PENGARUH PENAMBAHAN Sr ATAU TiB TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN FLUIDITAS PADA PADUAN Al-6%Si-0,7%Fe

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "PENGARUH PENAMBAHAN Sr ATAU TiB TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN FLUIDITAS PADA PADUAN Al-6%Si-0,7%Fe"

Ari Dharmawijaya
6 tahun lalu
Tontonan:

1 PENGRUH PENMHN Sr TU Ti TERHDP STRUKTUR MIKRO DN FLUIDITS PD PDUN -6%-0,7%Fe Suherman Jurusan Teknik Mesin, Kampus Politeknik Tanjungbalai. Jl. Sudirman No. 9 Kodya Tj balai Herman_me_itm@yahoo.com bstract The aim of work is to study influence of Sr or Ti addition to the microstructure and fluidity of - 6%-0,7%Fe alloys on sand casting process. -6%-0,7%Fe were melted in crucible furnace at C and added Sr or Ti. The fluidity of the molten metals were being measured by irmingham method. The microstructure changes were studied by optical microscope. The results show that the addition of Sr in -6%-0,7%Fe alloy modify the morphology of the eutectic silicon phase from a coarse platelike structure to fine fibrous structure. The additional of Ti in -6%-0,7%Fe alloys result fine fibrous structure. The ddition Sr or Ti in -6%- 0.7%Fe alloys decreases fluidity of the molten metals. Keywords: -; Fluidity; Grain refiner Ti; Modification Sr 1. PENDHULUN khir-akhir ini paduan - banyak dipakai terutama pada komponen otomotif karena mempunyai beberapa kelebihan bila dibanding dengan aluminium paduan lainnya (Surdia dan Sato, 1992). Kelebihan paduan ini antara lain lebih ringan dibanding dengan besi dan baja, ketahanan korosi yang baik, tahan terhadap retak panas (hot tearing), mampu mesin dan las yang baik (Surdia dan Sato, 1992) dan (Smith, 1993). Komposisi paduan dan pemilihan proses pengecoran dapat mempengaruhi struktur mikro dari aluminium paduan. Struktur mikro dapat dirubah dengan penambahan elemen tertentu pada paduan - yang mana dapat memperbaiki mampu cor (castability), sifat mekanis dan mampu mesin yang baik (machinability) (rown, 1999). Pada proses pengecoran dengan cetakan pasir, proses pendinginan relatif lambat sehingga diperoleh struktur eutektik berbentuk lamellar yang mana mengurangi kekuatan produk yang dihasilkan. Unsur kimia yang dipakai untuk mengontrol morfologi partikel silikon dan dapat merubah struktur mikro disebut modifier (Cook, 1998) dan (rown, 1999). Umumnya penambahan Sr dan Na sebagai modifier pada paduan - bertujuan menghasilkan struktur silikon eutektik dengan bentuk berserabut (rown, 1999). Ukuran butir dari aluminium paduan tergantung pada jumlah inti yang terbentuk dalam logam cair sebelum dimulainya pembekuan dan laju pendinginan bawah (undercooling). Penambahan beberapa elemen kedalam logam cair dapat memberikan awal pembentukan inti dan akan berkembang menjadi butir. Titanium biasanya ditambahkan kedalam logam cair sebesar 0,02-0,15%, tetapi pengaruhnya akan hilang setelah 40 menit penambahan (rown, 1999). Penghalus butir (grain refiner) Ti sangat penting sekali dalam memperbaiki sifat dari aluminium paduan seperti sifat mekanis, mengurangi porositas, lebih tahan terhadap retak panas (hot cracking), merubah struktur mikro dan memperbaiki hasil akhir pada permukaannya (rown, 1999). Umumnya pada paduan - ditambahkan penghalus butir Ti sebagai inokulan. da beberapa jenis dari penghalus butir yang baru diperkenalkan seperti: Ti dan TiC. 29

Masing-masing penghalus butir mempunyai ciri dan manfaat yang spesifik (SM Specialty Handbook uminium, 1993).

