PENGARUH PENAMBAHAN ROTATING DISK PADA PROSES GAS ATOMISASI BAJA TERHADAP EFISIENSI DAN KARAKTERISTIK SERBUK BAJA
BAB I
PENDAHULUAN
Teknologi metalurgi serbuk (Powder Metallurgy) adalah suatu teknologi
pengerjaan logam yang telah banyak digunakan dan dikembangkan di dalam dunia
manufaktur saat ini, baik untuk membuat komponen – komponen dari bahan fero
maupun non fero. Metode pembuatan serbuk logam ini antara lain dengan reaksi
kimia, fabrikasi mekanik dan metode atomisasi. Penggunaan metalurgi serbuk untuk
logam banyak diapliasikan pada pembuatan komponen untuk produksi missal guna
menghemat biaya produksi. Pembuatan roda gigi, cutting tools, dan komponen yang
rumit dapat diatasi dengan metode metalurgi serbutk tanpa harus melalui proses
finishing.
Secara umum proses dalam metalurgi serbuk yaitu, sejumlah serbuk dari
bahan murni atau bahan paduan dipadatkan didalam cetakan, kemudian disinter atau
dipanaskan di dalam tungku (furnace) pada temperatur tertentu hingga terjadi ikatan
antar partikel serbuk tersebut. Beberapa keuntungan dari teknologi metalurgi serbuk
yaitu menghilangkan atau meminimalisasi proses permesinan, tidak ada material yang
terbuang, ketelitian dan kehalusan permukaan tinggi, kekuatan dan ketahanan aus
meningkat, serta bentuk produk yang kompleks.
Salah satu faktor yang berpengaruh terhadap kualitas produk hasil proses
metalurgi serbuk adalah karakteristik dari raw material, yaitu serbuk. Karakteristik
serbuk meliputi ukuran partikel, bentuk partikel, luas permukaan partikel, gesekan
antar partikel. Sifat dan karakteristik serbuk sangat ditentukan oleh metode pembuatan
serbuk tersebut. (German, 1994)
Metode atomisasi masih terus mengalami perkembangan untuk
meningkatkan kualitas dan produktivitas serbuk yang dihasilkan. Teknik penggunaan
sumber energi yang lain memungkinkan ditemukannya metode – metode atomisasi
baru, diantaranya metode Water Atomisasi, Rotating disk atomisasi, closed coupled
atomisasi (Lagutkin dkk, 2004), Hydbrid Atomisasi (Minagawa dkk, 2005) serta Gas
atomisasi las oksi-asetilen (Ridlwan, 2005). Salah satu metode atomisasi yang murah
proses pembuatannya dengan cara gas atomisasi las oksi asetilen, namun effisiensi
1
dari proses ini relatif masih rendah yaitu rata-rata 4,12% dengan laju produksinya
rata-rata 0,0628 gram/menit (Ridlwan, 2005) .
Berdasarkan uraian tersebut di atas, maka penelitian tentang rekayasa proses
hibrid atomisasi merupakan kajian yang sangat menarik untuk diteliti lebih lanjut
guna meningkatkan effisiensi hasil produksinya.
2
DAFTAR PUSTAKA
German, M.R,. 1984, Powder Metallurgy Science, Metal Powder Industries
Federation. New Jersey
Harsono,W., Okumura, T., 1996. Teknologi Pengelasan Logam. PT. Pradyna
Paramita. Jakarta
Jones, H., 2001. Gas-Atomization Aluminium Alloy Powder and Their Product.
Journal of Industrial Technology.
Kumar M., Naidu S.V., 2004, X-ray characterization of inert gas atomization low
carbon astroloy powder, Materials Science and Engineering A, Vol 385 pp. 15
Lagutkin S., Acheiles L., Sheikhali S., Uhlenweikel, Srivastava, Atomization Process
fo Metal Powder, Material Science and Engineering A, vol 383 pp. 1-6
Minagawa K., Kakisawa H., Ozawa Y. Takamori S., Halada, 2005, Production of fine
spherical lead free solder powders y hybid atomization, Science and
Technology of Advance Materials, Vol 6, pp 325-329
Ridlwan, M., 2005. Pengaruh Sudut Serang Terhadap Efisiensi Dan Produktivitas
Proses Pembuatan Serbuk Logam Dengan Metoda Atomisasi Las Oksi-Asitilen,
Prosiding seminar Nasional TEKNOIN Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.
