PENGARUH WAKTU STIRRING, FRAKSI VOLUME DAN UKURAN …

JURNAL AUSTENIT VOLUME 3, NOMOR 2, OKTOBER 2011

~23~

PENGARUH WAKTU STIRRING, FRAKSI VOLUME DAN UKURAN BESAR BUTIRPARTIKEL SiC TERHADAP KEKERASAN MMC Al 6061 – SiC

DENGAN SISTEM STIRRCASTING

Ahmad ZamheriStaf Edukatif Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya

Jl.Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139Telp: 0711-353414, Fax: 0711-453211

RINGKASAN

Material Metal Matrix Composite (MMC) merupakan material yang banyakdikembangkan akhir-akhir ini karena keunggulan yang dimilikinya dibandingkandengan material lain baik murni maupun paduan. Material MMC yang merupakankombinasi dari matrik logam dengan penguatnya (reinforcement) diharapkan memilikisifat yang lebih baik dibanding dengan komponen penyusunnya. PaduanAl6061-Si-Mg/SiCp, merupakan salah satu contoh material MMC, dimana paduanalumunium sebagai matrik dan SiC sebagai penguat. Material yang dihasilkan darikombinasi antara paduan alumunium dengan SiC ini diharapkan akan memiliki sifatringan dan kekerasan tinggi yang tinggi. Salah satu metode pembuatan MMCpaduan Al6061-Si-Mg/SiCp ini adalah pengecoran (casting). Namun teknologipengecoran yang umum digunakan untuk memproduksi material ini masih tergolongteknologi tinggi dan mahal. Untuk itu pada penelitian ini dicoba untuk memproduksimaterial MMC ini dengan teknologi pengecoran yang sederhana. Metode yang dipilihadalah metode stir-casting karena dianggap paling mudah dan mungkin membuatmaterial ini. Menurut “rule of mixture”, fraksi volume partikel penguat merupakansalah satu variabel yang sangat mempengaruhi kekuatan, sehingga pada penelitianini dipilih fraksi volume partikel penguat sebagai parameter pengujian. Dari penelitianini didapat bahwa semakin besar fraksi volume partikel penguat, maka kekerasanmaterial komposit akan semakin meningkat.

Kata kunci: Metal Matrix Composit, Stirrcasting dan kekerasan

PENDAHULUANLatar BelakangDi era globalisasi sekarang ini,teknologi berkembang begitu pesat.Perkembangan ini menuntuttersedianya suatu jenis material yangmemiliki penampilan atau performayang sangat baik. Adapun kriteria yangharus dipenuhi atau dimiliki materialtersebut adalah : ringan, memiliki sifat-sifat mekanik yang baik, tahan lama,mudah dipabrikasi dan tentunya biayapembuatannya yang murah. Salah satu

jenis material yang dapat memenuhikriteria tersebut adalah alumunium.Sebab alumunium mempunyai rasiokekuatan per berat yang relatif tinggi,keuletan yang baik, biaya teknologi danmanufaktur yang relatif rendah.Disamping itu, alumunium juga dapatdifabrikasi langsung menjadi bentukakhir dengan sedikit proses machiningjika menggunakan teknologi khusus.

Kekuatan dan keuletan alumuniumyang baik tersebut, saat ini masih

VOLUME 3, NOMOR 2, OKTOBER 2011 JURNAL AUSTENIT

~24~

dirasa kurang sehingga menimbulkankeinginan untuk menciptakan materialyang lebih unggul dari alumunium danpaduannya. Keinginan ini menghasilkansuatu material baru yang kemudiandikenal dengan Metal Matrix Composite(MMC). Dengan teknologi ini,kekerasan alumunium yang tidak terlalutinggi, dapat ditingkatkan sifatmekanisnya menjadi lebih baik lagi.

