untuk variasi tebal plat 3 mm,

pada temperatur 650 oC................................................................... 34

Page 12: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1. Struktur mikro ¼ tebal dari permukaan...................................

6

Gambar 2.2. Pembekuan logam....................................................................

7

Gambar 2.3. Model pembekuan pada pengecoran........................................

7

Gambar 2.4. Proses Pembekuan Logam yang Dirol..................................... 8

Gambar 2.5. Diagram fasa paduan Al-Mg.................................................... 9

Gambar 2.6. Proses Twin Rol Strip Casting................................................. 9

Gambar 3.1. Kaleng minuman bekas........................................................... 11

Gambar 3.2. Mesin Strip Casting................................................................. 12

Gambar 3.3. Skema Burner set……………................................................. 14

Gambar 3.4. Kowi………………................................................................ 15

Gambar 3.5. Gayung…………………….................................................... 15

Gambar 3.6. LPG………………………………………………………………... 16

Gambar 3.7. Termocouple dan Termocontroler........................................... 16

Gambar 3.8. Mikroskop Optik...................................................................... 17

Gambar 3.9. Mesin Vickers Test.................................................................. 17

Gambar 3.10. Caliper.................................................................................... 18

Gambar 3.11. Mesin amplas……………………………………….............. 18

Gambar 4.1. Struktur mikro awal Al-Mg………………………………….. 22

Gambar 4.2. Pengambilan contoh sampel pada plat tebal 1mm...................

23

Gambar 4.3. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 650 OC, Tebal plat

1 mm……………………………......................................... 24

Gambar 4.4. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 650 OC,

Daerah A………………………………….................................... 26

x

Page 13: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

Gambar 4.5. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 650 OC,

Daerah B………………………………….................................... 27

Gambar 4.6. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 650 OC,

Daerah C………………………………….................................... 38

Gambar 4.7. Grafik line untuk variasi suhu pada plat tebal 1 mm.......... 30

Gambar 4.8. Grafik column untuk variasi tebal plat 1 mm, 2 mm pada

temperature 650 OC….............................................................. 33

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Data Uji Komposisi Kimia Aluminium....................................... 37 Lampiran 2. Data Harga kekerasan (HV) untuk variasi suhu pada plat tebal 1mm............................................................................................ 38 Lampiran 3. Data Harga kekerasan (HV) untuk variasi suhu pada plat tebal 2mm............................................................................................ 39 Lampiran 4. Data Harga kekerasan (HV) untuk variasi suhu pada plat tebal 3mm........................................................................................... 40 Lampiran 5. Data Harga kekerasan (HV) Variasi Plat pada Temperatur 650oC........................................................................................ . 41 Lampiran 6. Data Harga kekerasan (HV) Variasi Plat pada Temperatur 700oC......................................................................................... 42 Lampiran 7. Data Harga kekerasan (HV) Variasi Plat pada Temperatur 750oC......................................................................................... 43 Lampiran 8. Data Harga kekerasan (HV) Variasi Plat pada Temperatur 800oC......................................................................................... 44 Lampiran 9. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 700 OC, Daerah A.................................................................................... 45 Lampiran 10. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 700 OC, Daerah B.................................................................................... 46 Lampiran 11. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 700 OC, Daerah C.................................................................................... 47 Lampiran 12. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 750 OC, Daerah A.................................................................................... 48 Lampiran 13. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 750 OC, Daerah B.................................................................................... 49 Lampiran 14. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 750 OC, Daerah C.................................................................................... 50 Lampiran 15. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 800 OC, Daerah A.................................................................................... 51 Lampiran 16. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 800 OC, Daerah B.................................................................................... 52

xi

Page 14: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

Lampiran 17. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 800 OC, Daerah C.................................................................................... 53 Lampiran 18. Dimensi dan pemetaan pengambilan sampel plat tebal 2 mm.... 54 Lampiran 19. Dimensi dan pemetaan pengambilan sampel plat tebal 3 mm.... 55

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Teknologi strip casting adalah teknologi untuk menghasilkan lembaran

logam tipis hanya dengan satu proses produksi saja. Selama ini di Indonesia,

untuk menghasilkan lembaran logam tipis dilakukan melalui tiga tahapan proses

produksi, dimulai dari membuat balok logam yang besar kemudian dilakukan

proses pemanasan kembali dan proses pengerolan berulang-ulang hingga

menjadi lembaran logam yang tipis. Tetapi dengan teknologi strip casting ini,

tidak saja memangkas waktu proses produksi, tetapi juga menghemat pemakaian

energi hingga 26 % dan penurunan biaya produksi lebih dari 19 % dibandingkan

dengan proses konvensional. (Energy Efficiency and Renewable Energy

Department of Energy (DOE) USA).