Ting J. Peretti M.W., Eisen W.B., 2002, The Effect of Wake – Closure phenomenon
on gas Atomization performance, Materials Science and Engineering A, Vol
326 pp. 110-121
Uhlenwinkel, Volker., 2004. Atomization Proses for Metel Powder. Journal of
Industrial Technology.
Vasilyeva E., Vystavkina V., 2003, Microstructure and Properties of Nd-Fe-B
powders by gas Atomization, Journal of magnetism and Magnetic Materials,
Vol 267 pp. 267-273
42
RINGKASAN
PENGARUH PENAMBAHAN ROTATING DISK PADA PROSES GAS
ATOMISASI BAJA TERHADAP EFISIENSI DAN KARAKTERISTIK SERBUK
BAJA
Bambang Waluyo Febriantoko, Agus Hariyanto
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Email : [email protected]
Teknologi metalurgi serbuk (Powder Metallurgy) adalah suatu teknologi
pengerjaan logam yang telah banyak digunakan dan dikembangkan di dalam dunia
manufaktur saat ini, baik untuk membuat komponen – komponen dari bahan fero maupun
non fero. Metode pembuatan serbuk logam ini antara lain dengan reaksi kimia, fabrikasi
mekanik dan metode atomisasi. Penggunaan metalurgi serbuk untuk logam banyak
diapliasikan pada pembuatan komponen untuk produksi missal guna menghemat biaya
produksi. Pembuatan roda gigi, cutting tools, dan komponen yang rumit dapat diatasi
dengan metode metalurgi serbutk tanpa harus melalui proses finishing. Salah satu faktor
yang berpengaruh terhadap kualitas produk hasil proses metalurgi serbuk adalah
karakteristik dari raw material, yaitu serbuk. Karakteristik serbuk meliputi ukuran
partikel, bentuk partikel, luas permukaan partikel, gesekan antar partikel. Sifat dan
karakteristik serbuk sangat ditentukan oleh metode pembuatan serbuk tersebut. (German,
1994) Metode atomisasi masih terus mengalami perkembangan untuk meningkatkan
kualitas dan produktivitas serbuk yang dihasilkan. Teknik penggunaan sumber energi
yang lain memungkinkan ditemukannya metode – metode atomisasi baru, diantaranya
metode Atomisasi air, Rotating disk atomisasi, closed coupled atomisation (Lagutkin
dkk, 2004), Hydbrid Atomisasi (Minagawa dkk, 2005) serta Gas atomisasi las oksiasetilen (Ridlwan, 2005). Salah satu metode atomisasi yang murah proses pembuatannya
dengan cara gas atomisasi las oksi asetilen, namun effisiensi dari proses ini relatif masih
rendah yaitu rata-rata 4,12% dengan laju produksinya rata-rata 0,0628 gram/menit
(Ridlwan, 2005). Berdasarkan uraian tersebut di atas, maka penelitian tentang rekayasa
proses hibrid atomisasi merupakan kajian yang sangat menarik untuk diteliti lebih lanjut
guna meningkatkan effisiensi hasil produksinya. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui
1
penambahan rotating disk terhadap efisiensi proses pembuatan serbuk baja beserta
dengan karakteristik serbuk yang dihasilkan
Proses ini pertama dimulai dengan merangkai beberapa peralatan, seperti
pemasangan las oksi-asitilen, corong (chamber) , rotating disk dan menyiapkan pencatat
waktu (stopwatch). Setelah semuanya terangkai, besi disiapkan menurut ukuran
diameternya lalu proses atomisasi dapat mulai dilakukan. Baja dibakar dengan las oksiasitilen dengan nyala oksigen agar didapatkan nyala yang tidak terlalu besar, tetapi dapat
membuat besi karbon menjadi serbuk besi. Suhu yang dihasilkan dari nyala oksigen
adalah kerucut Asetilen 2090oC. Setelah serbuk besi didapat, lalu dilakukan proses
penimbangan dengan menggunakan timbangan digital kemudian dilakukan pengayakan
(sieving). Cara pengayakan dimulai dengan menyusun ayakan dari ukuran yang paling
besar sampai ukuran yang paling kecil, setelah itu ayakan diletakkan diatas alat
penggerak ayakan (sieve shaker) selama 1 menit dan akan akan didapatkan hasil serbuk
untuk setiap ukuran (mesh size). Setelah proses pengayakan selesai lalu serbuk ditimbang
lagi, dan dari hasil penimbangan tersebut diketahui nilai effisiensinya.
