Dewi Lestari Natalia/1006704530/Kelompok 6

EFFECTS OF ULTRASONIC FIELD AND VACUUM ON DEGASSING OF MOLTEN

ALUMINUM ALLOY

Porositas merupakan masalah utama dalam pengecoran paduan aluminium.

Keberadaan porositas dapat menurunkan sifat mekanik dari paduan aluminium hasil

pengecoran. Porositas dapat terjadi karena terdapat pengendapan (precipitation) gas dari

larutan selama proses solidifikasi. Hidrogen adalah satu-satunya gas yang larut dalam

aluminium cair (molten aluminium). Untuk menghilangkan hidrogen yang terjebak dalam

aluminium cair, biasanya menggunakan nitrogen atau argon atau campuran keduanya

ditambah dengan klorin sebagai gas pembersih. Ada juga menggunakan tablet degassing

dengan hexachloroethane (C2Cl6) tablets, vacuum degassing, dan ultrasonic degassing.

Ultrasonic degassing merupakan teknik yang aman bagi lingkungan dan murah,

menggunakan getaran ultrasonik intensitas tinggi untuk menghasilkan tekanan

berfluktuasi pada aluminium cair. Vacuum degassing juga dapat mengurangi hidrogen

dalam aluminium cair. Keadaan vakum di atas permukaan leburan akan menurangi kadar

hidrogen dalam cairan. Kombinasi keduanya memungkinkan terjadinya degassing yang

lebih cepar pada aluminium cair.

Experimental Method

Yang digunakan dalam penelitian jurnal ini adalah paduan A356 dengan

komposisi kimia sebagai berikut:

Tabel 1. Komposisi kimia paduan A356

Gambar 1 menunjukan setup eksperimental dari ultrasonic degassing di bawah atmosfer

normal. Gambar 2 menunjukan vacuum chamber yang digunakan dalam vacuum

degassing dengan bantuan getaran ultrasonik. Percobaan ultrasonic degassing dilakukan

pada 700oC dibawah 60% humidity. Beratnya 0,2 kg, 0,6 kg, dan 2 kg. Sedangkan untuk

vacuum degassing dilakukan untuk 0,6 kg aluminum cair dimana tekanan remnant

divariasikan dari 760 Torr sampai 0,1 Torr dan waktu degassing dari 1 sampai 45 menit.

Percobaan pada 720oC dibawah 60% humidity dilakukan untu 100 Torr dan 10 Torr, saat

Review Jurnal Praktikum Pasir Cetak dan Pengecoran Page 1

Dewi Lestari Natalia/1006704530/Kelompok 6

tekanan remnant 0,1 Torr dan 1 Torr, humidity-nya sekitar 50%. Untuk mengetahui

tingkat porositas pengecoran pada paduan cair, maka dilakukan reduced pressure test

(RPT).

Experimental Result and Discussion

Ultasonic Degassing

Dapat dilihat pada gambar 3, membutuhkan waktu 1 menit untuk degas 0,2 kg, 4

menit untuk degas 0,6 kg, dan 7 menit untuk degas 2 kg. Laju degassing pada volume

yang lebih besar akan melambat dibandingkan dengan volume yang lebih kecil.

Vacuum Degassing

Berdasarkan gambar 4, densitas spesimen akan bertambah dengan bertambahnya

waktu tahan vacuum degassing. Laju degassing pada tekanan remnant yang lebih kecil

(0,1 Torr dan 1 Torr) akan lebih tinggi dibanding kan dengan tekanan remnant yang lebih

besar (100 Torr dan 10 Torr). Ditemukan juga bahwa laju degassing dengan vacuum

degassing lebih lambat. Pada vacuum degassing membutuhkan 20 sampai 30 menit untuk

degassing 0,6 kg paduan A356, sedangkan pada ultrasonic degassing hanya butuh 2

menit. Pada gambar 5, densitas spesimen akan bertambah dengan berkurangnya tekanan

remnant, hal ini mengindikasikan bahwa hidrogen dalam melt menurun dengan

berkurangnya tekanan remnant.

Ultrasonic Degassing Under Reduced Pressure

Hanya dalam 30 detik ultrasonic degassing sudah mampu mengurangi kadar

hidrogen yang dapat dilihat pada gambar 6 hasil RPT. Gambar 7 menunjukan efisiensi

dari metode degassing yang berbeda pada 100 Torr dan 1 Torr tekanan remnant. Dapat

dilihat bahwa metode yang paling efisien adalah ultrasonic degassing under reduced

pressure dan yang paling tidak efisien adalah vacuum degassing.

Mekanisme Ultrasonic Degassing

Secara umum, ultrasonic degassing dapat dibagi dalam tiga tahap, yaitu:

1. Nukleasi gelembung kavitasi pada inti (biasanya inklusi padat mengandung

cavities) dan pertumbuhan gelembung akibat difusi atom hidrogen dari sekitar

melt ke gelembung,

2. Pengabungan gelembung untuk membentuk gelembung besar, dan

Review Jurnal Praktikum Pasir Cetak dan Pengecoran Page 2

Dewi Lestari Natalia/1006704530/Kelompok 6

3. Pengambangan gelembung besar ke permukaan logam cair dan perpindahan

gelembung pada permukaan atas leburan logam.

Kesimpulan

1. Ultrasonic degassing adalah cara efisien untuk degassing leburan logam dengan

volume kecil, laju ultrasonic degassing menurun dengan meningkatnya volume

leburan.

2. Kadar hidrogen pada leburan menurun dengan menurunnya tekanan remnant di

bawah vacuum degassing. Laju vacuum degassing lebih rendah debandingkan

dengan ultrasonic degassing.

3. Kombinasi dari ultrasonic degassing dan vacuum degassing dapat membuat

degassing lebih efisien.

Referensi:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X06008032

Review Jurnal Praktikum Pasir Cetak dan Pengecoran Page 3