4. Bahan komposit juga mempunyai kelebihan dari segi versatility berdaya guna yaitu produk yang mempunyai gabungan sifat-sifat yang menarik yang dapat
dihasilkan dengan mengubah sesuai jenis matriks dan serat yang. Contoh dengan menggabungkan lebih dari satu serat dengan matriks untuk menghasilkan
komposit hibrid. 5. Massa jenis rendah ringan
6. Lebih kuat dan lebih ringan 7. Perbandingan kekuatan dan berat yang menguntungkan
8. Lebih kuat stiff, ulet tough dan tidak getas. 9. Koefisien pemuaian yang rendah
10. Tahan terhadap cuaca 11. Tahan terhadap korosi
12. Mudah diproses dibentuk 13. Lebih mudah disbanding metal
b. Biaya Faktur biaya juga memainkan peranan yang sangat penting dalam
membantu perkembangan industri komposit. Biaya yang berkaitan erat dengan penghasilan suatu produk yang seharusnya memperhitungkan beberapa aspek
seperti biaya bahan mentah, pemrosesan, tenaga manusia, dan sebagainya.
2.6.5. Kekurangan Bahan Komposit
a. Tidak tahan terhadap beban shock kejut dan crash tabrak dibandingkan dengan metal.
b. Kurang elastis c. Lebih sulit dibentuk secara plastis
2.6.6. Kegunaan Bahan Komposit
Penggunaan bahan komposit sangat luas, yaitu untuk : a. Angkasa luar = Komponen kapal terbang, Komponen Helikopter, Komponen
satelit. b. Automobile = Komponen mesin, Komponen kereta
Universitas Sumatera Utara
c. Olah raga dan rekreasi = Sepeda, Stick golf, Raket tenis, Sepatu olah raga d. Industri Pertahanan = Komponen jet tempur, Peluru, Komponen kapal selam
e. Industri Pembinaan = Jembatan, Terowongan, Rumah, Tanks. f. Kesehatan = Kaki palsu, Sambungan sendi pada pinggang
g. Marine Kelautan = Kapal layar, Kayak
Militer Amerika Serikat adalah pihak yang pertama kali mengembangkan dan memakai bahan komposit. Pesawat AV-8D mempunyai kandungan bahan
komposit 27 dalam struktur rangka pesawat pawa awal tahu 1980-an. Penggunaan bahan komposit dalam skala besar pertama kali terjadi pada tahun
1985. Ketika itu Airbus A320 pertama kali terbang dengan stabiliser horisontal dan vertikal yang terbuat dari bahan komposit. Airbus telah menggunakan
komposit sampai dengan 15 dari berat total rangka pesawat untuk seri A320, A330 dan A340.
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan selama ± 5 bulan. Penelitian ini dilaksanakan di tiga tempat, yaitu di rumah industri pengecoran logam yang terletak di Krakatau
untuk mengerjakan peleburan, uji tarik di Laboratorium Pusat Penelitian FMIPA Universitas Sumatera Utara dan struktur mikro di Laboratorium Material
Universitas Sumatera Utara. Tabel 3.1 Lokasi dan aktifitas penelitian
No Kegiatan
Lokasi
1.
2.
3. Pembuatan Spesimen Uji Tarik
Pengujian Mekanis pada spesimen: Uji Tarik Tensile
Test
Pengujian Mekanis pada spesimen: Foto Mikro
Rumah Industri Pengecoran Aluminium di Krakatau
Laboratorium Pusat Penelitian FMIPA USU
Laboratorium Material
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
3.2 Bahan Penelitian
a. Aluminium
Peleburan ini menggunakan material aluminium yang dibentuk batangan ingot.Aluminium yang didapat berdasarkan proses daur ulang oleh
perusahaan industri aluminium. Aluminium yang diberikan berupa batangan atau sering disebut Ingot, dapat dilihat pada gambar 3.1
Gambar 3.1 Aluminium b.