Strip casting technology adalah suatu teknologi yang pembekuan dan

pengerolan pada satu tahap pengoperasian untuk memproduksi lembaran tipis

sehingga langsung dapat digulung. Teknologi ini juga menawarkan biaya investasi

dan biaya pengoperasian yang rendah dan hasil dari strip casting memiliki

struktur mikro yang halus (Santos, 1998). Keuntungan lain yaitu bahwa proses

tersebut dapat mengurangi energi yang dikonsumsi (Luiten, 2001). Dibandingkan

dengan metode konvensional teknologi ini dapat mengurangi biaya sepertiga

dan bahkan setengahnya, operasi dan biaya investasi hanya sepertiganya dan

kebutuhan tenaga kerja akan lebih sedikit pula (Catrin Kammer,Goslar, 1999).

Lembaran logam yang akan diproses dengan teknologi strip casting ini

berasal dari limbah kaleng minuman bekas yang terbuat dari alumunium.

Page 15: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

Aluminium merupakan logam yang permukaannya terbentuk suatu lapisan

oksida yang dapat melindungi logam aluminium dari korosi selanjutnya.

Aluminium juga memiliki sifat konduktor listrik yang baik. Untuk menambah

kekuatan mekanik aluminium perlu ditambahkan beberapa unsur-unsur paduan

seperti Si, Cu, Ni, Mg, Zn, dan unsur-unsur yang lain pada saat peleburannya

(Djaprie, 1995).

Penggunaannya secara luas dalam bidang otomotif, rangka pesawat

terbang, kabel listrik, kaleng minuman, rangka dan furnitur rumah tangga.

Peningkatan penggunaan produk berbahan aluminium akan menimbulkan

sampah aluminium (aluminium scrap), dan untuk mengatasinya adalah dengan

melakukan remelting atau peleburan ulang.

Pada pembuatan aluminium lembaran, peleburan logam aluminium di

industri besar biasanya menggunakan tungku induksi dan semuanya melalui

pembuatan ingot yang dilanjutkan dengan pengerolan panas untuk

mendapatkan aluminium lembaran sehingga untuk pembuatannya akan

membutuhkan biaya yang besar dan kelemahan- kelemahan lainnya.

Ada empat jenis pembuatan lembaran aluminium yaitu ingot casting,

convensional continuous casting, thin slab casting dan strip casting. Dan di

Indonesia perkembangan peleburan baru pada proses yang kedua yaitu

convensional continous casting.

Karakteristik logam alumimium lembaran hasil strip casting sangat

dipengaruhi oleh kecepatan putaran rol, laju pendinginan, temperatur

penuangan dan celah antar rol.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan masalah yang telah diuraikan, maka

dapat dirumuskan masalah sebagai berikut:

Apakah ada pengaruh temperatur tuang dan ketebalan plat hasil strip

casting terhadap sifat mekanik lembaran alumunium khususnya dalam hal

kekerasan dan hasil struktur mikronya.

1

Page 16: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

1.3. Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik, permasalahan dibatasi hal-

hal berikut ini;

1. Bahan penelitian adalah kaleng minuman bekas.

2. Diameter rol pada alat strip casting adalah 50 cm.

3. Peleburan dengan burner berbahan bakar oli dan solar.

4. Kecepatan putar rol tetap sebesar 25 rpm untuk tebal plat 1 mm, 2 mm.

5. Kecepatan putar rol tetap sebesar 10 rpm untuk tebal plat 3 mm.

6. Debit aliran penuangan alumunium tetap unntuk setiap variasi suhu.

7. Media quenching yang digunakan air suhu kamar yang disemprotkan

pada sisi dalam rol dengan debit aliran konstan .

8. Variasi temperatur penuangan sebesar 800, 750, 700, 650 °C.

9. Variasi ketebalan plat adalah 1, 2, dan 3 mm.

10. Pengujian yang dilakukan berupa kekerasan logam, uji komposisi kimia,

dan struktur mikro.

11. Toleransi untuk setiap variasi tebal plat yang dihasilkan adalah 2 mm.

1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi penuangan

temperatur tuang dan variasi ketebalan plat terhadap sifat mekanik khususnya

kekerasan yang dihasilkan, dan struktur mikronya.