Material komposit merupakan materialgabungan yang penyusunnya terdiridari gabungan dua atau lebih materialyan berbeda, seperti polimer, logamdan keramik, dimana salah satunyamenjadi matrik (matrix) dan lainnyaberfungsi sebagai penguat(reinforcement). Penggunaan materialkomposit mulai banyak digemari karenabiasanya material komposit memilikisifat yang unggul dari material dasarpenyusunnya. Sifat tersebut dapatberupa ketahanan aus, ketahanankorosi, ketangguhan, kekuatan tarik,ketahanan fatik, ketahanan korosi,resistivitas dan lain-lain.

Metal matrix composite (MMC) saat inimemang jarang diproduksi(dipabrikasi). Pembuatan metal matrixcomposite yang biasa dilakukan adalahdengan metode pengecoran (casting)dan metalurgi serbuk (powdermetallurgy). Perkembangan teknologipabrikasi metal metrix composite diindonesia belum pesat karena prosespenbuatan yang rumit dan berteknologitinggi. Akan tetapi penelitian tentangmaterial baru ini terus dilakukan, danakan terus berkembang seiring dengankemajuan teknologi material di negaraini.

Perumusan MasalahAdapun permasalahan yang akanditeliti adalah proses pembuatan MMCmelalui teknik stir casting yangmemenuhi standar teknik sehinggadihasilkan MMC Al 6060- SiC

berkualitas, dengan butiran yang kecil,tersebar merata dan memiliki porositasyang rendah. Dengan demikian dapatdicapai peningkatan kualitas bahanmelalui cara produksi yang tepatsehingga dapat meningkatkankekerasan.

TINJAUAN PUSTAKADefinisi MMCIstilah Metal Matrix Composite (MMC)mencakup berbagai macam sistem danjuga struktur mikro yang berjangkauanluas, pada umumnya adalah matriksyang bersifat logam dengan bahanpenguatnya adalah keramik walaupunterdapat juga berbagai jenis bahanpenguat yang lain. MMC bisa jugameliputi bahan- bahan yang diperkuatfasa lemah seperti serpihan grafit,serbuk partikel atau bahkan gas.Dimungkinkan juga untukmenggunakan logam refraktori,intermetalik atau semikonduktor. Tipe-tipe MMC biasanya dikelompokkanberdasarkan penguatnya menjadisebagai berikut:a. partikulasi, yaitu MMC yangmempunyai sudut hampir samaPartikulasi MMC digunakan secara luasdalam aplikasi industri. MMC jenis inifokus pada matrik Al dengan bahanpenguat yang paling umum adalah SiCatau Al2O3. Penguat lain seperti TiB2,B4C, SiO2, TiC, Wc, BN, ZrO2, W danlain- lain juga telah diteliti.b. serat pendek (dengan atau tanpapensejajaran). Pada pertengahan 1980-an , MMC serat pendek mendapatperhatian luas dengandikembangkannya piston- piston mesindiesel yang diperkuat dengan serat-serat alumina pendek (Contohnya ICI“saffil”). Serat lain yang mirip (alumino-silicate) juga sudah digunakan untukaplikasi ini. Serat- serat ini memilikikristal majemuk berstruktur mikrodengan butiran halus, panjang seratberukurann beberapa mikro.Komponen- komponen tersebut


