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