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat untuk

memperkaya khasanah pengembangan ilmu pengetahuan dalam bidang

pengecoran logam sehingga dapat diaplikasikan dalam dunia industri

pengecoran. Penelitian ini juga diharapkan sebagai penelitian awal dalam

pemanfaatan kembali limbah kaleng minuman bekas.

1.6. Sistematika Penulisan

Page 17: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis menggunakan sistematika

penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah, perumusan

masalah, batasan masalah, tujuan penelitian serta sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan studi tentang

sifat- sifat meterial aluminium yang dihasilkan dari mesin strip casting, sifat

mekanik, stuktur mikro.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Metodologi penelitian menjelaskan bahan penelitian, alat penelitian,

langkah penelitian, dan diagram alir penelitian.

BAB IV DATA DAN ANALISA

Data dan analisa, menjelaskan data hasil penelitian serta analisa hasil

dari perhitungan.

BAB V PENUTUP

Berisi kesimpulan dari pelaksanaan penelitian beserta saran-saran yang

berguna untuk pengembangan penelitian selanjutnya.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Dalam proses pengecoran lembaran tipis (strip casting), ada 3 disiplin

ilmu yang saling berkaitan, yakni proses pembekuan (solidifikasi) logam, proses

perpindahan panas, dan proses pengerolan logam panas.

Sakaguchi (2003) melakukan eksperimen pada paduan aluminium Al 6062

dengan twin roll casting. Alat twin roll casting diset dalam kecepatan tinggi yaitu

60 m/min dengan temperatur tuang 5º C diatas temperatur liquidus. Tebal dari

Page 18: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

strip 3,4 mm dengan panjang lembaran yang dikehendaki 180 mm. Hasil yang

didapat dari percobaan ini antara lain, pertama permukaan logam tidak

bergelombang (ripple), pada beberapa bagian ada warna keputihan seperti

awan. Kedua, untuk struktur mikro dari lembaran aluminium ini tidak berbentuk

kolumnar. Pada daerah tengah mendekati struktur equiaxed. Ketiga sifat

mekanik bahan dari hasil pengujian baik .Untuk kekuatan tariknya 230 Mpa, 0,2

proof stress adalah 118 Mpa, pemuluran (elongation 33 %). Pada uji bending 180

º dan dilakukan perlakuan panas tidak terjadi retak dan aluminium tidak rusak.

Diantara aspek metalurgi dari proses Strip casting adalah rata rata

pendinginan yang tinggi menyebabkan karakteristik struktur mikro yang halus,

memperbaiki segregasi dan meningkatkan sifat mekanik. (Santos , 1998).

Berg (1995) meneliti paduan aluminium AA 5052 pada ketebalan 1.9 mm

9 (kecepatan putar 5.04 m/men) dan ketebalan 5 mm pada kecepatan 1.32

m/men. Terdapat perbedaan yang amat mencolok pada keduanya. Bila dilihat

secara mikroskopis pada ketebalan ¼ dari permukaan benda, Seperti terlihat

pada Gambar 2.1. Pada lembaran 5 mm struktur butir berupa dendrit kasar

dengan sel ekor dan sebaliknya pada 1,9 mm struktur butir halus dengan butir

equiaxed murni tanpa sel ekor. Ukuran butir meningkat pada keduanya dari

pemukaan ke arah tengah.

Gambar 2.1. Struktur mikro ¼ tebal dari permukaan a. Tebal 5 mm b. Tebal 1,9 mm

(Berg, 1995)

2.2. Dasar Teori

5

Page 19: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

2.2.1. Proses Pengecoran

Surdia (2000), pengecoran merupakan salah satu cabang yang dikhususkan

dalam dunia permesinan dan meliputi berbagai keahlian yaitu ahli dalam

pembuatan pola, ahli pembuatan cetakan, ahli inti dan ahli logam. Pengecoran

sendiri merupakan proses pembuatan benda cor dari logam yang dicairkan

kemudian dituang di dalam cetakan dan didiamkan mendingin dan membeku.

Pada proses pembuatan lembaran tipis aluminium ada berbagai cara. Untuk

metode konvensional biasanya dimulai dari pembuatan ingot, preheat dan dirol

dengan beberapa tahap sampai didapat tebal aluminium lembaran yang

diinginkan. Untuk pelebuaran ada berbagai alat yang bisa digunakan seperti

tanur induksi frekwensi rendah, tanur busur tinggi, dapur kupola, atau bisa juga

dengan menggunakan burner berbahan bakar oli.