~25~

biasanya diperoleh dengan infiltrasileburan.c. serat panjang sejajarBeberapa sistem MMC serat panjangtelah diteliti dan beberapa diantaranyatelah digunakan dalam aplikasi tertentu.Namun demikian pemanfaatannyaterbatas sebagai konsekwensi darikesulitan pemrosesan sertaketerbatasan kekenyalan dankekerasan. MMC serat panjangtersedia dalam bentuk mutifilamen,yaitu mengacu pada serat yangberdiameter relatif kecil (~ 5- 30 mµ) .Serat ini cukp fleksibel untuk ditanganidalam bentuk “tows” (serat yang tidakbergulung atau membentuk ikatansimpul), bisa dengan ditenun, dianyamatau berbentuk lembaran. Material yangsesuai meliputi SiC dan berbagaioksida. MMC multifilamen diproduksidengan cara infiltrasi leburan. KendatiSiC telah berhasil digunakan dalampartikulasi MMC tetapi multifilamenSerat SiC yang cocok sebagai bahanpengikat logam tidak tersediadipasaran. Produk yang tersedia dipasaran dengan merek Nicaloncenderung mengandung silika dankarbon bebas dengan kadar tinggi yangmenyebabkan reaksi berlebihanterhadap kebanyakan bahan pengikatselama pemrosesan. MMCmonofilamen adalah serat berdiameterbesar (~ 100- 150 mµ), biasanyadiperoleh dengan cara Chemical VaporDeposition (CVD) dengan inti SiC atauBoron (B) ke inti serat karbon ataukawat tungsten. Monofilamen kuranglentur dibanding multifilamen sehinggaditangani sebagai serat tunggal danperlu adanya peringatan akan bahayapermukaan yang tajam.

MMC merupakan kombinasi dari metal(sebagai matrik) dengan dua atau lebihmaterial non metal (sebagaireinforcement) yang digabungkandalam skala makroskopis untukmembentuk material baru yangberguna [1]. Metal matrik komposit ini

mempunyai sifat-sifat yang terbaik dariunsur unsur penyusunnya bahkanseringkali memiliki beberapa sifat lainyang tidak ada pada unsurpenyusunnya itu. Sifat yang dapatdihasilkan dengan membentuk suatumetal matrik komposit adalah kekuatan,kekerasan, ketahanan korosi,ketahanan aus, umur fatik, sifatkonduktifitas listrik dan lain-lain.

Jenis-Jenis KompositAda tiga jenis penguat (reinforcement)yang ada [2], yaitu :1. Komposit dengan matrik logam

atau Metal Matrix Composite(MMC)

2. Komposit dengan matrik polimeratau Polimer Matrix Composite(PMC)

3. Komposit dengan matrik keramikatau Ceramic Matrix Composite(CMC)

Pabrikasi MMCProses pabrikasi paduan alumuniumdengan penguat diskontinyu telahdilakukan dengan berbagai cara,termasuk proses pada kondisi padat,seperti teknik metalurgiserbukbmaupun proses pada kondisicair seperti compocasting ataustircasting dan penuangan sertapabrikasi dengan infiltrasi logam cairdengan tekanan atau tanpatekanan [9,10]. Hingga saat ini prosesyang paling berhasil adalah prosespada kondisi padat, tetapi dibutuhkanbiaya yang tinggi untuk proses ini.

Pembuatan MMC dengan teknikinfiltrasi spontanProses dengan kondisi cair berpotensilebih ekonomis tetapi memilikihambatan yang perlu dipertimbangkanyaitu sifat tidak mampu basah keramikterhadap leburan alumunium sehinggamengakibatkan interface keramik/logam yang buruk dan infiltrasi tidaksempurna [12].


~26~

Gambar 1. Pabrikasi MMC Dengan Metode Infiltrasi

Girot [14] telah menemukan bahwa untuk memperoleh komposit yang memuaskanmaka diperlukan proses squeeze casting setelah compocasting.

Gambar 2. Pabrikasi MMC Dengan Metode Squeeze Casting

Sebagai penguat adalah gabungankonfigurasi berbagai material sepertiserat, serat kontinyu dan seratdiskontinyu. Susunan paduan dankeramik kemudin dipanaskan dalamlingkungan nitrogen pada kondisiproses tertentu, hal ini akanmengakibatkan infiltrasi spontan padakomposit. Persentase volume partikel-partikel yang dapat digabungkan dapatlebih dari 45 % daripada yang dapatdicapai dengan teknik stircasting [14].