Proses pembuatan serbuk baja dengan metode hibrid atomisasi dapat meningkatkan
efisiensi proses pembuatan serbuk dengan metode penambahan rotating disk.
Penambahan rotating disk meningkatkan efisiensi proses sebesar 9,81 % secara
akumulatif, bentuk serbuk yang dihasilkan sama dengan bentuk dari proses atomisasi dari
corong, ukuran serbuk yang dihasilkan paling banyak pada ukuran 20 mesh sebesar
12,07%. Variasi diameter baja berpengaruh pada efisiensi prosesnya. Pada proses
atomisasi dengan corong ukuran diameter 4 mm menghasilkan efisiensi tertinggi. Pada
penambahan rotating disk efisiensi tertinggi pada baja dengan diameter 6 mm. Distribusi
ukuran partikel paling besar pada ukuran 16 mesh serta paling kecil pada ukuran 140
mesh. Hasil atomisasi yang paling banyak pada ukuran 20 mesh dengan diameter kawat 4
mm pada waktu atomisasi 17 menit. Bentuk serbuk yang dihasilkan berbentuk bola yang
paling banyak, diikuti bentuk silinder serta bentuk ligament. Selama proses atomisasi
terjadi perubahan komposisi kimia material awal kawat memliki komposisi kimia
komposisi kimia Fe-C atau baja. Sedangkan komposisi kimia serbuk yang dihasilkan oleh
2
proses gas atomisasi ini adalah Fe-C, Fe2O3. Hal tersebut menunjukan bahwa selama gas
atomisasi mengalami proses oksidasi.
3
PENDAHULUAN
Teknologi metalurgi serbuk (Powder Metallurgy) adalah suatu teknologi
pengerjaan logam yang telah banyak digunakan dan dikembangkan di dalam dunia
manufaktur saat ini, baik untuk membuat komponen – komponen dari bahan fero
maupun non fero. Metode pembuatan serbuk logam ini antara lain dengan reaksi
kimia, fabrikasi mekanik dan metode atomisasi. Penggunaan metalurgi serbuk untuk
logam banyak diapliasikan pada pembuatan komponen untuk produksi missal guna
menghemat biaya produksi. Pembuatan roda gigi, cutting tools, dan komponen yang
rumit dapat diatasi dengan metode metalurgi serbutk tanpa harus melalui proses
finishing.
Secara umum proses dalam metalurgi serbuk yaitu, sejumlah serbuk dari
bahan murni atau bahan paduan dipadatkan didalam cetakan, kemudian disinter atau
dipanaskan di dalam tungku (furnace) pada temperatur tertentu hingga terjadi ikatan
antar partikel serbuk tersebut. Beberapa keuntungan dari teknologi metalurgi serbuk
yaitu menghilangkan atau meminimalisasi proses permesinan, tidak ada material yang
terbuang, ketelitian dan kehalusan permukaan tinggi, kekuatan dan ketahanan aus
meningkat, serta bentuk produk yang kompleks.