2.2.2. Pembekuan logam (Solidifikasi)

Pembekuan logam dimulai dari bagian yang bersentuhan dengan cetakan,

saat panas dari logam cair diserap oleh cetakan sehingga logam mendingin

hingga mencapai titik beku kemudian muncul inti-inti kristal. (Surdia, 1986).

Bagian dalam coran mendingin lebih lambat daripada bagian luar. Seperti terlihat

pada Gambar 2.2 berikut,

Gambar 2.2. Pembekuan logam (Catrin Kammer, Goslar, 1999)

Waktu mould solid liquid

Page 20: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

T q Tm

To

Jarak

Gambar 2.3. Model pembekuan pada pengecoran

(Bhadeshia, 2000)

Pada Gambar 2.3, menurut (Bhadeshia, 2000), pembekuan logam dimulai

dari logam dekat cetakan (mould) dan bergerak menuju daerah di dekat

penuangan logam cair (liquid).

Secara spesifik menurut (Kawahara, 2003), menyatakan bahwa proses

pembekuan logam pada strip casting ditunjukkan seperti pada Gambar 2.4.

Pembekuan dimulai pada daerah di antara 2 rol yang berputar dan berakhir

menuju logam cair (molten metal). Lembaran logam tipis bergerak ke arah kiri

(cast sheet).

Gambar 2.4. Proses Pembekuan Logam yang Dirol (Kawahara, 2003)

2.2.3. Proses Pengerolan Logam dengan Rol Kembar (Twin Rolls)

Komponen inti dalam teknologi ini sebenarnya terletak pada rol kembar

(twin rolls) yang dipasang pada bagian tempat penuangan logam panas.

Beberapa pustaka dan paten yang berhasil ditelusuri banyak mengulas tentang

Page 21: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

rol kembar tersebut. Beberapa hasil penelitian tentang rol kembar disajikan

berikut ini.

Commonwealth Scientific & Industrial Research Organization (CSIRO)

telah mengembangkan rol kembar untuk proses magnesium strip casting (twin

roll strip casting) sejak tahun 2000. Ia berhasil membuat lembaran magnesium

tipis dengan berbagai ketebalan di bawah 4 mm.

Park and Kang (2004) merancang rol strip casting dengan metode yang

dikenal dengan Multidisciplinary Design Optimization based on Independent

Subspaces (MDOIS). Disiplin ilmu Mekanika Fluida dan Proses Perpindahan Panas

digunakan dalam analisis untuk mendapatkan rancangan rol yang optimum.

Frischknecht dan Maiwald (1985) direktur dari LAUNER-ENGINEERING

Ltd. 3604 THUN – Swiss, membandingkan pengaruh dari laju pendinginan

pengecoran terhadap grain size struktur mikro logam, hasilnya adalah proses roll

(strip casting) mempunyai ukuran yang sangat halus, yakni 10 µm, sangat jauh

dibandingkan dengan proses pengecoran dengan pasir yang ukuran butirnya 100

µm.

2.2.4. Struktur mikro

Hubungan antara struktur mikro dengan sifat mekanik logam dipengaruhi

oleh kuantitas fasa, ukuran fasa dan pengaruh bentuk fasa. Paduan Al-Mg,

mempunyai ketahanan korosi dan sifat-sifat mekanik yng baik. Sifat mekanik

pada dasarnya dikontrol oleh struktur mikro dari logam coran tersebut. Oleh

karena itu, untuk mendapatkan suatu komposisi dari aluminium cor sangat

dimungkinkan dengan mengoptimasi ukuran butir, struktur eutektik, ukuran sel,

serta ukuran dan distribusi dari fase intermetalik sehingga didapatkan sifat

mekanik yang diinginkan. Penurunan kekerasan terjadi pada aluminium AA 5454

dengan meningkatnya ukuran butir. Penambahan besi pada paduan aluminium

meningkatkan ketahanan hot-tear dan menurunkan kecenderungan penempelan

atau persambungan (efek soldering) dengan cetakan pada strip casting. Semakin

besar ukuran butir, nilai kekerasannya semakin menurun. Sifat mekanik

aluminium juga dipengaruhi oleh ukuran sel dendrit (dendrite cell size). Pada

Page 22: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

system Al-Mg-Si, penambahan silikon akan meningkatkan sifat mampu alir dan

mengurangi efek hot shortness pada hasil cor. Penambahan unsur Si (0.2%

sampai 4%) akan mengurangi kecenderungan retak (cracking).

