PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL CELAH ANTAR ROLL TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO LOGAM ALUMINIUM PROSES STRIP CASTING

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL

CELAH ANTAR ROLL TERHADAP KEKERASAN DAN

STRUKTUR MIKRO LOGAM ALUMINIUM PROSES

STRIP CASTING

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

FEBRIAN DENY MORETA NIM. I1404017

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2009

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL

CELAH ANTAR ROLL TERHADAP KEKERASAN DAN

STRUKTUR MIKRO LOGAM ALUMINIUM PROSES

STRIP CASTING

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

FEBRIAN DENY MORETA NIM. I1404017

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2009

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL CELAH ANTAR ROLL TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO LOGAM ALUMINIUM PROSES

STRIP CASTING

Disusun oleh :

Febrian Deny Moreta NIM. I1404017

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Joko Triyono, ST., MT Eko Surojo, ST., MT

NIP. 19690625 1997021 001 NIP. 19690411 2000031 006

Telah dipertaha ka di hadapa Ti Dose Pe guji pada hari Ju ’at tanggal 31

Juli 2009

1. Dody Ariawan, ST., MT ………

NIP. 19730804 1999031 003

2. Zaenal Arifin, ST., MT ………...

NIP. 19730308 2000031 001

3. Nurul Muhayat, ST., MT ………...

NIP. 19700323 1998021 001

Mengetahui:

Ketua Jurusan Teknik Mesin Koordinator Tugas Akhir

Dody Ariawan, ST., MT Syamsul Hadi, ST., MT

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN TEBAL CELAH ANTAR ROLL TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO LOGAM ALUMINIUM PROSES

STRIP CASTING

Febrian Deny Moreta

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta, Indonesia

ABSTRAK

Penelitian ini dilakukan untuk menguji kekerasan serta struktur mikro pada plat lembaran aluminium yang dihasilkan oleh mesin strip casting. Strip casting adalah suatu proses pengecoran yang menggabungkan pengerolan dan pengecoran dalam satu proses. Prinsip kerja dari mesin strip casting adalah pengerolan logam pada celah antar dua rol pada saat logam tersebut dalam keadaan semisolid. Pada bagian dalam rol terdapat pendingin berupa air yang berfungsi untuk mempercepat pendinginan logam dan mencegah keausan rol. Parameter yang mempengaruhi kekerasan dan struktur mikro plat lembaran hasil strip casting yaitu kecepatan putar rol, jarak antar rol, dan temperatur tuang.

Parameter dari penelitian ini yaitu temperatur tuang dan tebal celah antar rol. Temperatur tuang divariasi yaitu 800 °C, 750 °C, 700 °C, 650 °C. Sedangkan tebal celah antar rol divariasi mulai dari tebal 1 mm, 2mm, dan 3mm. Bahan yang digunakan berupa alumunium dari kaleng minuman bekas, dengan komposisi paduan utamanya yaitu magnesium.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan meningkatnya jarak celah antar roll maka kekerasan dari plat semakin menurun dan struktur mikro yang dihasilkan berupa struktur dendritik. Variasi perubahan temperature tuang untuk setiap variasi tebal celah antar rol tidak terjadi perubahan yang signifikan baik dalam bentuk struktur mikro maupun kekerasannya.

Kata kunci : Strip casting, Temperatur tuang, jarak antar rol, kekerasan, struktur mikro.

THE EFFECT OF POUR TEMPERATURE AND INTER-ROLL FISSURE THICKNESS VARIATIONS ON THE HARDNESS AND MICROSTRUCTURE OF METAL ALUMINUM USING

STRIP CASTING PROCESS Febrian Deny Moreta

Mechanical Engineering Department of Engineering Faculty Sebelas Maret University

Surakarta, Indonesia

ABSTRACT

This research was conducted to examine the hardness and microstructure of aluminum metal plat produced by the strip casting machine. The strip casting is a casting process combining the rolling and casting into one process. The working principle of strip casting machine is the metal rolling in the fissure between two rolls when the metal is in semisolid state. In the roll, there is a water cooler functioning to accelerate the metal cooling and preventing the roll worn-out. The parameters affecting the hardness and microstructure of aluminum metal plat produced by the strip casting machine are roll speed, inter-roll distance, and pour temperature.

The parameters of research were pour temperature and inter-roll fissure thickness. The pour temperature is varied: 800oC, 750oC, 700oC, and 650oC. Meanwhile the inter-roll fissure thickness is varied: 1 mm, 2 mm and 3 mm. The material used was aluminum from the used beverage can, with magnesium as the main ingredient.

The result of research shows that the more the inter-roll fissure thickness, the less the plat hardness and the microstructure produce is dendrite structure. The variation of pour temperature changing for each variation of inter-roll fissure thickness does not result in the significant change both in the microstructure and hardness.

Keywords: Strip casting, pour temperature, inter-roll distance, hardness, microstructure.

MOTTO

If someone prays for patience, you think God gives them patience? Or does God give them, the opportunity to be patient? If someone pray for courage, does God give them courage,

If someone prayed, for their family to be closer, you think God zaps them with warm, fuzzy feelings? Or does God give them opportunities, to love each other?

(Evan Almighty) I may never find all the answers

I may never understand why I may never prove, what i know to be true

But i know that i still have to try (Dream Theater: The Spirit Carries On) Ia membuat segala sesuatu indah pada waktunya

(PENGKHOTBAH, 3:11)

Segala perkara dapat kutanggung di dalam Dia Yang memberi kekuatan kepadaku

(FILIPI, 4:13) Jangan bertanya,

“Mengapa zaman dulu lebih baik daripada zaman sekarang?” Hanya orang dungu yang bertanya demikian!!!

(PENGKHOTBAH, 7:10)

Orang miskin tidak disenangi, bahkan oleh kawan-kawannya Tetapi orang kaya banyak sahabatnya

(AMSAL, 14:20)

Kebahagiaan tumbuh dari rumah kita sendiri, dan tak dapat dipetik dari taman orang lain Belajar bisa untuk kesenangan, bisa untuk hiasan nama, bisa untuk memperoleh kemampuan

(Bryan Moreta)

PERSEMBAHAN

Kepada mereka yang telah berjasa, kepada mereka pula aku persembahkan karyaku ini, sebuah karya hasil dari sebuah riset ilmiah bersama,

karya yang membawaku meraih gelar Sarjana Teknik, karya ini aku persembahkan:

1. Kepada Yesus yang ada di surga, yang selalu memberi sentuhan hangat bagi hatiku, dan karunia bagi hidupku, kepada Bunda Maria yang selalu mendengarkan keluh kesahku lewat hening doaku, terima kasih bunda telah meneruskan doaku.

