Berdasarkan data
a b
c
Standard brass bronze casting alloys
nilai perpanjangan untuk kategori sebagai bushing dengan komposisi 70 – 85 Cu, 7 – 25 Pb dan 5 – 10
Sn berkisar 7 – 20 . Berdasarkan sumber matweb nilai perpanjangan elongation untuk kategori Bronze dengan komposisi 55 – 100 Cu; 0,0007 – 26 Pb
dan 0,02 – 13 Sn berkisar 0 – 70. Dengan demikian nilai dari penelitian dapat dikatakan masih memenuhi standar sebagai bushing.
4.5. Koefisien Ekspansi Termal
Hasil pengamatan koefisien ekspansi termal dari paduan logam CuPbSn dengan pemanasan dan pendinginan melalui media air dan di dalam furnace, diperlihatkan seperti
pada gambar 4.5. Dari gambar 4.5 dapat terlihat bahwa dengan penambahan temperatur pemanasan diperoleh nilai koefisien ekspansi termal dari paduan logam CuPbSn
cenderung menurun. Hal ini juga disebabkan kelarutan atom Sn dalam menempati kisi tembaga dan berdifusinya atom Pb ketika diberi perlakuan panas, sehingga menambah
kekuatan dan kekerasan material tetapi menurunkan koefisien ekspansi termal.
Nilai koefisien ekspansi termal
paduan logam CuPbSn tanpa temperatur pemanasan diperoleh 25,71 x 10
-6 o
C ,sedang yang melalui temperatur pemanasan dengan pendinginan media air diperoleh berkisar 21,81 - 21,15 x 10
-6 o
C dan pendinginan dengan furnace diperoleh berkisar 24,41 - 22,29 x 10
-6 o
C .
Universitas Sumatera Utara
5 10
15 20
25 30
200 400
600 800
Suhu C K
oef is
ien ek spans
i t e
rm al
x 10
C
pemanasan dengan pendinginan media
air pemanasan dengan
pendinginan dalam media furnace
Gambar 4.5. Hubungan antara temperatur pemanasan terhadap koefisien ekspansi termal dari paduan logam CuPbSn
Nilai koefisien ekspansi termal
paduan logam CuPbSn tanpa temperatur pemanasan diperoleh 25,71 x 10
-6 o
C ,sedang yang melalui temperatur pemanasan dengan pendinginan media air diperoleh berkisar 21,81 - 21,15 x 10
-6 o
C dan pendinginan dengan furnace diperoleh berkisar 24,41 - 22,29 x 10
-6 o
C . Berdasarkan sumber matweb nilai koefisien ekspansi termal untuk kategori Bronze
dengan komposisi 55 – 100 Cu; 0,0007 – 26 Pb dan 0,02 – 13 Sn berkisar 16 – 25 x 10
-6 o
C . Dengan demikian nilai dari penelitian dapat dikatakan masih memenuhi standar sebagai bushing.
4.6. Analisa Struktur Paduan
Analisa struktur paduan dari paduan logam CuPbSn tanpa temperatur pemanasan dan dengan temperatur pemanasan yang dilakukan antara lain, identifikasi komponen melalui
analisa X – Ray Diffraction dan pengamatan bentuk struktur permukaan melalui observasi Mikroskop Metalurgi.
Pola difraksi sinar – x untuk paduan logam CuPbSn tanpa temperatur pemanasan diperlihatkan pada gambar 4.6. Dari pola difraksi gambar 4.6, memperlihatkan puncak
Universitas Sumatera Utara
kurva yang tertinggi menunjukkan identifikasi CuSn yang disebut sebagai komponen mayor dominan, sedang puncak – puncak yang rendah menunjukkan identifikasi logam
Pb dan disebut sebagai komponen minor. Hal ini menunjukkan bahwa atom Sn dengan komposisi 11 akan menempati kisi atom tembaga Williem D. Nielson,2010,
sehingga membentuk paduan CuSn
Gambar 4.6.Pola difraksi sinar – X XRD dari paduan logam CuPbSn tanpa temperatur pemanasan
berstruktur kubik dengan jarak kisi a yang jauh lebh besar dari unsur pembentuknya,
yang mengakibatkan paduan tembaga ini mengalami kenaikan kekuatan dan mempertahankan keuletan. Sedangkan logam Pb tidak larut atau tidak bereaksi terhadap
CuSn , akan tetapi terperangkap dalam paduan kristal. Dengan demikian struktur paduan tidak membentuk struktur baru tetapi ada 2 struktur yakni senyawa antar logam CuSn
dan logam murninya Pb dan masing – masing membentuk struktur FCC. Pada lampiran F, diperlihatkan pola difraksi dan data identifikasi hasil pemanasan dan
pendinginan dengan media air serta furnace terhadap paduan logam CuPbSn. Dari pola difraksi dan data identifikasi, terlihat puncak – puncak kurva bertambah serta lebar
CuSn
CuSn CuSn
Pb CuSn
CuSn Pb
Universitas Sumatera Utara
masing – masing puncak semakin mengecil dengan kenaikan temperatur pemanasan. Hal ini menunjukkan bahwa dengan meningkatnya temperatur pemanasan, semakin
mengkristalnya paduan CuPbSn sehingga membuat paduan lebih homogen. Dengan demikian, kecenderungan kenaikan temperatur pemanasan akan meningkatkan jumlah
puncak – puncak kurva yang mengakibatkan kenaikan sifat – sifat mekanik yakni impact, kekerasan dan uji tarik.