Gambar 2.5. Diagram fasa paduan Al-Mg (ASM Metals Handbook, 2004, Vol 9 - Metallography and Microstructure)

2.2.5. Metode Strip Casting

Gambar 2.6. Proses Twin Rol Strip Casting (Catrin Kammer, Goslar, 1999)

Gambaran Proses Strip casting

Metode rol ganda pada continuous casting meliputi penuangan logam cair

secara langsung ke dalam celah antara dua rol yang berputar dengan arah yang

berlawanan. Gambar 2.5 di atas merupakan skema dasar dari proses strip

casting. Logam cair akan memadat dimulai pada daerah yang dekat dengan

permukaan rol yang didinginkan dengan suhu dibawah temperatur solidus dari

Page 23: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

logam aluminium ( temperatur kamar ). Agar logam tidak terjepit pada saat

pengerolan logam harus meninggalkan celah antara dua rol pada waktu logam

masih berada diatas temperatur solidus. Penyekat pada setiap sisi berfungsi

untuk menjaga agar logam cair tidak meluber serta menjaga lebar lembaran

logam agar sesuai yang diharapkan. Waktu kontak yaitu waktu dimana suatau

partikel logam bersinggungan dengan permukaan rol ketika logam mengalir

dimulai dari permukaan kawah ke titik tersempit dari celah antar dua rol. (Fleck,

2003).

Metode strip casting menunjukkan beberapa keuntungan metalurgi karena

pembekuan yang cepat. Sebagai contoh dalam Pechiney Caster kurang dalam tiga

menit untuk mendapatkan lembaran dengan ketebalan 10 mm. Selain itu

struktur cor halus dan ukuran butir yang halus pula, memperbaiki segregasi dan

meningkatkan sifat mekanik. (Santos, 1998 ).

Sakaguchi, dkk (2003) melakukan percobaan pada pembuatan lembaran

tipis aluminium paduan 6016 dengan menggunakan twin roll casting dengan

kecepatan putar rol yang tinggi, hasil yang didapat dari penelitian ini yaitu pada

kecepatan 60 m/menit, temperatur Superheat 5 ºC dan tebal 3,4 mm, struktur

mikro yang dihasilkan tidak columnar tetapi lebih cenderung ke struktur sperical.

Hasil pengujian tarik sebesar 230 Mpa, 0.2 proof stress 118 Mpa dan elongation

33 %. Ketika dilakukan bending 180º tidak terjadi retak pada permukaan luar dan

tidak terjadi kerusakan.

.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Bahan Penelitian

Bahan yang dipakai dalam penelitian ini yaitu logam aluminium dari

kaleng minuman bekas. Alasan dari pemakaian bahan ini karena limbah dari

kaleng minuman ini sangat banyak, dan mudah didapat.

.

Page 24: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

Gambar 3.1. Kaleng minuman bekas

3.2. Alat Penelitian

Pada penelitian ini digunakan berbagai alat sebagai berikut:

3.2.1. Mesin Strip casting

Mesin ini terdiri dari bak air, pompa air ¼ hp, selang untuk mengalirkan

campuran solar oli ke rol, nozel tempat keluarnya campuran solar oli dan angin,

dua rol yang terbuat dari kuningan, plat baja sebagai sekat, dan inverter beserta

panel listriknya.

Spesifikasi :

- Terdapat 2 pasang rol dari bahan kuningan. Rol (diameter = 50 cm) adalah

rol yang berada paling atas tempat logam panas dituang. Pada rol ini di

dalamnya terdapat pendinginan air, agar rol tidak cepat aus.

- Jarak celah di antara rol dapat diatur untuk menentukan ketebalan

lembaran logam.

- Terdapat plat pengarah yang sekaligus berfungsi sebagai cetakan agar

logam cair mengalir sesuai bentuk cetakan.

11

Page 25: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

A

G

B

E

C

F

G4

G2

G3

G1

Tundish (bak penampung logam cair)

Panel listrik

D

Page 26: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

Gambar 3.2. Mesin Strip casting

A. Bak air

B. Motor listrik

C. Pompa air

D. Selang dari pompa air menuju rol

E. Rol yang terbuat dari kuningan

F. Plat pembatas logam cair

G. Panel listrik

1. lampu indicator

2. tombol emergency

3. Tombol on off

4. Inverter

Prinsip Kerja mesin Strip casting.