2. Ayah dan Ibuku yang selalu mencintai, menyayangi, memperhatikan, melindungi, dan membimbingku dengan penuh kesabaran, keikhlasan, pengertian, pengorbanan dan selalu memenuhi kebutuhanku....kelulusanku ini kupersembahkan buat mama papa...

3. Bapak Joko Triyono, Bapak Eko Surojo, Bapak Rendy Adhi Rachmanto, serta semua dosen-dosen hebat mesin UNS yang telah membimbingku dan

e a tuku dala e e puh pe didika sarja a i i….. Terima kasih atas

bimbingannya selama ini.

4. Temen-temen satu riset, Andika, Eko yuli, Machbubi, terima kasih atas kerja samanya, semoga sukses senatiasa mengiringi kehidupan kalian.

5. My best Friend selama ini Rony Widhiasto, trims atas semua pengalaman bersama dan menjadi teman dalam berbagi suka dukaku, bersama Joyo, trims telah memberi pengetahuan lebih tentang musik dan sharing tentang konspirasi-konspirasi dunia.

6. Kepada tim futsal, Hengky, Susi, Bege, Sony, Teplok, Udin, Ahmad, Penying,

Effe dy, Gu awa , akasih telah e eriku ke ugara …ja ah saiki!!!!!!!!

7. Teman-teman Labku, Bang Maruto, Mulyantara, Anzis Kamal, Punto, Tedy, Tinekke, Dikdo, Spongedot, Syafiq, Pak Slamet parkir....trims semuanya guys. 8. Keluarga kecilku, Wina, Beny, Ari, Ham, Bram, Welly, Nopi, mbak Aris, Imma,

Putri”sista”, Iput, Atika, Rika, teri a kasih atas doa da duku gannya.

9. Semua yang pernah memberi pengalaman yang berarti, memberikan nasehat, dukungan, serta warna dalam kehidupan penulis. Thanks for Everythink…….

Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan YME, atas segala Berkat dan Kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penulis menghaturkan terima kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan skripsi ini, khususnya kepada:

1. Bapak Joko Triyono, ST., MT. selaku pembimbing skripsi I yang dengan sabar dan penuh pengertian telah memberikan banyak bantuan dalam penelitian dan penulisan skripsi ini.

2. Bapak Eko Surojo, ST., MT. Selaku pembimbing skripsi II yang telah banyak memberikan masukan-masukan yang berharga.

3. Bapak Dodi Ariawan, ST., MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Sebelas Maret Surakarta.

4. Bapak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya.

5. Keluarga tercinta yang selalu mencintai, menyayangi, memperhatikan, melindungi, dan membimbingku dengan penuh kesabaran, keikhlasan, pengertian, pengorbanan dan selalu memenuhi kebutuhanku. Takkan pernah habis kata tuk haturkan terima kasih kepada mereka.

6. Teman-teman Teknik Mesin yang telah memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, p en u l i s mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini.

Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini dapat digunakan sebagaimana mestinya.

Penyusun

Halaman

Halaman Judul ... i

Halaman Pengesahan ... ... ii

Halaman Abstrak ... iii

Halaman Motto ... ... v

Halaman Persembahan ... ... vi

Kata Pengantar ... vii

Daftar Isi ... viii

Daftar Tabel ... x

Daftar Gambar ... xi

Daftar Lampiran ... xii

BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1

1.2. Perumusan Masalah... 2 1.3. Batasan Masalah... 2 1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian... 3 1.5. Sistematika Penulisan... 3 BAB II. LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka... 5

2.2. Dasar Teori... 6

2.2.2. Pembekuan Logam (Solidifikasi)... 6 2.2.3.Proses Pengerolan Logam dengan Rol Kembar (Twin Rolls)... 8 2.2.4. Struktur Mikro... 8 2.2.5. Metode Strip Casting... 9

BAB III. METODE PENELITIAN

3.1. Bahan Penelitian... 11 3.2. Alat Penelitian... 11

3.3. Tahapan Penelitian... 19

3.4. Diagram Alir Penelitian... 21

BAB IV. DATA DAN ANALISA

4.1. Bahan Yang Diteliti... 22 4.2. Pengambilan Sample... 23 4.3. Pengaruh Perbedaan Temperatur Terhadap Bentuk Struktur

Mikro... 24 4.4. Pengaruh Variasi Ketebalan Plat Terhadap Bentuk Struktur

Mikro... 26 4.5. Pengaruh Perbedaan Temperatur Terhadap Faktor Kekerasan... 29 4.1. Pengaruh Perbedaan Temperatur dan Tebal Variasi Plat Terhadap

Faktor Kekerasan... . 30

BAB V. PENUTUP

5.1 Kesimpulan... 35 5.2 Saran... 35

DAFTAR PUSTAKA... 36

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 3.1. Debit alumunium cair dari tundish... 19 Tabel 3.2. Variasi Perlakuan Pada Spesimen... 20 Tabel 4.1. Komposisi kimia bahan yang diteliti... 22 Tabel 4.2. Harga kekerasan (HV) untuk variasi suhu pada plat tebal 1 mm.... 29 Tabel 4.3. Harga kekerasan (HV) untuk suhu 650 °C pada plat tebal 1 mm, 2 mm, 3 mm... 31 Tabel 4.4. Harga kekerasan (HV) untuk suhu 700 °C pada plat tebal 1 mm, 2 mm, 3 mm... 31 Tabel 4.5. Harga kekerasan (HV) untuk suhu 750 °C pada plat tebal 1 mm, 2 mm, 3 mm... 32 Tabel 4.6. Harga kekerasan (HV) untuk suhu 800 °C pada plat tebal 1mm, 2 mm, 3 mm... 32 Tabel 4.7. Harga kekerasan (HV) rata-rata untuk variasi tebal plat 1 mm, 2 mm pada temperatur 650 oC... 33 Tabel 4.7. Harga kekerasan (HV) rata-rata untuk variasi tebal plat 3 mm, pada temperatur 650 oC... 34

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1. Struktur mikro ¼ tebal dari permukaan...

