26 BAB IV PELAKSANAAN DAN PEMBAHASAN 4.1 ALUR PROSES Zircaloy-4 adalah logam tahan api Zirconium (zircaloy) material yang sering digunakan dalam industri nuklir. Dalam reaktor nuklir, zircaloy diperlukan sebagai pelindung bahan bakar dari pendingin, pengukung hasil fiksi, pemindah panas, dan bahan struktur. Dengan demikian maka zircaloy harus mempunyai sifat mekanik yang sangat baik, tahan korosi, dan serapan neutron rendah. Sebagai contoh zircaloy-2 untuk reaktor air didih dan zircaloy-4 digunakan untuk reactor air bertekanan dengan suhu kelongsong 349 c untuk BWR (sudjadi, 2010). Salah satu sifat mekanik yang penting adalah pengujian kekerasan, Seperti terlihat pada gambar 4.1 dibawah adalah tahap-tahap dari proses uji kekerasan micro hardness vikers tersebut.
27 MATERIAL FRESH HYDRIDING FRESH 500 C 600 C CUTTING DIAMOND DENGAN UKURAN 5 MM MOUNTING GRINDING UJI KEKERASAN Gambar 4.1 diagram alir pengujian micro hardness vikers 4.2 PEMBAHASAN 4.2.1 MATERIAL FRESH Material fresh sebagai persyaratan proses hydriding, jika tidak fresh material akan mengalami oksidasi pada saat pelaksanaan perlakuan panas. proses oksidasi akan mempengaruhi hasil pengukuran material pada saat uji kekerasan (glazoff dkk, 2014). seperti pada gambar 4.2 dibawah adalah material fresh sebagai bahan pengujian.
28 Gambar 4.2 material fresh 4.2.2 HYDRIDING Hydriding adalah proses penyerapan hidrogen terhadap material dengan perlakuan panas dengan suhu 500 c dan 600 c. cara melakukannya material dimasukkan ketungku, lalu Pompa vakum di nyalakan hingga mencapai orde 10-³ mbar supaya tidak ada udara didalam tungku, agar tidak terjadi oksidasi, setelah kondisi vakum lalu bisa menyalakan suhu ke 60 c - 100 c 150 c 200 c - 250 c hingga 500 c, pada tahap menaikkan suhu ini supaya tidak terjadi penggetasan pada material saat proses perlakuan panas, pada saat itu juga gas hydrogen dimasukkan mencapai 1000 mbar, setelah itu ditahan hingga 1 jam supaya gas yang dimasukkan homogeny dengan material yang dipanaskan, ketika sudah mencapai 1 jam tungku dimatikan dan dibiarkan selama 24 jam supaya material panas tidak langsung terkena udara, agar tidak terjadi oksidasi pada masa pendinginan 24 jam berlangsung, setalah jangka waktu 24 jam material sudah bisa diambil (glazoff dkk, 2014) Pada gambar 4.3 dibawah adalah alat hydriding.
29 Gambar 4.3 hydriding dehydriding KOMPONEN ALAT HYDRIDING DEHYDRIDING 1. Gas hidrogen 2. Pompa vakum 3. Reservoir 4. Transmitter 5. Pembaca tekanan 6. Tungku (furrace) 7. Control tungku
30 Gambar 4.4 material dimasukkan ketungku 4.2.3 DIAMOND CUTTING Pada diamond cutting proses pemotongan menggunakan berat 125 gram dan 200 rpm, jika melebihi 125 gram dan 200 rpm, bisa merusak mata pisau diamond cutting dan material tidak menjadi rapih pemotongannya. Material Zircaloy-4 dipotong menggunakan alat diamond cutting dengan ukuran 5mm, supaya memudahkan pengujian ( Sugondo, 2010). Seperti pada gambar 4.5 dibawah. Pemotongan Mata pisau diamond cutting Gambar 4.5 pemotongan material menggunakan cutting diamond
31 4.2.4 MOUNTING MATERIAL Monting sampel digunakan pada proses ini agar mempermudah memegang media yang kecil, Untuk memudahkan saat proses pengujian, maka material tersebut harus ditempatkan pada suatu media mounting. Pada umumnya mounting menggunakan material palstik dan sintetik. Materialnya dapat berupa resin yang dicampur dengan hardener atau bakelit. Penggunaan resin lebih mudah dan alat yang digunakan lebih sederhana dibandingkan bakelit, karena tidak diperlukan aplikasi panas dan tekanan (sumber ardra.biz/sain-tenologi/metalurgi/pengujian-pengamatan-metalografi, 2012) seperti pada gambar 4.6 dibawah. (a) (b) (c) Gambar. 4.6 (a) Pencampuran Resin dan Foxi, (b) Proses Pencetakkan, (c) Hasil Mounting 4.2.5 GRINDING Grinding sampel dengan menggunakan amplas p#500, p#800, p#1200 yang menggunakan 200 rpm dan dikasih air yang mengalir pada saat grinding dilaksanakan. Kenapa harus menggunakan amplasnya bertahap tahap, dikarnakan pada saat menggunakan amplas p#500, material ketika dilihat menggunakan mikroskop optic masih terlihat goresan goresan yang harus dihilangkan pada wadah sampel yang ingin dilakukan penjejakan, pada p# 800 masih terlihat goresan halus pada saat dilihat menggunakan micro optic, maka dari itu dilakukan pengamplasan menggunakan p#1200 sampai permukaan sampel halus dan mengkilap seperti kaca. Proses ini adalah untuk membersihkan zat pengotor yang mengakibatkan material tergores pada saat grinding dilaksanakan. Goresan tersebut dilihat menggunakan mikroskop optic. Pada gambar 4.7 dibawah adalah polysing stuers.
32 (a) Gambar 4.7 pada gambar (a) alat grinding, (b) gambar pelaksanaan grinding (b) 4.2.6 PENGUJIAN KEKERASAN MICRO HARDNESS VICKERS Proses pengujian microhardness, pada gambar 4.8 dibawah ini adalah proses pengujian kekerasan vikers dengan alat micro hardness, penjejakan material 15 detik, beban penjejakan 200 gram force, sebelum melakukan penjejakan sampel diletakkan dimeja micro hardness tepat dibawah indentor. Kemudian hasil penjejakan diamati melalui micro optic dan diukur D1 dan D2 nya. Gambar 4.8 Proses pengujian microhardness Vickers
33 Gambar 4.9 bentuk indentor microhardness Vickers Berdasarkan hasil pengukuran dengan menggunakan pengukuran metode Vickers dan persamaan 3.1diperoleh hasil seperti pada tabel 4.1 dan gambar dibawah. Tabel 4.1 Hasil pengukuran uji kekerasan material zircaloy-4 NO suhu Hasil pengukuran 1 fresh 126,162 kgf 2 500 c 206,342 kgf 3 600 c 226,253 kgf 250,000 200,000 206,342 226,253 VHN (Kgf) 150,000 100,000 126,162 50,000 0 fresh 500 c 600 c Gambar 4.10 grafik hasil pengukuran rata-rata Berdasarkan Pada table 4.1 dan gambar 4.10 material fresh tanpa hydring hasil pengukuran kekerasan materialnya 126,162 kgf, sedangkan material yang dihydriding pada suhu 500 c kekerasan materialnya meningkat menjadi 206,253 kgf dan saat materialnya dihydriding pada 600 c kekerasan materialnya makin meningkat menjadi
34 226,253 kgf. Kekerasan meningkat dikarnakan material zircaloy-4 sudah dipadukan dengan zat hidrogen.