Mesin strip casting berjenis twin roll caster. Mesin dihidupkan kemudian

pompa dihidupkan. Pompa akan mengalirkan air dari bak ke bagian dalam rol

yang kontak dengan logam cair. Putaran rol bisa diatur dengan inverter yang ada

didalam kotak panel listrik. Mesin dirancang sedemikian rupa sehingga rol tidak

akan berputar sebelum pompa dihidupkan. Pada saat logam cair dialirkan ke

celah antara dua rol logam akan tertampung di dalam celah yang disebut dengan

daerah mushy zone. Pada saat yang bersamaan logam didinginkan dengan air

yang mengalir di bagian dalam rol sehingga terbentuk logam semi solid yang

dalam keadaan seperti ini logam akan dapat dirol. Temperatur penuangan dan

putaran rol diatur agar logam tidak berhenti di tengah rol atau keluar dari rol

tanpa mengalami pengerolan sama sekali.

3.2.2. Seperangkat alat burner

Alat ini terdiri dari selongsong (burner), nozel, selang, tangki bahan bakar,

kompresor.

Page 27: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

Gambar 3.3. Skema Burner set

A. Kompresor

B. Tangki

C. Selang

D. Nozel

E. Pressure gauge

F. Burner torch

G. Tungku

H. Kowi

Prinsip kerja alat burner set

Bahan bakar oli bekas dan minyak tanah dicampur dengan perbandingan

tertentu yaitu 1:3. burner torch dipanaskan ( preheat ) menggunakan elpiji yang

mencapai temperatur 300 °C selama 10 -15 menit. Bahan bakar dipompa dengan

menggunakan kompresor menuju burner torch melalui nozel yang terbuat dari

kuningan. Nozel berfungsi untuk mengatomisasi bahan bakar menjadi butiran

Page 28: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

kecil (droplet). Tekanan bahan bakar dijaga konstan sebesar 2 bar yang

ditunjukkan pressure gauge. Dengan menggunakan katup backflow bahan bakar

yang tidak terbakar akan mengalir melalui saluran balik menuju tangki. Ruang

torch burner berbentuk venturi yang berfungsi untuk ruang atomisasi lanjut dan

sebagai ruang pencampuran antara droplet bahan bakar dan udara. Udara

dialirkan oleh kompresor melaui pipa dengan pengaturan bukaan katup. Udara

yang melewati celah venturi akan mengalami peningkatan kecepatan dan akan

mengatomosasi droplet menjadi lebih kecil. Droplet kecil akan bercampur

dengan oksigen dan temperatur panas di dalam burner torch akan membakar

droplet menjadi nyala api. Temperatur yang dihasilkan dari alat ini bisa mencapai

panas 1300 °C. (Suprianto, B 2007)

3.2.3. Kowi

Kowi berfungsi sebagai tempat pembakaran dan penampungan

aluminium cair.kowi tebuat dari baja dengan tebal 5 mm, diameter kowi 16 cm

dan tinggi 30 cm.

Gambar 3.4. Kowi

3.2.4. Gayung logam

Ada dua gayung yaitu satu gayung sebagai alat penuangan ke mesin strip

casting, dan gayung yang dilubangi sebagai alat untuk menyaring terak.

Page 29: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

Gambar 3.5. Gayung

3.2.5. LPG 12 kg

Alat ini berfungsi untuk pemanasan awal (pre heat) pada burner

Gambar 3.6. LPG

3.2.6. Termokopel dan Termocontroler

Termokopel digunakan sebagai sensor temperatur logam cair, termokopel

ini mempunyai sensitivitas temperatur hingga 1300 0C. Termocontroler berfungsi

sebagai display pembacaan suhu yang terukur. Alat ini bisa membaca suhu

hingga lebih dari 1999 ºC.

Gambar 3.7. Termocouple dan Termocontroler

Page 30: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

3.2.7. Tungku peleburan

Tungku adalah suatu peralatan yang digunakan untuk mencairkan logam

atau untuk memanaskan bahan dan mengubah bentuk (penempaan,

penggulungan) atau mengubah sifat logam (perlakuan panas). Idealnya tungku

harus memanaskan bahan sebanyak mungkin sampai mencapai suhu yang

seragam dengan bahan bakar dan pekerja yang minimal. Hal yang sangat penting

dari pengoperasian tungku agar efisien terletak pada pembakaran bahan bakar

yang sempurna dengan udara yang cukup.

3.2.8. Mikroskop Optik

Mikroskop ini digunakan untuk membantu mengamati struktur mikro

spesimen. Mikroskop dilengkapi lensa obyektif dengan perbesaran 4X, 10X, 20X,

40X.

Gambar 3.8. Mikroskop Optik

3.2.9. Mesin Vickers Test

Mesin ini digunakan untuk membantu mengetahui tingkat kekerasan

suatu meterial yang diuji dalam bentuk daya tahan tekanan terhadap benda

penguji yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut.