6

Gambar 2.2. Pembekuan logam... 7

Gambar 2.3. Model pembekuan pada pengecoran... 7

Gambar 2.4. Proses Pembekuan Logam yang Dirol... 8

Gambar 2.5. Diagram fasa paduan Al-Mg... 9

Gambar 2.6. Proses Twin Rol Strip Casting... 9

Gambar 3.1. Kaleng minuman bekas... 11

Gambar 3.2. Mesin Strip Casting... 12

Gambar 3.3. Skema Burner set………... 14

Gambar 3.4. Kowi………... 15

Gambar 3.5. Gayung………... 15

Gambar 3.6. LPG………... 16

Gambar 3.7. Termocouple dan Termocontroler... 16

Gambar 3.8. Mikroskop Optik... 17

Gambar 3.9. Mesin Vickers Test... 17

Gambar 3.10. Caliper... 18

Gambar 3.11. Mesin amplas………... 18

Gambar 4.1. Struktur mikro awal Al-Mg……….. 22

Gambar 4.2. Pengambilan contoh sampel pada plat tebal 1mm... 23

Gambar 4.3. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 650 OC, Tebal plat 1 mm………... 24

Gambar 4.4. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 650 OC, Daerah A………... 26

Gambar 4.5. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 650 OC,

Daerah B………... 27 Gambar 4.6. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 650 OC,

Daerah C………... 38

Gambar 4.7. Grafik line untuk variasi suhu pada plat tebal 1 mm... 30 Gambar 4.8. Grafik column untuk variasi tebal plat 1 mm, 2 mm pada

temperature 650 OC…..... 33

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Data Uji Komposisi Kimia Aluminium... 37 Lampiran 2. Data Harga kekerasan (HV) untuk variasi suhu pada plat tebal 1mm... 38 Lampiran 3. Data Harga kekerasan (HV) untuk variasi suhu pada plat tebal 2mm... 39 Lampiran 4. Data Harga kekerasan (HV) untuk variasi suhu pada plat tebal 3mm... 40 Lampiran 5. Data Harga kekerasan (HV) Variasi Plat pada Temperatur

650oC... . 41 Lampiran 6. Data Harga kekerasan (HV) Variasi Plat pada Temperatur

700oC... 42 Lampiran 7. Data Harga kekerasan (HV) Variasi Plat pada Temperatur

750oC... 43 Lampiran 8. Data Harga kekerasan (HV) Variasi Plat pada Temperatur

800oC... 44 Lampiran 9. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 700 OC,

Daerah A... 45 Lampiran 10. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 700 OC,

Daerah B... 46 Lampiran 11. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 700 OC,

Daerah C... 47 Lampiran 12. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 750 OC,

Daerah A... 48 Lampiran 13. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 750 OC,

Daerah B... 49 Lampiran 14. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 750 OC,

Daerah C... 50 Lampiran 15. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 800 OC,

Daerah A... 51 Lampiran 16. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 800 OC,

Daerah B... 52 xi

Lampiran 17. Struktur Mikro Strip Casting Temperatur 800 OC,

Daerah C... 53 Lampiran 18. Dimensi dan pemetaan pengambilan sampel plat tebal 2 mm.... 54

Lampiran 19. Dimensi dan pemetaan pengambilan sampel plat tebal 3 mm.... 55

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Teknologi strip casting adalah teknologi untuk menghasilkan lembaran logam tipis hanya dengan satu proses produksi saja. Selama ini di Indonesia, untuk menghasilkan lembaran logam tipis dilakukan melalui tiga tahapan proses produksi, dimulai dari membuat balok logam yang besar kemudian dilakukan proses pemanasan kembali dan proses pengerolan berulang-ulang hingga menjadi lembaran logam yang tipis. Tetapi dengan teknologi strip casting ini, tidak saja memangkas waktu proses produksi, tetapi juga menghemat pemakaian energi hingga 26 % dan penurunan biaya produksi lebih dari 19 % dibandingkan dengan proses konvensional. (Energy Efficiency and Renewable Energy Department of Energy (DOE) USA).

Strip casting technology adalah suatu teknologi yang pembekuan dan pengerolan pada satu tahap pengoperasian untuk memproduksi lembaran tipis sehingga langsung dapat digulung. Teknologi ini juga menawarkan biaya investasi dan biaya pengoperasian yang rendah dan hasil dari strip casting memiliki struktur mikro yang halus (Santos, 1998). Keuntungan lain yaitu bahwa proses tersebut dapat mengurangi energi yang dikonsumsi (Luiten, 2001). Dibandingkan dengan metode konvensional teknologi ini dapat mengurangi biaya sepertiga dan bahkan setengahnya, operasi dan biaya investasi hanya sepertiganya dan kebutuhan tenaga kerja akan lebih sedikit pula (Catrin Kammer,Goslar, 1999).

Lembaran logam yang akan diproses dengan teknologi strip casting ini berasal dari limbah kaleng minuman bekas yang terbuat dari alumunium.

Aluminium merupakan logam yang permukaannya terbentuk suatu lapisan oksida yang dapat melindungi logam aluminium dari korosi selanjutnya. Aluminium juga memiliki sifat konduktor listrik yang baik. Untuk menambah kekuatan mekanik aluminium perlu ditambahkan beberapa unsur-unsur paduan seperti Si, Cu, Ni, Mg, Zn, dan unsur-unsur yang lain pada saat peleburannya (Djaprie, 1995).

Penggunaannya secara luas dalam bidang otomotif, rangka pesawat terbang, kabel listrik, kaleng minuman, rangka dan furnitur rumah tangga. Peningkatan penggunaan produk berbahan aluminium akan menimbulkan sampah aluminium (aluminium scrap), dan untuk mengatasinya adalah dengan melakukan remelting atau peleburan ulang.

Pada pembuatan aluminium lembaran, peleburan logam aluminium di industri besar biasanya menggunakan tungku induksi dan semuanya melalui pembuatan ingot yang dilanjutkan dengan pengerolan panas untuk mendapatkan aluminium lembaran sehingga untuk pembuatannya akan membutuhkan biaya yang besar dan kelemahan- kelemahan lainnya.

Ada empat jenis pembuatan lembaran aluminium yaitu ingot casting, convensional continuous casting, thin slab casting dan strip casting. Dan di Indonesia perkembangan peleburan baru pada proses yang kedua yaitu convensional continous casting.

Karakteristik logam alumimium lembaran hasil strip casting sangat dipengaruhi oleh kecepatan putaran rol, laju pendinginan, temperatur penuangan dan celah antar rol.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan masalah yang telah diuraikan, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut:

Apakah ada pengaruh temperatur tuang dan ketebalan plat hasil strip casting terhadap sifat mekanik lembaran alumunium khususnya dalam hal kekerasan dan hasil struktur mikronya.

1.3. Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik, permasalahan dibatasi hal-hal berikut ini;

1. Bahan penelitian adalah kaleng minuman bekas. 2. Diameter rol pada alat strip casting adalah 50 cm. 3. Peleburan dengan burner berbahan bakar oli dan solar.

4. Kecepatan putar rol tetap sebesar 25 rpm untuk tebal plat 1 mm, 2 mm. 5. Kecepatan putar rol tetap sebesar 10 rpm untuk tebal plat 3 mm. 6. Debit aliran penuangan alumunium tetap unntuk setiap variasi suhu. 7. Media quenching yang digunakan air suhu kamar yang disemprotkan

pada sisi dalam rol dengan debit aliran konstan .