SM Specialty Handbook uminum, 1993). Variabel pengujian seperti diameter saluran juga mempengaruhi sifat fluiditas (Flemings, 1974).

Metode spiral adalah metode yang paling sederhana, metode spiral ini umum digunakan pada uji fluiditas paduan aluminium, dimana cetakan (dies) terbuat dari baja, kemudian aluminium cair dituang

2 Masing-masing penghalus butir mempunyai ciri dan manfaat yang spesifik (SM Specialty Handbook uminium, 1993). Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai fluiditas adalah temperatur (derajat superheat), komposisi kimia, tegangan permukaan, konduktifitas material cetakan, inklusi dan viskositas (Flemings, 1974 dan SM Specialty Handbook uminum, 1993). Variabel pengujian seperti diameter saluran juga mempengaruhi sifat fluiditas (Flemings, 1974). da beberapa metode pengujian fluiditas seperti metode Spiral dan metode Double Spiral. Metode spiral adalah metode yang paling sederhana, metode spiral ini umum digunakan pada uji fluiditas paduan aluminium, dimana cetakan (dies) terbuat dari baja, kemudian aluminium cair dituang menggunakan ladel. Hasil pengujian terlihat seperti ditunjukkan pada (Gambar 1 a,b). Pada penelitian ini digunakan metode irmingham yang dikembangkan oleh Universitas irmingham, UK. Pada pengujian ini data yang didapat tidak hanya panjang fluiditas melainkan juga efek dimensi rongga cetakan yang akan dilalui oleh logam cair melalui proses penuangan (Campbell dan Harding, 1994). Penelitian ini menggunakan paduan -6% yang ditambahkan Sr sebagai modifier dan Ti sebagai penghalus butir, selanjutnya observasi dilakukan pada struktur mikro dan sifat fluiditas dari logam cair menggunakan metode irmingham. 2. PROSEDUR PERCON Material Material yang digunakan pada penelitian ini adalah paduan -6%- 0,7%Fe. Hasil uji komposisi diperlihatkan pada Tabel. 1. Gambar 1. Metode pengujian fluiditas a) metode double spiral; b) metode spiral Prosedur (a) (b) Paduan -6%-0,7Fe sebelum dan sesudah penambahan Sr atau Ti diuji komposisi kimia menggunakan spektrometer. Paduan dilebur dalam dapur krusibel pada temperatur 730 o C. -10%Sr-14% dalam bentuk master alloy ditambahkan kedalam logam cair dan ditahan dalam dapur (holding) selama 10 menit sebelum penuangan. egitu juga dengan penambahan -5%Ti-1% dalam bentuk master alloy kedalam logam cair pada temperatur tuang 730 o C. Sebelum penambahan Sr atau Ti, logam cair ditambahkan fluks berjenis coverall yang bertujuan untuk mengikat hidrogen dan kotoran yang ada dalam logam cair. 30

0,07 0,149 0,60 0,07 0,01 0,03 0,08 0,01 0,04 91,78 6,04 0,76 0,46 0,09 0,149 0,60 0,11 0,01 0,03 0,08 0,01 91,66 Logam cair yang telah ditambahkan Sr atau Ti dituangkan kedalam cetakan pasir yang

Material (-6%-0,7%Fe) diuji sifat fluiditasnya dengan metode irmingham seperti yang ditunjukkan Gambar 2, Pengukuran panjang fluiditas dilakukan setelah logam cair mengalami proses pembekuan.