Page 31: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

Gambar 3.9. Mesin Vickers Test

3.2.10. Caliper

Alat ini digunakan untuk mengukur tebal plat yang dihasilkan, dengan

kepresisian sampai dengan 0,02 mm.

Gambar 3.10. Caliper

3.2.11. Mesin Ampelas

Mesin ini dilengkapi lempengan berputar yang dapat mencekam amplas

dan digunakan untuk menghaluskan spesimen.

Gambar 3.11. Mesin amplas

Page 32: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

3.2.12. Perlengkapan bantu ( Tool box )

Perlengkapan bantu ini berupa tang, kunci pas, kunci L, obeng dan tang

reck ( tang betet), palu.

3.2.13. Gergaji

Gergaji ini digunakan untuk memotong spesimen yang akan diuji struktur

mikronya.

3.2.14. Autosol

Autosol digunakan untuk menghilangkan goresan akibat penghalusan

hasil mesin pengampelas.

3.2.15. Larutan etsa

Etsa dilakukan sebelum melakukan pengujian struktur mikro, hasil

pengetsaan adalah korosi pada batas butir, sehingga dapat diamati struktur

mikronya. Larutan etsa yang digunakan adalah air dan larutan HF 40% dengan

perbandingan 5:1.

3.3. Tahap Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sebagai berikut;

1. Melebur Aluminium kaleng bekas dengan Burner.

2. Menguji komposisi kimia aluminium kaleng bekas, pengujian

dilakukan di Politeknik Manufaktur, Ceper dengan Spektrometer.

3. Memanaskan tundish sampai suhu kurang lebih 100 0C. Rata-rata

debit aluminium cair yang keluar dari tundish, dapat dilihat pada

Tabel 3.1

Tabel 3.1. Debit aluminium cair dari tundish

Page 33: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

No Temperatu

r

Waktu tuang Volume Rata-rata debit

1 800 °C 3,3 s 200 ml 6,06 x10-5 m3/s

2 750 °C 3,8 s 200 ml 5,26x10-5 m3/s

3 700 °C 4,5 s 200 ml 4,44x10-5 m3/s

4 650 °C 5,8 s 200 ml 3,45x10-5 m3/s

4. Mengatur tebal celah antar roll sesuai dengan tebal yang dicari, dan

mengukur jarak antar plat pembatas sepanjang 5 cm

5. Menghidupkan pompa air, dan mengontrol keluaran debit air agar

konstan sebesar 5,18x10-3 m3/s

6. Menyiapkan mesin strip casting, dan mengatur putaran roll sebesar

25 rpm untuk tebal plat 1 mm, 2 mm

7. Mengatur putaran roll sebesar 10 rpm untuk tebal plat 3 mm

8. Menuangkan aluminium cair kedalam tundish, sebelumya diukur

dulu suhu yang dicari sebelum dituangkan dengan termokopel,

penuangan aluminium dengan gayung besi dengan volume tuang

sebesar 200 ml

9. Mengulangi langkah (4) – (7) dengan variasi suhu tuang sebagai

berikut :

Tabel 3.2. Variasi Perlakuan Pada Spesimen

No Tebal celah Variasi suhu tuang

1 1 mm 800 °C, 750 °C, 700 °C, 650 °C

2 2 mm 800 °C, 750 °C, 700 °C, 650 °C

3 3 mm 800 °C, 750 °C, 700 °C, 650 °C

10. Lembaran aluminium yang dihasilkan dipotong ujungnya pada

bagian pertama kali yang terkena proses pengerolan kurang lebih 1

cm, kemudian dilakukan proses mounting

Page 34: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

11. Menghaluskan spesimen dengan mesin amplas dengan kekasaran

bertahap mulai 250, 600, 1000, 1200.

12. Memoles spesimen dengan autosol hingga mengkilap.

13. Membuat larutan etsa yang terdiri dari HF 40% dan air dengan

perbandingan 1:5.

14. Memasukkan spesimen ke dalam larutan etsa selama 15 detik.

15. Mengamati spesimen dan mengambil gambar struktur mikro di

bawah mikroskop optik.