8. Variasi temperatur penuangan sebesar 800, 750, 700, 650 °C. 9. Variasi ketebalan plat adalah 1, 2, dan 3 mm.

10. Pengujian yang dilakukan berupa kekerasan logam, uji komposisi kimia, dan struktur mikro.

11. Toleransi untuk setiap variasi tebal plat yang dihasilkan adalah 2 mm.

1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi penuangan temperatur tuang dan variasi ketebalan plat terhadap sifat mekanik khususnya kekerasan yang dihasilkan, dan struktur mikronya.

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat untuk memperkaya khasanah pengembangan ilmu pengetahuan dalam bidang pengecoran logam sehingga dapat diaplikasikan dalam dunia industri pengecoran. Penelitian ini juga diharapkan sebagai penelitian awal dalam pemanfaatan kembali limbah kaleng minuman bekas.

Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis menggunakan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian serta sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan studi tentang sifat- sifat meterial aluminium yang dihasilkan dari mesin strip casting, sifat mekanik, stuktur mikro.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Metodologi penelitian menjelaskan bahan penelitian, alat penelitian, langkah penelitian, dan diagram alir penelitian.

BAB IV DATA DAN ANALISA

Data dan analisa, menjelaskan data hasil penelitian serta analisa hasil dari perhitungan.

BAB V PENUTUP

Berisi kesimpulan dari pelaksanaan penelitian beserta saran-saran yang berguna untuk pengembangan penelitian selanjutnya.

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Dalam proses pengecoran lembaran tipis (strip casting), ada 3 disiplin ilmu yang saling berkaitan, yakni proses pembekuan (solidifikasi) logam, proses perpindahan panas, dan proses pengerolan logam panas.

Sakaguchi (2003) melakukan eksperimen pada paduan aluminium Al 6062 dengan twin roll casting. Alat twin roll casting diset dalam kecepatan tinggi yaitu 60 m/min dengan temperatur tuang 5º C diatas temperatur liquidus. Tebal dari

strip 3,4 mm dengan panjang lembaran yang dikehendaki 180 mm. Hasil yang didapat dari percobaan ini antara lain, pertama permukaan logam tidak bergelombang (ripple), pada beberapa bagian ada warna keputihan seperti awan. Kedua, untuk struktur mikro dari lembaran aluminium ini tidak berbentuk kolumnar. Pada daerah tengah mendekati struktur equiaxed. Ketiga sifat mekanik bahan dari hasil pengujian baik .Untuk kekuatan tariknya 230 Mpa, 0,2 proof stress adalah 118 Mpa, pemuluran (elongation 33 %). Pada uji bending 180 º dan dilakukan perlakuan panas tidak terjadi retak dan aluminium tidak rusak.

Diantara aspek metalurgi dari proses Strip casting adalah rata rata pendinginan yang tinggi menyebabkan karakteristik struktur mikro yang halus, memperbaiki segregasi dan meningkatkan sifat mekanik. (Santos , 1998).

Berg (1995) meneliti paduan aluminium AA 5052 pada ketebalan 1.9 mm 9 (kecepatan putar 5.04 m/men) dan ketebalan 5 mm pada kecepatan 1.32 m/men. Terdapat perbedaan yang amat mencolok pada keduanya. Bila dilihat secara mikroskopis pada ketebalan ¼ dari permukaan benda, Seperti terlihat pada Gambar 2.1. Pada lembaran 5 mm struktur butir berupa dendrit kasar dengan sel ekor dan sebaliknya pada 1,9 mm struktur butir halus dengan butir equiaxed murni tanpa sel ekor. Ukuran butir meningkat pada keduanya dari pemukaan ke arah tengah.

Gambar 2.1. Struktur mikro ¼ tebal dari permukaan a. Tebal 5 mm b. Tebal 1,9 mm

(Berg, 1995)

2.2. Dasar Teori

2.2.1. Proses Pengecoran

Surdia (2000), pengecoran merupakan salah satu cabang yang dikhususkan dalam dunia permesinan dan meliputi berbagai keahlian yaitu ahli dalam pembuatan pola, ahli pembuatan cetakan, ahli inti dan ahli logam. Pengecoran sendiri merupakan proses pembuatan benda cor dari logam yang dicairkan kemudian dituang di dalam cetakan dan didiamkan mendingin dan membeku.

Pada proses pembuatan lembaran tipis aluminium ada berbagai cara. Untuk metode konvensional biasanya dimulai dari pembuatan ingot, preheat dan dirol dengan beberapa tahap sampai didapat tebal aluminium lembaran yang diinginkan. Untuk pelebuaran ada berbagai alat yang bisa digunakan seperti tanur induksi frekwensi rendah, tanur busur tinggi, dapur kupola, atau bisa juga dengan menggunakan burner berbahan bakar oli.

2.2.2. Pembekuan logam (Solidifikasi)

Pembekuan logam dimulai dari bagian yang bersentuhan dengan cetakan, saat panas dari logam cair diserap oleh cetakan sehingga logam mendingin hingga mencapai titik beku kemudian muncul inti-inti kristal. (Surdia, 1986). Bagian dalam coran mendingin lebih lambat daripada bagian luar. Seperti terlihat pada Gambar 2.2 berikut,

Gambar 2.2. Pembekuan logam (Catrin Kammer, Goslar, 1999)

Waktu

T q Tm

To

Jarak

Gambar 2.3. Model pembekuan pada pengecoran (Bhadeshia, 2000)

Pada Gambar 2.3, menurut (Bhadeshia, 2000), pembekuan logam dimulai dari logam dekat cetakan (mould) dan bergerak menuju daerah di dekat penuangan logam cair (liquid).

Secara spesifik menurut (Kawahara, 2003), menyatakan bahwa proses pembekuan logam pada strip casting ditunjukkan seperti pada Gambar 2.4. Pembekuan dimulai pada daerah di antara 2 rol yang berputar dan berakhir menuju logam cair (molten metal). Lembaran logam tipis bergerak ke arah kiri (cast sheet).

Gambar 2.4. Proses Pembekuan Logam yang Dirol (Kawahara, 2003)

2.2.3. Proses Pengerolan Logam dengan Rol Kembar (Twin Rolls)

Komponen inti dalam teknologi ini sebenarnya terletak pada rol kembar (twin rolls) yang dipasang pada bagian tempat penuangan logam panas. Beberapa pustaka dan paten yang berhasil ditelusuri banyak mengulas tentang

rol kembar tersebut. Beberapa hasil penelitian tentang rol kembar disajikan berikut ini.

Commonwealth Scientific & Industrial Research Organization (CSIRO) telah mengembangkan rol kembar untuk proses magnesium strip casting (twin roll strip casting) sejak tahun 2000. Ia berhasil membuat lembaran magnesium tipis dengan berbagai ketebalan di bawah 4 mm.

Park and Kang (2004) merancang rol strip casting dengan metode yang dikenal dengan Multidisciplinary Design Optimization based on Independent Subspaces (MDOIS). Disiplin ilmu Mekanika Fluida dan Proses Perpindahan Panas digunakan dalam analisis untuk mendapatkan rancangan rol yang optimum.

