Hasil Uji Komposisi ANALISA DAN PEMBAHASAN

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Uji Komposisi

Dalam pengujian ini alat yang digunakan adalah Optical Emission Spectrometer. Alat ini bekerja dengan menggunakan prinsip pantulan cahaya ke spesimen uji. Pantulan cahaya dari unsur akan langsung di-input kedalam komputer dan akan dihasilkan data hasil komposisi seperti pada tabel 4.1. Tabel 4.1 komposisi material Aluminium bekas kemasan minuman Aluminium Sekrap Al + Si 3,76 Al + Si 9,12 Unsur Unsur Unsur Si 0.053 Si 3.76 Si 9.12 Fe 0.405 Fe 1.52 Fe 2.19 Cu 0.154 Cu 0.184 Cu 0.169 Mn 0.38 Mn 0.362 Mn 0.377 Mg 2.421 Mg 1.83 Mg 1.87 Zn 0.251 Zn 0.204 Zn 0.297 `Ti 0.015 Ti 0.016 Ti 0.014 Cr 0.005 Cr 0.019 Cr 0.046 Ni 0.005 Ni 0.026 Ni 0.005 Pb 0.002 Pb 0.01 Pb 0.002 Sn 0.01 Sn 0.029 Sn 0.01 Al 96.314 Al 92.04 Al 85.9 Sumber: Hasil Uji di Laboratorium Uji Dep.Teknik Metalurgi Material UI Hasil pengujian spectrometer pada tabel 4.1 memperlihatkan bahwa Aluminium kemasan minuman ini memiliki kandungan Aluminium 96,314 pada bagian tutupnya dan unsur alloy penambah utama yang terdapat pada paduan ini merupakan Mg Magnesium. Berikut adalah diagram phasa Al-Mg dapat dilihat pada gambar 4.1 dan 4.2. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.1 Diagram Phasa Al-Mg www.aluminiumlearning.com Gambar 4.2 Diagram Phasa Al-Mg Sebenarnya http:tptc.iit.edu Pada gambar 4.1 dan 4.2 memperlihatkan penambahan Mg hingga komposisi 2.421 Mg akan cenderung menurunkan temperatur cair dari paduan Aluminium. Penambahan Mg pada Aluminium untuk phasa biner akan menghasilkan berbagai phasa seperti Al 0-14,9Mg, Al 2 Mg 2 35,0 – 35,5Mg, Al 12 Mg 17 35,6- 59,8Mg, Mg 87,3-100Mg. Unsur Mg pada paduan Aluminium alloy type 6063 dapat memperbaiki sifat mekanis hingga kisaran 0.451-0.651 Omotoyinbo,2010. Keberadaan magnesium hingga 14,9 dapat menurunkan titik lebur logam paduan yang cukup drastis, dari 660 o C hingga 450 o C. Namun, hal ini tidak Universitas Sumatera Utara menjadikan aluminium paduan dapat ditempa menggunakan panas dengan mudah karena korosi akan terjadi pada suhu di atas 60 o C. K eberadaan magnesium juga menjadikan logam paduan dapat bekerja dengan baik pada temperatur yang sangat rendah, di mana kebanyakan logam akan mengalami failure pada temperatur tersebut. http:www.scribd.comdoc25300537Makalah-Aluminium. Diagram phasa Al-Si dapat dilihat pada gambar 4.3 dan 4.4. Gambar 4.3 Diagram Phasa Al-Si http:www.mrl.ucsb.edu Gambar 4.4 Diagram Phasa Al-Si Sebenarnya http:www.crct.polymtl.ca Universitas Sumatera Utara Dari gambar 4.3 dan 4.4 bahwa penambahan Silikon pada paduan Aluminium akan menurunkan koefesien ekpansi thermal, meningkatkan ketahanan korosi dan wear resistance, dan memperbaiki hasil coran dan proses pemesinan dari alloy ini. Pada saat Al-Si mengalami pembekuan, primary Aluminium terbentuk dan tumbuh di dalam dendrit. Pada temperatur kamar, alloy hypoeutektic terdiri dari phasa primary Alumuminium yang halus dan ulet. Keras dan rapuh pada phasa eutektic Silikon, hypereutektic alloy biasanya tidak halus, partikel primary Silikon sebagai suatu phasa eutektik Silikon Ye, 2002. Dari gambar 4.4 dapat dilihat bahwa kadar Silikon mempengaruhi titik cair dari Aluminium coran. Aluminium murni mencair pada suhu ±660 C dan akan menurun dengan penambahan silikon hingga 12.6. setelah melewati kadar 12.6 maka titik cair Aluminium akan terus meningkat hingga ±1414 C pada 99.8 Silikon. Unsur Fe dalam coran Aluminium biasanya sebagai impurity dan peningkatan kadar Fe didalam paduan Aluminium cenderung meningkatkan titik cair paduan tersebut. Besi Fe dan masuk kedalam cairan Aluminium selama proses peleburan melalui dua mekanisme dasar, yaitu : 1. Cairan Aluminium mampu untuk memisahkan besi dari perkakas yang terbuat dari baja dan peralatan dapur peleburan, dalam waktu yang lama dimana persen Fe yang dapat dicapai sekitar 2 pada peleburan normal 700 o C. Pada saat temperatur peleburan mencapai 800 o C maka kandungan Fe bisa mencapai 2.75. 