Salah satu faktor yang berpengaruh terhadap kualitas produk hasil proses
metalurgi serbuk adalah karakteristik dari raw material, yaitu serbuk. Karakteristik
serbuk meliputi ukuran partikel, bentuk partikel, luas permukaan partikel, gesekan
antar partikel. Sifat dan karakteristik serbuk sangat ditentukan oleh metode pembuatan
serbuk tersebut. (German, 1994)
Metode atomisasi masih terus mengalami perkembangan untuk
meningkatkan kualitas dan produktivitas serbuk yang dihasilkan. Teknik penggunaan
sumber energi yang lain memungkinkan ditemukannya metode – metode atomisasi
baru, diantaranya metode Water Atomisasi, Rotating disk atomisasi, closed coupled
atomisasi (Lagutkin dkk, 2004), Hydbrid Atomisasi (Minagawa dkk, 2005) serta Gas
atomisasi las oksi-asetilen (Ridlwan, 2005). Salah satu metode atomisasi yang murah
proses pembuatannya dengan cara gas atomisasi las oksi asetilen, namun effisiensi
1
dari proses ini relatif masih rendah yaitu rata-rata 4,12% dengan laju produksinya
rata-rata 0,0628 gram/menit (Ridlwan, 2005) .
Berdasarkan uraian tersebut di atas, maka penelitian tentang rekayasa proses
hibrid atomisasi merupakan kajian yang sangat menarik untuk diteliti lebih lanjut
guna meningkatkan effisiensi hasil produksinya.
2
DAFTAR PUSTAKA
German, M.R,. 1984, Powder Metallurgy Science, Metal Powder Industries
Federation. New Jersey
Harsono,W., Okumura, T., 1996. Teknologi Pengelasan Logam. PT. Pradyna
Paramita. Jakarta
Jones, H., 2001. Gas-Atomization Aluminium Alloy Powder and Their Product.
Journal of Industrial Technology.
Kumar M., Naidu S.V., 2004, X-ray characterization of inert gas atomization low
carbon astroloy powder, Materials Science and Engineering A, Vol 385 pp. 15
Lagutkin S., Acheiles L., Sheikhali S., Uhlenweikel, Srivastava, Atomization Process
fo Metal Powder, Material Science and Engineering A, vol 383 pp. 1-6
Minagawa K., Kakisawa H., Ozawa Y. Takamori S., Halada, 2005, Production of fine
spherical lead free solder powders y hybid atomization, Science and
Technology of Advance Materials, Vol 6, pp 325-329
Ridlwan, M., 2005. Pengaruh Sudut Serang Terhadap Efisiensi Dan Produktivitas
Proses Pembuatan Serbuk Logam Dengan Metoda Atomisasi Las Oksi-Asitilen,
Prosiding seminar Nasional TEKNOIN Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.
Ting J. Peretti M.W., Eisen W.B., 2002, The Effect of Wake – Closure phenomenon
on gas Atomization performance, Materials Science and Engineering A, Vol
326 pp. 110-121
Uhlenwinkel, Volker., 2004. Atomization Proses for Metel Powder. Journal of
Industrial Technology.
Vasilyeva E., Vystavkina V., 2003, Microstructure and Properties of Nd-Fe-B
powders by gas Atomization, Journal of magnetism and Magnetic Materials,
Vol 267 pp. 267-273
42
RINGKASAN
PENGARUH PENAMBAHAN ROTATING DISK PADA PROSES GAS
ATOMISASI BAJA TERHADAP EFISIENSI DAN KARAKTERISTIK SERBUK
BAJA
Bambang Waluyo Febriantoko, Agus Hariyanto
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Email : [email protected]
Teknologi metalurgi serbuk (Powder Metallurgy) adalah suatu teknologi
pengerjaan logam yang telah banyak digunakan dan dikembangkan di dalam dunia
manufaktur saat ini, baik untuk membuat komponen – komponen dari bahan fero maupun
non fero. Metode pembuatan serbuk logam ini antara lain dengan reaksi kimia, fabrikasi
mekanik dan metode atomisasi. Penggunaan metalurgi serbuk untuk logam banyak
diapliasikan pada pembuatan komponen untuk produksi missal guna menghemat biaya
produksi. Pembuatan roda gigi, cutting tools, dan komponen yang rumit dapat diatasi
dengan metode metalurgi serbutk tanpa harus melalui proses finishing. Salah satu faktor
yang berpengaruh terhadap kualitas produk hasil proses metalurgi serbuk adalah