Proses Lanxide mengatur kondisiproses sedemikian rupa sehinggga

terjadi pembasahan dan infiltrasispontan tanpa adanya bantuan tekanandari luar ataupun vakum. Dengandemikian akan efektif dari segi biayasementara produk yang dihasilkan akanberupa komposit bebas poriberintegrasi tinggi. Disamping ituproses ini dapat memanfaatkancetakan murah untuk menghasilkanbentuk- bentuk yang rumit. Dengandemikian keuntungan dari proses iniadalah kemampuannya untukmenghasilkan berbagai bentukkomponen komposit yang padat secarakeseluruhan.


~27~

Gambar 3. Pabrikasi MMC Dengan MetodeInfiltrasi Dengan Tekanan

Gambar 4. Pabrikasi MMC Dengan MetodeDispersi

Metode StircastingProses stirrcasting merupakan prosespembuatan komposit dengan carapenuangan logam yang sebelumnyatelah mengalami proses pengadukanpada kondisi temperatur konstan diatas temperatur cairnya. Proses inididasarkan atas penggabungan bahanberupa partikel penguat yangdmasukkan kedalam logam cair.Setelah penambahan dispersoid,leburan ini diaduk untuk beberapa saatyang bertujuan untuk memperolehsuatu bubuk yang seragam, kemudiandituang kedalam bagian bawah crusiblekedalam cetakan. Keuntungan dariproses ini adalah dapat diaplikasikanuntuk jenis partikel penguat yangbersifat tidak mampu dibasahi olehlogam cair. Bahan yang tidak dapatdibasahi tersebut akan menjadi dapatterdispersi oleh adanya gayapengadukan secara mekanik yang

menyebabkan partikel padatanterperangkap dalam logam cair [4].

Keterangan Gambar

1. Motor listrik2. Lubang muatan3. Elemen pemanas4. Logam cair5.Thermocoupel

6.Cetakan logam7.Batang penyumbat8.Batang pengaduk9.Krusibe10.Lubang saluran gas

Gambar 5. Crucible Stircasting

Silika Karbida ( SiC)Silikon Karbida merupakan salah satujenis dari keramik yang seringdigunakan sebagai penguat(reinforcement) pada pembuatankomposit. Silikon terdapat di bumisekitar 28 %. Silikon karbida atau yanglebih dikenal dengan SiC memilikikekerasan yang tinggi, sehingga dapatmeningkatkan sifat mekanis darimatriks pada saat pembuatankomposit. Aplikasi Silikon Karbida yangpaling umum adalah untuk penghaluspada gerinda dan untuk amplas(abrasive paper). Sifat-sifat dari SiCseperti sifat fisik mekanik dan panasdapat di lihat pada tabel 1:


~28~

Tabel 1. Sifat Mekanik dan Thermal Silikon Kabida

Sifat Fisik Satuan SI NilaiDensitas g/cm3 3,15Berat atom g/mol 40,1Warna - HitamStruktur Kristal - HexagonalTitik Lebur 0C 2700Titik Didih 0C 2972Sifat Mekanik Satuan SI NilaiModulus Elastisitas GPa 410Ratio Poisson - 0,14Kekerasan VHN 3500Kekuatan Luluh MPa 450Ketangguhan MPa √m 4,5Sifat Thermal Satuan SI NilaiKonduktivitas Panas W/m.K 4,0Koefesien Ekspansi Thermal 10-6/ 0C 750Kapasitas Panas J/kg.K 628

Paduan Al 6060Paduan aluminium dapat dibagi dalamdua kelompok besar yaitu : paduanaluimunium tempa dan paduanalumunium cor. Paduan alumuniumtempa adalah paduan alumunium yangmengandung sedikit elemen pemaduseperti dalam bentuk ingot, billet dankawat sedangkan paduan alumunium

cor adalah paduan alumunium yangmengadung lebih banyak elemenpemadu jika dibandingkan denganpaduan tempa. Banyaknya elemenpemadu ini untuk meningkatkanmampu cor paduan karena sifatnyayang ringan, memiliki titik cair rendahdan permukaan yang licin pada produkjadinya.