Frischknecht dan Maiwald (1985) direktur dari LAUNER-ENGINEERING Ltd. 3604 THUN – Swiss, membandingkan pengaruh dari laju pendinginan pengecoran terhadap grain size struktur mikro logam, hasilnya adalah proses roll (strip casting) mempunyai ukuran yang sangat halus, yakni 10 µm, sangat jauh dibandingkan dengan proses pengecoran dengan pasir yang ukuran butirnya 100 µm.

2.2.4. Struktur mikro

Hubungan antara struktur mikro dengan sifat mekanik logam dipengaruhi oleh kuantitas fasa, ukuran fasa dan pengaruh bentuk fasa. Paduan Al-Mg, mempunyai ketahanan korosi dan sifat-sifat mekanik yng baik. Sifat mekanik pada dasarnya dikontrol oleh struktur mikro dari logam coran tersebut. Oleh karena itu, untuk mendapatkan suatu komposisi dari aluminium cor sangat dimungkinkan dengan mengoptimasi ukuran butir, struktur eutektik, ukuran sel, serta ukuran dan distribusi dari fase intermetalik sehingga didapatkan sifat mekanik yang diinginkan. Penurunan kekerasan terjadi pada aluminium AA 5454 dengan meningkatnya ukuran butir. Penambahan besi pada paduan aluminium meningkatkan ketahanan hot-tear dan menurunkan kecenderungan penempelan atau persambungan (efek soldering) dengan cetakan pada strip casting. Semakin besar ukuran butir, nilai kekerasannya semakin menurun. Sifat mekanik aluminium juga dipengaruhi oleh ukuran sel dendrit (dendrite cell size). Pada

system Al-Mg-Si, penambahan silikon akan meningkatkan sifat mampu alir dan mengurangi efek hot shortness pada hasil cor. Penambahan unsur Si (0.2% sampai 4%) akan mengurangi kecenderungan retak (cracking).

Gambar 2.5. Diagram fasa paduan Al-Mg

(ASM Metals Handbook, 2004, Vol 9 - Metallography and Microstructure)

2.2.5. Metode Strip Casting

Gambar 2.6. Proses Twin Rol Strip Casting (Catrin Kammer, Goslar, 1999)

Gambaran Proses Strip casting

Metode rol ganda pada continuous casting meliputi penuangan logam cair secara langsung ke dalam celah antara dua rol yang berputar dengan arah yang berlawanan. Gambar 2.5 di atas merupakan skema dasar dari proses strip casting. Logam cair akan memadat dimulai pada daerah yang dekat dengan permukaan rol yang didinginkan dengan suhu dibawah temperatur solidus dari

logam aluminium ( temperatur kamar ). Agar logam tidak terjepit pada saat pengerolan logam harus meninggalkan celah antara dua rol pada waktu logam masih berada diatas temperatur solidus. Penyekat pada setiap sisi berfungsi untuk menjaga agar logam cair tidak meluber serta menjaga lebar lembaran logam agar sesuai yang diharapkan. Waktu kontak yaitu waktu dimana suatau partikel logam bersinggungan dengan permukaan rol ketika logam mengalir dimulai dari permukaan kawah ke titik tersempit dari celah antar dua rol. (Fleck, 2003).

Metode strip casting menunjukkan beberapa keuntungan metalurgi karena pembekuan yang cepat. Sebagai contoh dalam Pechiney Caster kurang dalam tiga menit untuk mendapatkan lembaran dengan ketebalan 10 mm. Selain itu struktur cor halus dan ukuran butir yang halus pula, memperbaiki segregasi dan meningkatkan sifat mekanik. (Santos, 1998 ).

Sakaguchi, dkk (2003) melakukan percobaan pada pembuatan lembaran tipis aluminium paduan 6016 dengan menggunakan twin roll casting dengan kecepatan putar rol yang tinggi, hasil yang didapat dari penelitian ini yaitu pada kecepatan 60 m/menit, temperatur Superheat 5 ºC dan tebal 3,4 mm, struktur mikro yang dihasilkan tidak columnar tetapi lebih cenderung ke struktur sperical. Hasil pengujian tarik sebesar 230 Mpa, 0.2 proof stress 118 Mpa dan elongation 33 %. Ketika dilakukan bending 180º tidak terjadi retak pada permukaan luar dan tidak terjadi kerusakan.

.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Bahan Penelitian

Bahan yang dipakai dalam penelitian ini yaitu logam aluminium dari kaleng minuman bekas. Alasan dari pemakaian bahan ini karena limbah dari kaleng minuman ini sangat banyak, dan mudah didapat.

Gambar 3.1. Kaleng minuman bekas

3.2. Alat Penelitian

Pada penelitian ini digunakan berbagai alat sebagai berikut:

3.2.1. Mesin Strip casting

Mesin ini terdiri dari bak air, pompa air ¼ hp, selang untuk mengalirkan campuran solar oli ke rol, nozel tempat keluarnya campuran solar oli dan angin, dua rol yang terbuat dari kuningan, plat baja sebagai sekat, dan inverter beserta panel listriknya.

Spesifikasi :

- Terdapat 2 pasang rol dari bahan kuningan. Rol (diameter = 50 cm) adalah rol yang berada paling atas tempat logam panas dituang. Pada rol ini di dalamnya terdapat pendinginan air, agar rol tidak cepat aus.

- Jarak celah di antara rol dapat diatur untuk menentukan ketebalan lembaran logam.

- Terdapat plat pengarah yang sekaligus berfungsi sebagai cetakan agar logam cair mengalir sesuai bentuk cetakan.

A

G

B

E

C

F

G4 G2

G3 G1

Tundish

(bak penampunglogam cair)

Panel listrik

Gambar 3.2. Mesin Strip casting A. Bak air

B. Motor listrik C. Pompa air

D. Selang dari pompa air menuju rol E. Rol yang terbuat dari kuningan F. Plat pembatas logam cair G. Panel listrik

1. _lampu indicator 2. _{tombol emergency} 3. Tombol on off

4. _Inverter

Prinsip Kerja mesin Strip casting.

Mesin strip casting berjenis twin roll caster. Mesin dihidupkan kemudian pompa dihidupkan. Pompa akan mengalirkan air dari bak ke bagian dalam rol yang kontak dengan logam cair. Putaran rol bisa diatur dengan inverter yang ada didalam kotak panel listrik. Mesin dirancang sedemikian rupa sehingga rol tidak akan berputar sebelum pompa dihidupkan. Pada saat logam cair dialirkan ke celah antara dua rol logam akan tertampung di dalam celah yang disebut dengan daerah mushy zone. Pada saat yang bersamaan logam didinginkan dengan air yang mengalir di bagian dalam rol sehingga terbentuk logam semi solid yang dalam keadaan seperti ini logam akan dapat dirol. Temperatur penuangan dan putaran rol diatur agar logam tidak berhenti di tengah rol atau keluar dari rol tanpa mengalami pengerolan sama sekali.