2. Besi dapat juga masuk kedalam cairan Aluminium melalui kotoran yang terdapat pada saat penambahan elemen lain seperti Si, atau melalui penambahan Aluminium sekrap yang mengandung besi. Hal ini yang menyebabkan kandungan besi dalam Aluminium alloy mengalami peningkatan pada saat dilakukan peleburan ulang, dan penggunaan high pressure die casting HPDC dapat digunakan untuk mengontrol kandung besi hanya sampai 1,5 didalam alloy Aluminium Taylor J.,A. Penambahan Si pada paduan Aluminium akan menurunkan titik cair Aluminium hal ini terjadi hingga persentase Si mencapai 12.6, jika kandungan Si melebihi 12.75 maka titik cair paduan Aluminium akan mengalami kenaikan. Diagram phasa biner Aluminium Silikon memperlihatkan bahwa titik eutektik terletak pada 12.56 Si dimana cairan akan bertransformasi menjadi dua phasa baru yaitu α+β Universitas Sumatera Utara dengan titik cair 577 o C. Dari diagram phasa biner Al-Si memperlihatkan phasa yang terbentuk terdiri dari, α, β dan Liquid. Untuk diagram phasa Al-Fe dapat dilihat pada gambar 4.5 dan 4.6. Gambar 4.5 Diagram phasa Al-Fe www.nims.go.jp Gambar 4.6 Diagram Al-Fe sebenarnya www.nims.go.jp Dari gambar 4.5 dan 4.6 terlihat bahwa kandungan dari Fe melebihi 2.75 pada Aluminium coran. Phasa yang terbentuk adalah FCC Face Centre Cubic. Dari hasil uji komposisi didapatkan hasil Fe sebesar 2,20 maka fasanya masih sama yaitu Universitas Sumatera Utara FCC. Titk lebur Aluminium akan mengalami peningkatan seiring dengan bertambahnya kandungan Fe didalamnya. Untuk diagram phasa Al-Fe-Si dapat dilihat pada gambar 4.7. Gambar 4.7 Diagram phasa Al-Fe-Si Taylor,J.A Besi merupakan elemen pengotor dalam paduan Aluminium coran yang bersifat merusak jika kadarnya berlebih. Kehadiran elemen ini dalam paduan Aluminium umumnya dihasilkan dari penggunaan peralatan baja dan penambahan material sekrap saat proses pengecoran. Pada kondisi kesetimbangan, kelarutan padatan besi dalam larutan padat Aluminium sangat rendah ~0.052 pada 660 C sehingga besi akan dapat bereaksi dengan Al dan Si membentuk senyawa intermetalik yang stabil secara termodinamik yaitu Al 8 Fe 2 Si dikenal dengan fasa- α dan Al 5 FeSi dikenal dengan fasa- β. Dalam mikrostruktur pada gambar 4.7, fasa Al 8 Fe 2 Si umumnya tampak seperti chinese script karakter Cina dan fasa ini tidak terlalu memberikan pengaruh buruk terhadap sifat mekanis komponen karena bentuknya lebih kompak dan lebih tersebar dengan matriks Aluminium sehingga menghasilkan kohesi perpaduan yang lebih baik. Hal lain yang menyebabkan terjadinya penurunan ketangguhan toughness dah kekerasan hardness adalah porositas. Porositas yang muncul dapat dibedakan atas ukuran dan penyebabnya. Porositas berdasarkan ukuran dapat digolongkan atas dua jenis yaitu porositas mikro dan makro. Porositas berdasarkan penyebabnya dapat digolong atas dua jenis yaitu porositas penyusutan dengan bentuk tidak teratur dan porositas gas berbentuk lingkaran. Porositas penyusutan disebabkan oleh ketidakmampuan kekurangan Silikon eutektik untuk menetralkan penyusutan dan Universitas Sumatera Utara kontraksi panas deformasi selama proses pembekuan. Selama pembekuan terjadi proses feeding dimana Silikon eutektik yang terbentuk akan melingkungi butir dendrit dan bersirkulasi ke semua sistem struktur. Bagian dari struktur yang tidak terisi atau dialiri silikon eutektik akan muncul sebagai porositas penyusutan. Kekosongan ini disebabkan oleh dua hal yaitu: 1. Silikon eutektik yang terbentuk sedikit sehingga tidak mampu mengisi semua rongga yang ada 2. Sulitnya logam cair mengalir dalam struktur dendritik pada rongga cetakan yang kecil. 3. Proses pembekuan logam cair yang terjadi dalam waktu yang bersamaan, sehingga proses feeding saat proses pembekuan tidak terjadi. Opsi ini memungkinkan untuk terjadinya porositas penyusutan yang akan menjadi inisial retak.

4.2. Hasil Uji Kekerasan Hardness Test