Tabel 2. Sifat-Sifat Mekanik Paduan

Paduan KeadaanKekuatan

Tarik(kgf/mm2)

KekuatanMulur

(kgf/mm2)

KekuatanGeser

(kgf/mm2)

KekerasanBrinell(BHN)

EkspansiThermalµm/moC

60600

T4T6

19.024,631.6

5.614.828.0

8.416.921.0

306595

23.422.423.4

Paduan alumunium 6060 merupakanalumunium seri 6 yang unsur utamanyaadalah Mg2 Si , dimana persentase Mgsekitar 11 % dengan sedikit Si (0.2-0.6%). Paduan alumunium jenis inimempunyai mampu bentuk, mampukelas baik, ketahanan korosi yang baikserta memiliki fluiditas (mampu alir)yang tinggi.

Parameter Proses Pada MetodeStircastingKesulitan yang dihadapi dalampembuatan komposit dengan metodestircasting terletak pada penyusupanfase logam cair yang dihubungkandengan kemampan basah (wettability)dari partikel penguat. Umumnya partikelpenguat dari senyawa keramik sepertiSiC, B4C dan karbid memilikikemapuan basah yang kurang baikterhadap logam cair [4]. Hal inidisebabkan karena penguat partikel


~29~

tesebut memiliki energi permukaanyang relatif rendah sehingga tidakmemberikan pembasahan yangsempurna terhadap logam cair . Untukitu energi permukaan harus diubahmenjadi lebih tinggi, biasanya denganmenggunakan logam magnesium.Penambahan logam magnesiummengakibatkan temperatur cair logammeningkat dan tegangan permukaanlogam cair berkurang sehinggamemberikan pengaktifan permukaanpartikel menjadi basah [5], akanterbentuk sudut kontak relatif kecil yangmerupakan indikasi meningkatnya sifatmampu basah. Semakin basah partikelmaka akan semakin mudahmengendap.

Ada tiga faktor yang harusdipertimbangkan dalam prosespembuatan komposit yang diperkuatpartikel yaitu [8] :1. Penambahan partikel kedalam logam

cair. Semakin banyak partikel yangditambahkan menyebabkanmeningkatnya viskositasdimanaperlu memperhatikan mapu alirdalam tahap penuangan.

2. Adanya perbedaan berat jenispartikel dan logam cair. Semakinbesar perbedaan brat jenid partikeldan matrik akan semakin mudahuntk mengendap. Masalah akanmenjadi sulit bila ukuran partikelrelatif seragam dengan volume fraksiyang tinggi saat pengendapanterjadi.

3. Kereaktifan partikel dan logam cair.Dalam kasus penguat SiC, terutamaakan bereaksi dengan cairanalumunium membentuk fasa MgSiC.Fasa MgSiC tersebut dapatmeningkatkan sifat mekanik.

Dari uraian masalah kesulitan yangdihadapi dalam proses stircasting inimaka perlu dipeljari peranan parameterdalam proses penbuatannya antaralain:1. Kecepatan pengadukan2. Waktu pengadukan

3. Persen volume fraksi

Waktu PengadukanPengadukan bertujuan jntukmemberikan kesempatan partikelmasuk kedalam matrik untukmengendap dan mendapatkan bentukpenyebaran partikel yang seragam.Pada metode stircasting, bentukpenyebaran dan pengendapan partikeldipengeruhi oleh dua macamkecepatan aliran yaitu kecepatan aliranaksial (velocity of flow axial) dankecepatan akhir pengendapan (terminalsettling velocity) (4). Kecepatan aliraksial adalah kecepatan alir berputarterhadap pusat garis crucicible .Perbanaadingan antara kecepatanaksial terhadap kecepaan akhirpngendapan disebut Particel dispersionnumber. Persamaanynya sebagaiberikut(5) :

...........(1)