3 Tabel.1 Hasil Komposisi kimia paduan -6% Paduan Komposisi (%) Fe Cu Mn Mg Zn Ti Cr Ni Pb Sn Sr -6-0,7Fe -6-0,7Fe+Sr -6-0,7Fe+Ti 6,04 0,74 0,46 0,07 0,103 0,647 0,01 0,01 0,04 0,08 0,01 91,68 6,04 0,74 0,35 0,07 0,149 0,60 0,07 0,01 0,03 0,08 0,01 0,04 91,78 6,04 0,76 0,46 0,09 0,149 0,60 0,11 0,01 0,03 0,08 0,01 91,66 Logam cair yang telah ditambahkan Sr atau Ti dituangkan kedalam cetakan pasir yang telah dipersiapkan sebelumnya. Material (-6%-0,7%Fe) diuji sifat fluiditasnya dengan metode irmingham seperti yang ditunjukkan Gambar 2, Pengukuran panjang fluiditas dilakukan setelah logam cair mengalami proses pembekuan. Gambar 2. Metode pengujian fluiditas irmingham Pengamatan struktur mikro dengan perbedaan ketebalan benda cor dari kedua paduan didapatkan dari pengujian fluiditas dengan cara memotong hasil coran dengan arah melintang ketebalan. Untuk mengamati struktur mikro hasil coran menggunakan mikroskop optik. 3. HSIL PENELITIN Hasil Pengamatan Struktur Mikro Paduan -6%-0,7%Fe Struktur mikro Paduan -6%- 0,7%Fe dengan ketebalan yang berbeda ditunjukkan Gambar 3. Dari pengamatan Gambar 3. Foto struktur mikro paduan - 6%-0,7%Fe dengan variasi ketebalan benda cor a) tebal 2 mm dengan perbesaran 500X, b) tebal 8 mm dengan perbesaran 500X struktur mikro dengan menggunakan mikroskop optik, struktur silikon eutektik dari paduan -6%-0,7%Fe berbentuk serpih (platelike). Perbedaan ketebalan benda cor sangat signifikan mempengaruhi struktur mikro yang dihasilkan, struktur silikon eutektik pada ketebalan 8 mm jumlahnya sedikit berkurang dibanding dengan ketebalan benda cor yang lebih tipis yaitu 2 mm. 31

Paduan -6% -0,7%Fe + Sr Perbedaan ketebalan benda cor sangat signifikan mempengaruhi struktur mikro pada paduan -6%-0,7%Fe dengan penambahan Sr.

Untuk benda cor yang lebih tebal yaitu 8 mm dendrit aluminium terlihat lebih kasar bila dibanding dengan ketebalan yang lebih tipis yaitu 2 mm.

-6%-0,7%Fe). Stuktur silikon eutektik untuk benda cor yang lebih tebal yaitu 8 mm jumlahnya sedikit berkurang dibanding dengan benda cor dengan ketebalan 2 mm yang ditunjukkan Gambar 5.

fat fluiditas logam cair menurun seiring berkurangnya ketebalan benda cor untuk masing-masing penambahan Sr atau Ti pada kedua paduan (-6%-0,7%Fe). Dendrite Dendrite Gambar 4.

4 Paduan -6% -0,7%Fe + Sr Perbedaan ketebalan benda cor sangat signifikan mempengaruhi struktur mikro pada paduan -6%-0,7%Fe dengan penambahan Sr. Penambahan Sr kedalam paduan -6%-0,7%Fe menghasilkan perubahan struktur silikon eutektik dari bentuk serpih (platelike) ke berbentuk berserabut (fibrous) yang ditunjukkan Gambar 4. Untuk benda cor yang lebih tebal yaitu 8 mm dendrit aluminium terlihat lebih kasar bila dibanding dengan ketebalan yang lebih tipis yaitu 2 mm. Paduan -6%-0,7%Fe +Ti Struktur silikon eutektik paduan - 6%-0,7%Fe dengan penambahan Ti sebagai penghalus butir tidak berubah dan cenderung hampir sama dengan material dasar (paduan -6%-0,7%Fe). Stuktur silikon eutektik untuk benda cor yang lebih tebal yaitu 8 mm jumlahnya sedikit berkurang dibanding dengan benda cor dengan ketebalan 2 mm yang ditunjukkan Gambar 5. Pengukuran Panjang Fluiditas Paduan -6%-0,7%Fe Hubungan antara panjang fluiditas terhadap perbedaan ketebalan benda cor pada temperatur tuang logam cair 730 o C ditunjukkan pada Gambar 6. fat fluiditas logam cair menurun seiring berkurangnya ketebalan benda cor untuk masing-masing penambahan Sr atau Ti pada kedua paduan (-6%-0,7%Fe). Dendrite Dendrite Gambar 4. Foto struktur mikro paduan -6%-0,7%Fe + Sr dengan variasi ketebalan benda cor, a) tebal 2 mm dengan perbesaran 500X, b) tebal 8 mm dengan perbesaran 500X Gambar 5. Foto struktur mikro paduan -6%-0,7%Fe+Ti dengan variasi ketebalan benda cor a) tebal 2 mm dengan dengan pembesaran 500X, b) tebal 8 mm dengan dengan pembesaran 500X 32