3.2.2. Seperangkat alat burner

Alat ini terdiri dari selongsong (burner), nozel, selang, tangki bahan bakar, kompresor.

Gambar 3.3. Skema Burner set

A. Kompresor B. Tangki C. Selang D. Nozel

E. Pressure gauge F. Burner torch G. Tungku H. Kowi Prinsip kerja alat burner set

Bahan bakar oli bekas dan minyak tanah dicampur dengan perbandingan tertentu yaitu 1:3. burner torch dipanaskan ( preheat ) menggunakan elpiji yang mencapai temperatur 300 °C selama 10 -15 menit. Bahan bakar dipompa dengan menggunakan kompresor menuju burner torch melalui nozel yang terbuat dari kuningan. Nozel berfungsi untuk mengatomisasi bahan bakar menjadi butiran

kecil (droplet). Tekanan bahan bakar dijaga konstan sebesar 2 bar yang ditunjukkan pressure gauge. Dengan menggunakan katup backflow bahan bakar yang tidak terbakar akan mengalir melalui saluran balik menuju tangki. Ruang torch burner berbentuk venturi yang berfungsi untuk ruang atomisasi lanjut dan sebagai ruang pencampuran antara droplet bahan bakar dan udara. Udara dialirkan oleh kompresor melaui pipa dengan pengaturan bukaan katup. Udara yang melewati celah venturi akan mengalami peningkatan kecepatan dan akan mengatomosasi droplet menjadi lebih kecil. Droplet kecil akan bercampur dengan oksigen dan temperatur panas di dalam burner torch akan membakar droplet menjadi nyala api. Temperatur yang dihasilkan dari alat ini bisa mencapai panas 1300 °C. (Suprianto, B 2007)

3.2.3. Kowi

Kowi berfungsi sebagai tempat pembakaran dan penampungan aluminium cair.kowi tebuat dari baja dengan tebal 5 mm, diameter kowi 16 cm dan tinggi 30 cm.

Gambar 3.4. Kowi

3.2.4. Gayung logam

Ada dua gayung yaitu satu gayung sebagai alat penuangan ke mesin strip casting, dan gayung yang dilubangi sebagai alat untuk menyaring terak.

Gambar 3.5. Gayung

3.2.5. LPG 12 kg

Alat ini berfungsi untuk pemanasan awal (pre heat) pada burner

Gambar 3.6. LPG

3.2.6. Termokopel dan Termocontroler

Termokopel digunakan sebagai sensor temperatur logam cair, termokopel ini mempunyai sensitivitas temperatur hingga 1300 0C. Termocontroler berfungsi sebagai display pembacaan suhu yang terukur. Alat ini bisa membaca suhu hingga lebih dari 1999 ºC.

3.2.7. Tungku peleburan

Tungku adalah suatu peralatan yang digunakan untuk mencairkan logam atau untuk memanaskan bahan dan mengubah bentuk (penempaan, penggulungan) atau mengubah sifat logam (perlakuan panas). Idealnya tungku harus memanaskan bahan sebanyak mungkin sampai mencapai suhu yang seragam dengan bahan bakar dan pekerja yang minimal. Hal yang sangat penting dari pengoperasian tungku agar efisien terletak pada pembakaran bahan bakar yang sempurna dengan udara yang cukup.

3.2.8. Mikroskop Optik

Mikroskop ini digunakan untuk membantu mengamati struktur mikro spesimen. Mikroskop dilengkapi lensa obyektif dengan perbesaran 4X, 10X, 20X, 40X.

Gambar 3.8. Mikroskop Optik

3.2.9. Mesin Vickers Test

Mesin ini digunakan untuk membantu mengetahui tingkat kekerasan suatu meterial yang diuji dalam bentuk daya tahan tekanan terhadap benda penguji yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut.

Gambar 3.9. Mesin Vickers Test

3.2.10. Caliper

Alat ini digunakan untuk mengukur tebal plat yang dihasilkan, dengan kepresisian sampai dengan 0,02 mm.

Gambar 3.10. Caliper

3.2.11. Mesin Ampelas

Mesin ini dilengkapi lempengan berputar yang dapat mencekam amplas dan digunakan untuk menghaluskan spesimen.

3.2.12. Perlengkapan bantu ( Tool box )

Perlengkapan bantu ini berupa tang, kunci pas, kunci L, obeng dan tang reck ( tang betet), palu.

3.2.13. Gergaji

Gergaji ini digunakan untuk memotong spesimen yang akan diuji struktur mikronya.

3.2.14. Autosol

Autosol digunakan untuk menghilangkan goresan akibat penghalusan hasil mesin pengampelas.

3.2.15. Larutan etsa

Etsa dilakukan sebelum melakukan pengujian struktur mikro, hasil pengetsaan adalah korosi pada batas butir, sehingga dapat diamati struktur mikronya. Larutan etsa yang digunakan adalah air dan larutan HF 40% dengan perbandingan 5:1.

3.3. Tahap Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sebagai berikut; 1. Melebur Aluminium kaleng bekas dengan Burner.

2. Menguji komposisi kimia aluminium kaleng bekas, pengujian dilakukan di Politeknik Manufaktur, Ceper dengan Spektrometer. 3. Memanaskan tundish sampai suhu kurang lebih 100 0C. Rata-rata

debit aluminium cair yang keluar dari tundish, dapat dilihat pada Tabel 3.1

No

Temperatu r

Waktu tuang Volume

Rata-rata debit 1 800 °C 3,3 s 200 ml 6,06 x10-5 m3/s 2 750 °C 3,8 s 200 ml 5,26x10-5 m3/s 3 700 °C 4,5 s 200 ml 4,44x10-5 m3/s 4 650 °C 5,8 s 200 ml 3,45x10-5 m3/s

4. Mengatur tebal celah antar roll sesuai dengan tebal yang dicari, dan mengukur jarak antar plat pembatas sepanjang 5 cm

5. Menghidupkan pompa air, dan mengontrol keluaran debit air agar konstan sebesar 5,18x10-3 m3/s

6. Menyiapkan mesin strip casting, dan mengatur putaran roll sebesar 25 rpm untuk tebal plat 1 mm, 2 mm

7. Mengatur putaran roll sebesar 10 rpm untuk tebal plat 3 mm

8. Menuangkan aluminium cair kedalam tundish, sebelumya diukur dulu suhu yang dicari sebelum dituangkan dengan termokopel, penuangan aluminium dengan gayung besi dengan volume tuang sebesar 200 ml