karakteristik dari raw material, yaitu serbuk. Karakteristik serbuk meliputi ukuran
partikel, bentuk partikel, luas permukaan partikel, gesekan antar partikel. Sifat dan
karakteristik serbuk sangat ditentukan oleh metode pembuatan serbuk tersebut. (German,
1994) Metode atomisasi masih terus mengalami perkembangan untuk meningkatkan
kualitas dan produktivitas serbuk yang dihasilkan. Teknik penggunaan sumber energi
yang lain memungkinkan ditemukannya metode – metode atomisasi baru, diantaranya
metode Atomisasi air, Rotating disk atomisasi, closed coupled atomisation (Lagutkin
dkk, 2004), Hydbrid Atomisasi (Minagawa dkk, 2005) serta Gas atomisasi las oksiasetilen (Ridlwan, 2005). Salah satu metode atomisasi yang murah proses pembuatannya
dengan cara gas atomisasi las oksi asetilen, namun effisiensi dari proses ini relatif masih
rendah yaitu rata-rata 4,12% dengan laju produksinya rata-rata 0,0628 gram/menit
(Ridlwan, 2005). Berdasarkan uraian tersebut di atas, maka penelitian tentang rekayasa
proses hibrid atomisasi merupakan kajian yang sangat menarik untuk diteliti lebih lanjut
guna meningkatkan effisiensi hasil produksinya. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui
1
penambahan rotating disk terhadap efisiensi proses pembuatan serbuk baja beserta
dengan karakteristik serbuk yang dihasilkan
Proses ini pertama dimulai dengan merangkai beberapa peralatan, seperti
pemasangan las oksi-asitilen, corong (chamber) , rotating disk dan menyiapkan pencatat
waktu (stopwatch). Setelah semuanya terangkai, besi disiapkan menurut ukuran
diameternya lalu proses atomisasi dapat mulai dilakukan. Baja dibakar dengan las oksiasitilen dengan nyala oksigen agar didapatkan nyala yang tidak terlalu besar, tetapi dapat
membuat besi karbon menjadi serbuk besi. Suhu yang dihasilkan dari nyala oksigen
adalah kerucut Asetilen 2090oC. Setelah serbuk besi didapat, lalu dilakukan proses
penimbangan dengan menggunakan timbangan digital kemudian dilakukan pengayakan
(sieving). Cara pengayakan dimulai dengan menyusun ayakan dari ukuran yang paling
besar sampai ukuran yang paling kecil, setelah itu ayakan diletakkan diatas alat
penggerak ayakan (sieve shaker) selama 1 menit dan akan akan didapatkan hasil serbuk
untuk setiap ukuran (mesh size). Setelah proses pengayakan selesai lalu serbuk ditimbang
lagi, dan dari hasil penimbangan tersebut diketahui nilai effisiensinya.
Proses pembuatan serbuk baja dengan metode hibrid atomisasi dapat meningkatkan
efisiensi proses pembuatan serbuk dengan metode penambahan rotating disk.
Penambahan rotating disk meningkatkan efisiensi proses sebesar 9,81 % secara
akumulatif, bentuk serbuk yang dihasilkan sama dengan bentuk dari proses atomisasi dari
corong, ukuran serbuk yang dihasilkan paling banyak pada ukuran 20 mesh sebesar
12,07%. Variasi diameter baja berpengaruh pada efisiensi prosesnya. Pada proses
atomisasi dengan corong ukuran diameter 4 mm menghasilkan efisiensi tertinggi. Pada
penambahan rotating disk efisiensi tertinggi pada baja dengan diameter 6 mm. Distribusi
ukuran partikel paling besar pada ukuran 16 mesh serta paling kecil pada ukuran 140
mesh. Hasil atomisasi yang paling banyak pada ukuran 20 mesh dengan diameter kawat 4
mm pada waktu atomisasi 17 menit. Bentuk serbuk yang dihasilkan berbentuk bola yang
paling banyak, diikuti bentuk silinder serta bentuk ligament. Selama proses atomisasi
terjadi perubahan komposisi kimia material awal kawat memliki komposisi kimia
komposisi kimia Fe-C atau baja. Sedangkan komposisi kimia serbuk yang dihasilkan oleh
2
proses gas atomisasi ini adalah Fe-C, Fe2O3. Hal tersebut menunjukan bahwa selama gas
atomisasi mengalami proses oksidasi.
3