Dimana :Ho = Tinggi leburan (cm)D = celah antara pengaduk dan

dinding crucible (cm)r = jari- jari pengadukv1 = Kecepatan akhir pengadukan

(cm/ det)ŋ = ŋoΩ = kecepatan pengadukan (rpm)

Pada saat berlangsungnyapengendapan partikel kedalam matrik,waktu pengadukan sangat membantumengaktifkan energi permukaanpartikel untuk dibasahi logam cair. Halini ditandai oleh perubahan besarnyanilai sudut kontak, dimana semakinlama waktu pengadukan danmeningkatnya temperatur penahanan(holding temperature) menunjukkansudut kontak relatf kecil dan energipermukaan secara berangsur- angsurmenurun.


~30~

Persen Volume FraksiPenambahan volume fraksi yangditambahkan kedalam logam cair akanmempengaruhi terhadap perubahanviskositas. Sifat viskositsas bubukkomposit pada kondisi semi padatmengalami perubahan dengan volumefraksi, bentuk dan ukuran fasa penguat.Pada bubuk komposit yang megandungpartikel dalam kondisi cair, sifatviskositas dinyatakan olehperbandingan tegangan geser (sheerstress) dan laju pergeseran (sheer rate)(4) dengan persamaan sebagai berikut:

.............(2)

dimana :ŋo = apparent viscosities (Pa.s)

= Tegangan geser (Pa)v = laju pergeseran (cm/det)m = ketetapank = konstanta ketahanan alir

Tujuan penelitianTujuan dari penelitian ini adalah: Mempelajari kemungkinan

memproduksi metal metrixcomposite dengan metode stir-casting sederhana untuk industrikecil.

Mengetahui pengaruh persentasefraksi volume partikel penguat SiCterhadap kekerasan dari kompositdengan matriks paduan Al 6061-SiC.

Prosedur Pengujian KekerasanPengujian kekerasan ini bertujuanuntuk mengetahui hubungan antarakadar partikel SiC terhadap kekerasankomposit. Metode pengujian kekerasanyang digunakan adalah metode Brinneldengan menggunakan indentorberbentuk bulat dengan diameter 10mm. Pengujian dilakukan denganmenggunakan beban 980 Kg.

.Gambar 6. Dimensi Spesimen Uji Kekerasan

Sampel digunakan untuk uji kekerasan.Permukaan yang telah halus hasilpengamplasan dan pemolesan akanmemudahkan pengamatan jejak padauji kekerasan.Tahapan yang dilakukan padapengujian kekerasan ini, meliputi : Menyiapkan indentor berbentuk

bulat dan meletakkan padaposisinya.

Mengatur beban yang digunakansebesar 980 kg

Meletakkan sampel pada posisinya. Lakukan penekanan. Lakukan penjejakan, dimana

indentor yang menempel pada alatuji kekerasan akan menekansampel hingga meninggalkan bekasjejak. Penjejakan dilakukan pada 5titik yang berbeda pada sampel.

Setelah itu jejak pada sampel diukurdengan menggunakan mikroskopikoptik. Dari hasil pengukuran jejakdiperoleh data berupa diameterjejak.

Dari data kemudian dilakukanperhitungan berdasarkan rumussesuai literatur, dimana :

225.0

112,0

dDDD

FBHN

… (3)

dimana :F = beban penjejakan (N),D = diameter indentor (mm)d = diameter jejak (mm)


~31~

Gambar 7. Pengujian Kekerasan

HASIL DAN PEMBAHASANDalam sub bab ini, akan dibahaspengaruh waktu pengadukan,penambahan % fraksi volume SiCpada Al 6061 dan ukuran besar butirterhadap kekerasan. Dari hasilpengujian dapat dilihat bahwa korelasi

antara waktu pengadukan,penambahan % fraksi Volume SiC danukuran besar butir,maka didapat sifatmekanik yang berbeda dari material Al6061. Pada saat berlangsungnyapengendapan partikel kedalam matrik,pengadukan sangat membantu untukmenjadikan SiC Tersebar keseluruhpaduan. Penambahan % fraksi volumekedalam logam cair, mempengaruhiterhadap perubahan Viskositas.Semakin besar % fraksi Volume akanmemberikan penyebaran campuranyang homogen dan endapan partikelpada matrik menjadi lebih besar.Setelah dilakukan pengujian dandidapat data hasil pengujian, makadidapat data hasil perhitungan ujikekerasan,yang dapat kita lihat padatabel 3 dibawah ini.