16. Pengujian kekerasan dengan menggunakan mesin Vickers

17. Menganalisa hasil spesimen dan melakukan perbandingan hasil

spesimen untuk ketebalan 1, 2, dan 3 mm, dengan setiap tebal

mempunyai variasi suhu tuang 800, 750, 700, dan 650 °C

3.4. Diagram alir penelitian

xii

Peleburan aluminium

Pengambilan data - Putaran tetap 25 rpm Tebal plat (1 mm, 2 mm) - Putaran tetap 10 rpm Tebal plat (3 mm) - Debit penuangan tetap - Variasi berubah: temperature tuang dan tebal celah antar rol - Temperatur (800, 750, 700, dan 650°C)

Mulai

Pengadaan bahan

Page 35: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian, pengujian dan analisa pembuatan lembaran

Aluminium dengan menggunakan proses Strip Casting dengan parameter

penelitian yaitu variasi temperatur tuang dan tebal celah antar rol, hasil yang

didapat dapat disimpulkan sebagai berikut;

1. Proses Strip Casting menghasilkan struktur mikro berupa struktur

dendrite, dengan ukuran butir yang semakin membesar menuju ke tengah,

membesarnya ukuran butir mengakibatkan turunnya kekerasan.

2. Pengaruh variasi temperatur untuk setiap tebal plat tidak terjadi perubahan

yang signifikan, baik dalam bentuk struktur mikro maupun kekerasannya.

3. Harga kekerasan (HV) meningkat dari kedalam ½ dari permukaan benda

menuju kedalaman ¼ maupun ¾ dari permukaan benda.

4. Untuk semua variasi temperatur harga kekerasan (HV) rata-rata plat tebal

1 mm lebih besar daripada plat tebal 2 mm, pada kecepatan putar rol 25

rpm, dengan temperatur 650 oC, plat tebal 1 mm mempunyai harga

kekerasan 78 HV, plat tebal 2 mm 72 HV, sedangkan plat tebal 3 mm pada

temperatur 650 oC dengan kecepatan putar rol 10 rpm, mempunyai

harga kekerasan 68 HV.

5.2. Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan penulis menyarankan

beberapa hal sebagai berikut :

1. Penambahan lagi 1 twin roll pada mesin strip casting ini, yang berfungsi

sebagai roll finishing, agar hasil pengerolan lebih baik lagi hasilnya.

2. Melakukan penelitian terhadap variabel perbedaan debit dari tundish.

3. Melakukan penelitian menggunakan jenis logam yang lain.

4. Melakukan penelitian pada ruangan dengan kondisi yang lebih stabil.

5. DAFTAR PUSTAKA

35

Page 36: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses

6.

7.

8. ASM Handbook., 1998, Vol 15 : casting.

9. ASM Metals Handbook, 2004, Vol 9 - Metallography and Microstructure.

10. B.S. Berg, 1995., Gauge Reduction in Twin-Roll of An AA5052 Aluminium

Alloy: The Effect on Microstucture, University of Oslo, Norway.

11. C.A. Santos., 1998, Modelling of Solidification in Twin-Roll Strip Casting,

University of Campinas, Brazil.

12. Cook, Ray, DR., 1998, Modification of Aluminium-Silicon Foundry Alloys.

13. David N Hazelett., 2000, The Hazelett Strip Casting Process For Aluminium

Packaging Applications (Foil, beverage Cans and Extrusion Slugs), The

Hazelett, Inc., vermont USA.

14. Fleck dkk., 2003, Flatness Based Open Control For The Twin Roll Strip

Casting Process, Aachen University of Technology, Aachen, Germany.

15. Granger, A., Douglas, dan Elliott, R., 1998, Aluminium-Silicon Alloys, ASM

Handbook Vol. 15 (Casting), USA.

16. H.K.D.H. Bhadeshia., 2000, The Lecture 3 : ‘Solidification’ in Material

Science & Metalurgy, North Alabama University.

17. Kammer Catrin dan Goslar., 1999, Continuous Casting of Aluminium,

European Aluminium Association.

18. Sakaguchi H. Dkk., 2007, High Speed twin Roll casting of 6016 Aluminium

Alloy Strip, Department of Mechanical Engineering, Osaka Institue of

Technology., Japan.

19. Sanjeev., 2009, Effect of the rolling speed on microstructural and

mechanical properties of alumunium-magnesium alloys prepared by twin

roll casting, Korea.

20. Siswosuwarno, Mardjono., 1985. Teknik Pembentukan Logam, Jilid 1,

Jurusan Mesin, Fakultas Teknologi Industri , ITB.

21. Surdia-Tata dan Chijiwa-Kenji., 2000, Teknik Pengecoran Logam, PT

Pradnya Paramita, Jakarta.

Page 37: PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL …/Pengaruh...pengaruh variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur mikro logam aluminium proses