Hasil foto Mikroskop Metalurgi untuk paduan logam CuPbSn tanpa temperatur pemanasan diperlihatkan pada gambar 4.7.,
Gambar 4.7.Foto Mikroskop Metalurgi dari paduan logam CuPbSn tanpa temperatur pemanasan dengan perbesaran 800 x
Dari hasil observasi foto mikroskop metalurgi pada gambar 4.7. diperlihatkan bahwa
telah terbentuk struktur inti dendrit CuSn dan struktur komposit Pb yang belum homogen, dimana butiran Pb berwarna hitam dan butiran CuSn berwarna merah keputih
– putihan yang menyebar.
Struktur inti dendrit CuSn
Struktur komposit
Pb
Universitas Sumatera Utara
Paduan logam ini jelas menunjukkan tidak adanya reaksi Pb terhadap Cu, maka dikatakan Pb berstruktur komposit yang berperan sebagai pengisi akan tetapi reaksi
terjadi antara Cu dan Sn membentuk senyawa logam CuSn. Terbentuknya reaksi Cu dan Sn menjadikan CuSn akan meningkatkan sifat mekanik dari paduan khususnya bushing
sedangkan Pb dalam bushing bertindak sebagai pelumas. Pada lampiran H, memperlihatkan hasil foto Mikroskop Metalurgi untuk paduan
logam CuPbSn yang mengalami pemanasan dan pendinginan dalam air serta dalam furnace. Dari hasil observasi foto mikroskop metalurgi pada gambar lampiran H
diperlihatkan bahwa, dengan perlakuan panas maka Sn akan larut dalam kisi tembaga sedangkan Pb akan berdifusi dan terperangkap dalam batas butiran William
D.Nielsen,2010. Hal ini ditunjukkan dengan struktur komposit Pb yang cenderung mengecil sedangkan struktur dendrit CuSn yang semakin meningkat. Perlakuan panas
dengan pendinginan media air, membuat Pb dan Sn tidak sempat mengatur dirinya dengan baik sehingga banyak terjadi kekosongan bila dibandingkan dengan pendinginan
dalam furnace. Hal ini ditunjukkan dengan kehomogenan struktur dendrit CuSn dan struktur komposit Pb dengan pendinginan dalam furnace.
Berdasarkan pengamatan struktur paduan menunjukkan bahwa paduan CuPbSn dengan komposisi 75Cu,15Pb dan 10Sn pada temperatur pemanasan 600
o
C adalah suatu kondisi terbaik dan layak dalam penerapannya sebagai bushing.
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.I. Kesimpulan
Dari hasil pengujian dan penganalisaan yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Perlakuan panas terhadap paduan logam CuPbSn yang dibentuk dengan komposisi berat 75Cu, 15Pb dan 10Sn dengan menggunakan bahan bakar minyak dalam
tanur kruss crussible sangat berperan dalam menentukan sifat mekanik dan termal paduan logam CuPbSn, dimana bila diberikan kenaikan temperatur pemanasan maka
nilai impact Charpy, kekerasan dan kuat tarik semakin naik sedangkan nilai elongation dan koefisien ekspansi termal semakin berkurang. Kondisi optimum
diperoleh pada temperatur pemanasan 600
o
C dengan pendinginan furnace dengan karakteristik sebagai berikut impact Charpy = 17,52 J, kekerasan Brinell = 69,1
kgmm
2
, kuat tarik = 219,60 Nmm
2
, perpanjangan = 7,9 dan koefisien ekspansi termal = 22,81 x 10
-6 o
C. 2. Perlakuan panas dengan pendinginan dalam air menghasilkan sifat mekanik yang
lebih kecil dibandingkan dengan pendinginan furnace. Hal ini disebabkan Pb yang berdifusi berperan sebagai pengisi dan Sn yang larut dalam kisi Cu tidak sempat
mengatur posisinya dengan baik sehingga banyak terjadi kekosongan, bila dibandingkan dengan pendinginan furnace.
Universitas Sumatera Utara
3. Analisa XRD menunjukan bahwa paduan logam CuPbSn membentuk 2 fasa yakni senyawa antar logam CuSn yang memiliki nilai kisi a lebih besar dari logam
paduannya dan disebut sebagai komponen mayor dominan dan logam murninya Pb yang disebut sebagai komponen minor. Melalui pemanasan dan pendinginan
media air serta media furnace terhadap paduan logam CuPbSn, diperlihatkan puncak – puncak kurva semakin bertambah serta lebar masing – masing puncak semakin
mengecil dengan kenaikan temperatur pemanasan. Hal ini menunjukkan bahwa dengan meningkatnya temperatur pemanasan, semakin mengkristalnya paduan
CuPbSn sehingga membuat sifat mekanik paduan lebih meningkat. 4. Pada observasi foto mikroskop metalurgi terlihat bahwa paduan logam CuPbSn terdiri
dari 2 struktur yaitu struktur inti dendrit CuSn dan struktur komposit Pb yang belum homogen, hal ini menunjukkan bahwa Pb tidak bereaksi atau tidak larut dalam
Cu. Melalui perlakuan panas struktur inti dendrit CuSn meningkat dan butiran Pb mengecil, hal ini menunjukkan bahwa Sn larut dalam kisi tembaga sedangkan Pb
berdifusi dan terperangkap dalam batas butiran yang mengakibatkan terjadinya pergerakan dislokasi sehingga sifat mekanik paduan meingkat. Untuk paduan logam
CuPbSn yang diberi temperatur pemanasan dengan pendinginan di dalam furnace lebih homogen dibanding dengan pendinginan dalam air.
5.2. Saran