Penambahan elemen paduan seperti Sr atau Ti sangat signifikan mempengaruhi sifat fluiditas logam cair pada paduan -6%-0,7%Fe, terutama pada rongga cetakan yang sangat tipis.

5 Penambahan elemen paduan seperti Sr atau Ti sangat signifikan mempengaruhi sifat fluiditas logam cair pada paduan -6%-0,7%Fe, terutama pada rongga cetakan yang sangat tipis. Penambahan Sr kedalam paduan - 6%-0,7%Fe cenderung menurunkan sifat fluiditas logam cair. egitu juga dengan penambahan Ti pada paduan - 6%-0,7%Fe sifat fluiditas logam cair menjadi berkurang. Kemampuan logam cair paduan - 6%-0,7%Fe untuk mengisi rongga cetakan telah tercapai kestabilan pada ketebalan benda cor 6 mm, yakni logam cair telah mampu mengalir sepanjang 500 mm rongga cetakan. Semakin tebal rongga cetakan memberikan sifat fluiditas yang semakin baik. Gambar 6. Hubungan panjang fluiditas terhadap perbedaan ketebalan benda cor pada paduan - 6%-0,7%Fe 4. KESIMPULN erdasarkan hasil penelitian dan studi literatur, dapat diambil kesimpulan yang berhubungan dengan penelitian ini: 1. Penambahan Sr pada paduan - 6%-0,7%Fe tidak terlalu signifikan mempengaruhi sifat fluiditas logam cair. Struktur silikon eutektik yang dihasilkan berbentuk berserabut (fibrous). 2. Penambahan Ti pada paduan - 6%-0,7%Fe tidak terlalu signifikan mempengaruhi sifat fluiditas logam cair. Struktur silikon eutektik yang dihasilkan tidak berubah (plate like). Ucapan Terimakasih Terimakasih kepada PT. dhi logam Karya, Klaten atas material yang diberikan kepada peneliti DFTR PUSTK SM Specialty Handbook, 1993, uminium and uminium loys, Ohio, US. rown, J.R., 1999, Foseco Non-Ferrous Foundryman s Handbook, utterworth Heinemann, Eleventh Edition, Oxford. Campbell, J. and Harding, R.., 1994, The Fluidity of Molten Metals, Training in uminium pplication Technologies (Talat ) Lecture 3205, p.p. 2-4 Cook, R., 1998, Modification of uminium licon Foundry loy, www. Metallurgical. Com, London and Scandinavian Metallurgical Co. Limited, p. p Cooper, P and arber,., 2003, Review of the Latest Development and est Use of Grain Refiners, International Melt Quality Workshop, Prague, Czech Republic. Flemings, M.C., 1974, Solidification Processing, McGraw-Hill ook Company, New York. Surdia, T. dan Saito, S., 1992, Pengetahuan ahan Teknik, P.T Pradnya Paramitha, Jakarta. Smith, W.F., 1993, Structure and Properties of Engineering loys, McGraw-Hill inc, Second Edition. 33

dokumen-dokumen yang mirip

Analisa Pengaruh Penambahan Sr atau TiB Terhadap SDAS, Sifat Mekanis dan Fluiditas Pada Paduan Al-6%Si

Analisa Pengaruh Penambahan Sr atau TiB Terhadap SDAS, Sifat Mekanis dan Fluiditas Pada Paduan Al-6%Si Suherman Program Studi Teknik Mesin, Politeknik Tanjungbalai e-mail: herman_me_itm@yahoo.com Abstrak