Magnesium Magnesium salah satu dari beberapa unsur yang dapat dicampur dengan
aluminium. Karena magnesium memiliki massa jenis lebih ringan daripada aluminium sehingga dapat meningkatkan efisiensi pada perpaduan kedua
material. Magnesium memiliki titik cair yang lebih rendah sehingga pada saat melebur magnesium dimasukkan pada saat aluminium mencapai suhu 350
℃ untuk menghindari timbulnya percikan api yang dapat merusak paduan
aluminium-magnesium. Untuk hasil yang maksimal sebaiknya magnesium dibubut supaya merata pada saat pencampuran dengan aluminium.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2 Magnesium
c. Karbon
Gambar 3.3 Karbon
Karbon yang di proses sedemikian rupa sehingga pori – porinya terbuka, dan dengan demikian akan mempunyai daya serap yang tinggi. Karbon
merupakkan karbon yang bebas serta memiliki permukaan dalam internal surface, sehingga mempunyai daya serap yang baik. Keaktifan daya menyerap
Universitas Sumatera Utara
dari karbon ini tergantung dari jumlah senyawa kabonnya yang berkisar antara 85 sampai 95 karbon bebas. Karbon yang berwarna hitam, tidak berbau, tidak
terasa dan mempunyai daya serap yang jauh lebih besar dibandingkan dengan kabon yang belum menjalani proses aktivasi, serta mempunyai permukaan yang
luas, yaitu memiliki luas antara 300 sampai 2000 mgram. Karbon ini mempunyai dua bentuk sesuai ukuran butirannya, yaitu karbon bubuk dan karbon granular
butiran. Karbon bubuk ukuran diameter butirannya kurang dari atau sama dengan 325 mesh. Sedangkan karbon granular ukuran diameter butirannya lebih
besar dari 325 mesh.
3.3 Alat-alat Penelitian
Dalam proses penelitian ini banyak menggunakan alat-alat teknik,dimana alat-alat tersebut memiliki fungsi masing-masing dalam proses penelitian ini.
Adapun alat-alat tersebut antara lain : a.
Mesin gergaji. Alat ini berfungsi untuk memotong batangan magnesium untuk
mendapatkan ukuran kecil yang mempermudah proses peleburan. Proses pemotongan magnesium dilakukan menggunakan alat potong Maschinen
Fabrik Adolf Vebahn Gummersbach RHLD type MS - 25.
Gambar 3.4 Mesin Gergaji
Universitas Sumatera Utara
b. Timbangan
Timbangan ini berfungsi untuk berapa banyak campuaran alumanium- magnesium-karbonnya.
Gambar 3.5 Timbangan
c. Dapur Lebur
Dapur lebur berfungsi sebagai alat pelebur logam yang berbahan bakar kayu bakar dan oli bekas. Dapur lebur terbuat dari batu bata dan semen
tahan api, hasil pembakaran mencapai hingga temperatur 700 C – 800
C. Dapur lebur ini menggunakan blower untuk menghasilkan temperatur
panas yang stabil. Volume dapur lebur bervariasi tergantung pada jumlah bahan yang akan dilebur. Dapur lebur yang digunakan pada penelitian ini
memiliki volume ±98 dm
3
. Dapat dilihat pada gambar
Gambar 3.6 Dapur Peleburan
Universitas Sumatera Utara
d. Ladel
Ladel merupakan alat penuang dalam peleburan. Aluminium cair yang memiliki suhu tinggi diambil dari dalam crucible dan dituangkan ke dalam
cetakan. Ladel terbuat dari besi yang titik leburnya lebih tinggi dari Aluminum sehingga tidak memungkinkan ladel akan terlebur.Ukuran dari
alat inidisesuaikan dengan volume cetakan yang digunakan.
Gambar 3.7 Ladel
e. Crucible
Crucible adalah tempat yang berfungsi untuk mencairkan Aluminium- Magnesium. Proses peleburan lebih efisien jika diberikan penutup pada
bagian atasnya. Dimensi dari crucible bergantung pada volume cairan yang diinginkan.Volume dari alat ini adalah 27 dm
3
±26 Liter Aluminium cair.