Tabel 3. Data hasil Perhitungan uji Kekerasan

Sampel F= Beban (N)D = Diameter

Indentor(mm)

HBN Rata-Rata (Kg/mm2)

S2-5-100-900

9800 10

26,66

S5-5-100-900 27,10

S10-5-100-900 27,45

S2-5-200-900

9800 10

30,41

S5-5-200-900 30,05

S10-5-200-900 28,73

S2-5-325-900

9800 10

25,71

S5-5-325-900 26,12

S10-5-325-900 29,56

S2-10-100-900

9800 10

50,18

S5-10-100-900 63,78

S10-10-100-900 59,64

S2-10-200-900

9800 10

66,12

S5-10-200-900 59,53

S10-10-200-900 60,89

S2-10-325-900

9800 10

70,56

S5-10-325-900 70,61

S10-10-325-900 52,34

S2-15-100-900

9800 10

86,97

S5-15-100-900 90,33

S10-15-100-900 93,98

S2-15-200-900

9800 10

100,08

S5-15-200-900 101,99

S10-15-200-900 108,20

S2-15-325-900

9800 10

91,18

S5-15-325-900 95,42

S10-15-325-900 116,56


~32~

Dari data hasil pengujian kekerasan yang telah dilakukan sebelumnya, maka dapatdibuat grafik untuk pengaruh terhadap kekerasan tersebut.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5

vf (%)

keke

rasa

n(H

B)

mesh=100 mesh=200 mesh=325

Grafik 8. Hubungan antara % Vf terhadap kekerasan dengan variasi ukuran besar butir denganlama pengadukan 2 menit.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5

vf (%)

keke

rasa

n(H

B)


Grafik 9. Hubungan antara % Vf terhadap kekerasan dengan variasi ukuran besar butir denganlama pengadukan 5 menit.


~33~

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5

vf (%)

keke

rasa

n(H

B)


Grafik 10. Hubungan antara % Vf terhadap kekerasan dengan variasi ukuran besar butirdengan lama pengadukan 10 menit.

Dari grafik 8, 9 dan 10 dapatdisimpulkan :1. Dengan bertambahnya % Vf

sampai 15% kekerasan terus naikseiring dengan bertambahnyawaktu pengadukan dan semakinkecil ukuran besar butir, karenaAlumina memiliki nilai kekerasanyang tinggi sehingga semakinbanyak penambahan alumina (SiC)akan menaikkan nilai kekerasan.

2. Adanya peningkatan nilaikekerasan dengan bertambahnyawaktu pengadukan, dikarenakanSiC dalam paduan lebih tersebar.

3. Nilai kekerasan optimum, pada116,56 HB dengan lamapengadukan 10 menit, ukuranbesar butir 325 mesh dengan Vf15%. Ini menunjukan bahwaadanya peningkatan kekerasandisebabkan % Vf semakinbertambah, waktu pengadukansemakin lama dan ukuran besarbutir terus mengecil.

Dari hasil pengujian kekerasan yangtelah dilakukan pada sampel ujikemudian dibandingkan dengan nilaikekerasan dari Al 6061, maka nilai

kekerasan sampel uji lebih memilikikekerasan yang lebih tinggi.KESIMPULAN DAN SARANKesimpulanSetelah melakukan penelitian ini, adabeberapa kesimpulan yang dapatdiambil, yaitu sebagai berikut :1. Proses pengecoran dengan metode

stir casting dengan cover Nitrogenmerupakan salah satu alternatifpembuatan metal matrix composite.