9. Mengulangi langkah (4) – (7) dengan variasi suhu tuang sebagai berikut :

Tabel 3.2. Variasi Perlakuan Pada Spesimen No Tebal celah Variasi suhu tuang

1 1 mm 800 °C, 750 °C, 700 °C, 650 °C 2 2 mm 800 °C, 750 °C, 700 °C, 650 °C 3 3 mm 800 °C, 750 °C, 700 °C, 650 °C

10. Lembaran aluminium yang dihasilkan dipotong ujungnya pada bagian pertama kali yang terkena proses pengerolan kurang lebih 1 cm, kemudian dilakukan proses mounting

11. Menghaluskan spesimen dengan mesin amplas dengan kekasaran bertahap mulai 250, 600, 1000, 1200.

12. Memoles spesimen dengan autosol hingga mengkilap.

13. Membuat larutan etsa yang terdiri dari HF 40% dan air dengan perbandingan 1:5.

14. Memasukkan spesimen ke dalam larutan etsa selama 15 detik. 15. Mengamati spesimen dan mengambil gambar struktur mikro di

bawah mikroskop optik.

16. Pengujian kekerasan dengan menggunakan mesin Vickers

17. Menganalisa hasil spesimen dan melakukan perbandingan hasil spesimen untuk ketebalan 1, 2, dan 3 mm, dengan setiap tebal mempunyai variasi suhu tuang 800, 750, 700, dan 650 °C

3.4. Diagram alir penelitian

xii Peleburan aluminium

Pengambilan data

- Putaran tetap25 rpm Tebal plat (1 mm, 2 mm)

- Putaran tetap10 rpm Tebal plat (3 mm) - Debit penuangan tetap

- Variasi berubah: temperature tuang dan tebal celah antar rol

- Temperatur (800, 750, 700, dan 650°C) Mulai

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian, pengujian dan analisa pembuatan lembaran Aluminium dengan menggunakan proses Strip Casting dengan parameter penelitian yaitu variasi temperatur tuang dan tebal celah antar rol, hasil yang didapat dapat disimpulkan sebagai berikut;

1. Proses Strip Casting menghasilkan struktur mikro berupa struktur

dendrite_{, dengan ukuran butir yang semakin membesar menuju ke tengah,}

membesarnya ukuran butir mengakibatkan turunnya kekerasan.

2. Pengaruh variasi temperatur untuk setiap tebal plat tidak terjadi perubahan yang signifikan, baik dalam bentuk struktur mikro maupun kekerasannya. 3. Harga kekerasan (HV) meningkat dari kedalam ½ dari permukaan benda

menuju kedalaman ¼ maupun ¾ dari permukaan benda.

4. Untuk semua variasi temperatur harga kekerasan (HV) rata-rata plat tebal 1 mm lebih besar daripada plat tebal 2 mm, pada kecepatan putar rol 25 rpm, dengan temperatur 650 oC, plat tebal 1 mm mempunyai harga kekerasan 78 HV, plat tebal 2 mm 72 HV, sedangkan plat tebal 3 mm pada temperatur 650 oC dengan kecepatan putar rol 10 rpm, mempunyai harga kekerasan 68 HV.

5.2. Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan penulis menyarankan beberapa hal sebagai berikut :

1. Penambahan lagi 1 twin roll pada mesin strip casting ini, yang berfungsi sebagai roll finishing, agar hasil pengerolan lebih baik lagi hasilnya.

2. Melakukan penelitian terhadap variabel perbedaan debit dari tundish. 3. Melakukan penelitian menggunakan jenis logam yang lain.

4. Melakukan penelitian pada ruangan dengan kondisi yang lebih stabil.

5. DAFTAR PUSTAKA

6. 7.

8. ASM Handbook., 1998, Vol 15 : casting.

9. ASM Metals Handbook, 2004, Vol 9 - Metallography and Microstructure. 10. B.S. Berg, 1995., Gauge Reduction in Twin-Roll of An AA5052 Aluminium

Alloy: The Effect on Microstucture, University of Oslo, Norway.

11.C.A. Santos., 1998, Modelling of Solidification in Twin-Roll Strip Casting, University of Campinas, Brazil.

12. Cook, Ray, DR., 1998, Modification of Aluminium-Silicon Foundry Alloys. 13. David N Hazelett., 2000, The Hazelett Strip Casting Process For Aluminium

Packaging Applications (Foil, beverage Cans and Extrusion Slugs), The Hazelett, Inc., vermont USA.

14. Fleck dkk., 2003, Flatness Based Open Control For The Twin Roll Strip Casting Process, Aachen University of Technology, Aachen, Germany. 15. Granger, A., Douglas, dan Elliott, R., 1998, Aluminium-Silicon Alloys, ASM

Handbook Vol. 15 (Casting), USA.

16. H.K.D.H. Bhadeshia., 2000, The Lecture 3 : Solidification in Material Science & Metalurgy, North Alabama University.

17. Kammer Catrin dan Goslar., 1999, Continuous Casting of Aluminium, European Aluminium Association.

18. Sakaguchi H. Dkk., 2007, High Speed twin Roll casting of 6016 Aluminium Alloy Strip, Department of Mechanical Engineering, Osaka Institue of Technology., Japan.

19. Sanjeev., 2009, Effect of the rolling speed on microstructural and mechanical properties of alumunium-magnesium alloys prepared by twin roll casting, Korea.

20. Siswosuwarno, Mardjono., 1985. Teknik Pembentukan Logam, Jilid 1, Jurusan Mesin, Fakultas Teknologi Industri , ITB.

21. Surdia-Tata dan Chijiwa-Kenji., 2000, Teknik Pengecoran Logam, PT Pradnya Paramita, Jakarta.

3.2.12. Perlengkapan bantu ( Tool box )

Perlengkapan bantu ini berupa tang, kunci pas, kunci L, obeng dan tang reck ( tang betet), palu.

3.2.13. Gergaji

Gergaji ini digunakan untuk memotong spesimen yang akan diuji struktur mikronya.

3.2.14. Autosol

Autosol digunakan untuk menghilangkan goresan akibat penghalusan hasil mesin pengampelas.

3.2.15. Larutan etsa

Etsa dilakukan sebelum melakukan pengujian struktur mikro, hasil pengetsaan adalah korosi pada batas butir, sehingga dapat diamati struktur mikronya. Larutan etsa yang digunakan adalah air dan larutan HF 40% dengan perbandingan 5:1.

3.3. Tahap Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sebagai berikut; 1. Melebur Aluminium kaleng bekas dengan Burner.