2. Fraksi Volume (Vf) partikel penguatSiC mempunyai pengaruh yangcukup berarti terhadap sifatmekanis (kekerasan), dan strukturmikro dari produk casting. Nilaikekerasan tertinggi pada 116,56HB dengan waktu aduk 15 menitdan Persen Vf 15%.

3. Semakin besar fraksi volumepartikel maka kekerasan metalmatrix composite semakinmeningkat.

SaranSetelah melakukan penelitian ini perluadanya saran-saran agar dapatdilakukan pada penelitian tentangpembuatan MMC Al 6061-SiC denganmetode Stirrcasting selanjutnya.


~34~

Beberapa saran yang dapatdisampaikan antara lain:1. Perlu dibuat pengadukan yang baik

yang dapat meminimalisasikanturbulensi dan pelarut gas kedalamlogam cair. Jika perlu dibuatperlengkapan permanen mengingatmasih banyak yang dapat ditelitilebih lanjut.

2. Bila perlu menggunakan dapurinduksi sehingga lebih homogendan kontrol terhadap temperaturlebih mudah.

DAFTAR PUSTAKA1. Aluminum and Aluminum Alloy,

ASM Specially Handbook,Ohio, 1993.

2. Bintang Adjiantoro, Yuswono“Pengaruh PenambahanUnsur Magnesium TerhadapKetahanan Aus danKekerasan Komposit PaduanAl-7, 14% Si dengan PenguatSiC”, Jurnal Buletin IPT No.4VOL. IV, Oktober/November1998.

3. Lawrence H.Van Vlack, SriatieDjaprie, Ilmu dan TeknologiBahan, Erlangga, 1995.

4. Engineered Material Handbook,Vol. 1, Composite, ASMInternational, Metal Park,Ohio, 1987.

5. Matthews, F.L dan R.D Rawlinjs,Composite Material:Engineering & Science,Chapman & Hall, London,1994.

6. Perdana, Rickfy K, PengaruhTemperatur Sinter TerhadapKekerasan, Kekuatan Tekan,Densitas, Porositas danStruktur Mikro Pada MaterialMetal Matrix Composite Al-SiC yang Dihasilkan MelaluiProses Metalurgi Serbuk,Laporan Tugas Akhir, JurusanMetalurgi FTUI, 2002.

7. ____, Aluminum CastingTechnology, Des Plaines,1986.

8. Soerjantoro, Studi PengaruhPenambahan Magnesium(Mg) dan Perlakuan PanasTerhadap Sifat Mekanis danStruktur Mikro PaduanAlumunium-Seng 7%,Laporan Tugas Akhir, JurusanMetalurgi, FTUI, 1995.

9. Avner, Sidney H, Introduction toPhysical Metallurgy, SecondEdition, McGraw-Hill,Singapore, 1974.

10. http://www.accuratus.com/Silicon_Carbide.htm

11. German, Randall M., PowderMetallurgy Science, MPIF,Princeton, 1984.

12. Metal Handbook, Ninth edition, vol7, Powder Metallurgy,American Society for Metal,Metal Park Ohio, 1984.

13. Kurniawan, Handi, ProsesPembuatan Piston di P.TFederal Izumi MFG, LaporanKerja Praktek, JurusanMetalurgi, FTUI, 1997.

14. Jumiadi, “Pengaruh Lamapengadukan dan fraksiVolume terhadap karakterisasikomposit matriks logam Al6063 + Al2O3 + 10% Mg HasilProses Stirrcasting”. TesisDepartemen Metalurgi danMaterial UniversitasIndonesia, 2000.

15. Metal Handbook, “Atlas ofMicrostructures of IndustrialAlloys”, Volume 7, EightEdition, 1972.

Documents

PENGARUH WAKTU STIRRING, FRAKSI VOLUME DAN UKURAN …