2. Menguji komposisi kimia aluminium kaleng bekas, pengujian dilakukan di Politeknik Manufaktur, Ceper dengan Spektrometer. 3. Memanaskan tundish sampai suhu kurang lebih 100 0C. Rata-rata

debit aluminium cair yang keluar dari tundish, dapat dilihat pada Tabel 3.1

No

Temperatu r

Waktu tuang Volume

Rata-rata debit

1 800 °C 3,3 s 200 ml 6,06 x10-5 m3/s 2 750 °C 3,8 s 200 ml 5,26x10-5 m3/s 3 700 °C 4,5 s 200 ml 4,44x10-5 m3/s 4 650 °C 5,8 s 200 ml 3,45x10-5 m3/s

4. Mengatur tebal celah antar roll sesuai dengan tebal yang dicari, dan mengukur jarak antar plat pembatas sepanjang 5 cm

5. Menghidupkan pompa air, dan mengontrol keluaran debit air agar konstan sebesar 5,18x10-3 m3/s

6. Menyiapkan mesin strip casting, dan mengatur putaran roll sebesar 25 rpm untuk tebal plat 1 mm, 2 mm

7. Mengatur putaran roll sebesar 10 rpm untuk tebal plat 3 mm

8. Menuangkan aluminium cair kedalam tundish, sebelumya diukur dulu suhu yang dicari sebelum dituangkan dengan termokopel, penuangan aluminium dengan gayung besi dengan volume tuang sebesar 200 ml

9. Mengulangi langkah (4) – (7) dengan variasi suhu tuang sebagai berikut :

Tabel 3.2. Variasi Perlakuan Pada Spesimen No Tebal celah Variasi suhu tuang

1 1 mm 800 °C, 750 °C, 700 °C, 650 °C 2 2 mm 800 °C, 750 °C, 700 °C, 650 °C 3 3 mm 800 °C, 750 °C, 700 °C, 650 °C

10. Lembaran aluminium yang dihasilkan dipotong ujungnya pada bagian pertama kali yang terkena proses pengerolan kurang lebih 1 cm, kemudian dilakukan proses mounting

11. Menghaluskan spesimen dengan mesin amplas dengan kekasaran bertahap mulai 250, 600, 1000, 1200.

12. Memoles spesimen dengan autosol hingga mengkilap.

13. Membuat larutan etsa yang terdiri dari HF 40% dan air dengan perbandingan 1:5.

14. Memasukkan spesimen ke dalam larutan etsa selama 15 detik. 15. Mengamati spesimen dan mengambil gambar struktur mikro di

bawah mikroskop optik.

16. Pengujian kekerasan dengan menggunakan mesin Vickers

17. Menganalisa hasil spesimen dan melakukan perbandingan hasil spesimen untuk ketebalan 1, 2, dan 3 mm, dengan setiap tebal mempunyai variasi suhu tuang 800, 750, 700, dan 650 °C

3.4. Diagram alir penelitian

xii Peleburan aluminium

Pengambilan data - Putaran tetap25 rpm

Tebal plat (1 mm, 2 mm) - Putaran tetap 10 rpm Tebal plat (3 mm) - Debit penuangan tetap

- Variasi berubah: temperature tuang dan tebal celah antar rol

- Temperatur (800, 750, 700, dan 650°C) Mulai

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian, pengujian dan analisa pembuatan lembaran Aluminium dengan menggunakan proses Strip Casting dengan parameter penelitian yaitu variasi temperatur tuang dan tebal celah antar rol, hasil yang didapat dapat disimpulkan sebagai berikut;

1. Proses Strip Casting menghasilkan struktur mikro berupa struktur

dendrite_{, dengan ukuran butir yang semakin membesar menuju ke tengah,}

membesarnya ukuran butir mengakibatkan turunnya kekerasan.

2. Pengaruh variasi temperatur untuk setiap tebal plat tidak terjadi perubahan

yang signifikan, baik dalam bentuk struktur mikro maupun kekerasannya.

3. Harga kekerasan (HV) meningkat dari kedalam ½ dari permukaan benda menuju kedalaman ¼ maupun ¾ dari permukaan benda.

4. Untuk semua variasi temperatur harga kekerasan (HV) rata-rata plat tebal 1 mm lebih besar daripada plat tebal 2 mm, pada kecepatan putar rol 25 rpm, dengan temperatur 650 oC, plat tebal 1 mm mempunyai harga kekerasan 78 HV, plat tebal 2 mm 72 HV, sedangkan plat tebal 3 mm pada temperatur 650 oC dengan kecepatan putar rol 10 rpm, mempunyai harga kekerasan 68 HV.

5.2. Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan penulis menyarankan beberapa hal sebagai berikut :

1. Penambahan lagi 1 twin roll pada mesin strip casting ini, yang berfungsi sebagai roll finishing, agar hasil pengerolan lebih baik lagi hasilnya.

2. Melakukan penelitian terhadap variabel perbedaan debit dari tundish. 3. Melakukan penelitian menggunakan jenis logam yang lain.

4. Melakukan penelitian pada ruangan dengan kondisi yang lebih stabil. 5. DAFTAR PUSTAKA

6. 7. 8. ASM Handbook., 1998, Vol 15 : casting.

9. ASM Metals Handbook, 2004, Vol 9 - Metallography and Microstructure. 10. B.S. Berg, 1995., Gauge Reduction in Twin-Roll of An AA5052 Aluminium

Alloy: The Effect on Microstucture, University of Oslo, Norway.

11.C.A. Santos., 1998, Modelling of Solidification in Twin-Roll Strip Casting, University of Campinas, Brazil.

12. Cook, Ray, DR., 1998, Modification of Aluminium-Silicon Foundry Alloys. 13. David N Hazelett., 2000, The Hazelett Strip Casting Process For Aluminium

Packaging Applications (Foil, beverage Cans and Extrusion Slugs), The Hazelett, Inc., vermont USA.

14. Fleck dkk., 2003, Flatness Based Open Control For The Twin Roll Strip Casting Process, Aachen University of Technology, Aachen, Germany. 15. Granger, A., Douglas, dan Elliott, R., 1998, Aluminium-Silicon Alloys, ASM

Handbook Vol. 15 (Casting), USA.

16. H.K.D.H. Bhadeshia., 2000, The Lecture 3 : Solidification in Material Science & Metalurgy, North Alabama University.

17. Kammer Catrin dan Goslar., 1999, Continuous Casting of Aluminium, European Aluminium Association.

18. Sakaguchi H. Dkk., 2007, High Speed twin Roll casting of 6016 Aluminium Alloy Strip, Department of Mechanical Engineering, Osaka Institue of Technology., Japan.

19. Sanjeev., 2009, Effect of the rolling speed on microstructural and mechanical properties of alumunium-magnesium alloys prepared by twin roll casting, Korea.

20. Siswosuwarno, Mardjono., 1985. Teknik Pembentukan Logam, Jilid 1, Jurusan Mesin, Fakultas Teknologi Industri , ITB.

21. Surdia-Tata dan Chijiwa-Kenji., 2000, Teknik Pengecoran Logam, PT Pradnya Paramita, Jakarta.