Gambar 3.8 Crucible dan Penutupnya
Universitas Sumatera Utara
f. Blower
Blowerberfungsi untuk menjaga temperatur peleburan yang dihasilkan dari panas pembakaran pada kayu bakar dan oli bekas. Tanpa alat ini,
maka panas yang dihasilkan dari proses pembakaran tidak terdistribusi dengan baik dan panas yang dihasilkan tidak maksimal.
Gambar 3.9 Blower g.
Cetakan Cetakan ini berfungsi untuk tempat penuangan peleburan aluminium-
magnesium-karbon.Biasanya cetakan ini terbuat dari bahan yang sangat kuat seperti campuran besi dan baja.
Gambar 3.10 Cetakan
Universitas Sumatera Utara
h. Mesin Bubut
Mesin bubut berfungsi untuk membentuk spesimen uji tarik tensile strenghsesuai dengan ukuran yang ditentukan, setelah dilakukannya
proses peleburan
.
Gambar 3.11 Mesin Bubut
i. Mesin Uji Tarik.
Kekuatan tarik Ultimate UTS, sering disingkat menjadi kekuatan tarik TS atau kekuatan utama. Tegangan maksimum material dapat menahan
saat sedang diregangkan atau ditarik. Uji Kekuatan tarik adalah kebalikan dari uji kekuatan tekan tetapi nilai-nilai bisa sangat berbeda. Beberapa
jenis material akan patah tajam, tanpa deformasi, getas, dan ulet. Sebagian besar logam, akan meregangkan pada titik tegangan maksimum sebagai
daerah yang mengalami pertambahan panjang.
UTS biasanya ditemukan dengan melakukan uji tarik dan merekam stres terhadap regangan. Titik tertinggi dari kurva tegangan-regangan adalah
UTS. Ini adalah properti intensif, sehingga nilainya tidak tergantung pada ukuran benda uji. Namun, tergantung pada faktor-faktor lain, seperti
persiapan spesimen, cacat permukaan, dan suhu lingkungan pengujian dan material.Mesin uji tarik dapat dilihat pada gambar 3.12. Pada gambar
terlihat juga indikator-indikator untuk melihat nilai dari tegangan suatu material.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.12 Mesin Uji Tarik Kekuatan tarik jarang digunakan pada material jenis non logam. Material
ini digolongkan seperti paduan, material komposit, keramik, plastik, dan kayu. Kekuatan tarik didefinisikan sebagai stres, yang diukur sebagai gaya
per satuan luas. Untuk beberapa bahan non-homogen atau untuk komponen dirakit dapat disebutkan hanya sebagai kekuatan atau sebagai
gaya per satuan lebar. Dalam sistem SI, satuannya pascal Pa atau megapascal MPa, dengan menggunakan mega-prefix, atau ekuivalen
dengan pascal, newton per meter persegi N m². Satuannya adalah pound-force per square inch lbf in ² atau psi, atau kilo-pound per square
inch ksi, atau kadang-kadang KPSI, yang sama dengan 1000 psi, kilo- pound per square inch biasanya digunakan untuk kemudahan ketika
mengukur kekuatan tarik. Untuk hampir semua logam, pada tahap sangat awal dari uji tarik,
hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear
zone. Teganganyang terjadi adalah beban yg terjadi dibagi luas penampang bahan dan reganngan adalah pertambahan panjang dibagi panjang awal
bahan. Atau secara matematis dapat ditulis:
� =
� �
=
� ��
2
[3.1]
Universitas Sumatera Utara
� =
∆� �
=
�
1
−� �
[3.2] Hubungan kedua persamaan ini adalah:
� =
� �
[3.3]
Dimana : � = Tegangan N
� = Regangan mmmm �
1
= Panjang akhir mm �
= Panjang awal mm E = Modulus elastisitas bahan MPa
j. Kamera foto struktur mikro.
Gambar 3.13 Kamera foto struktur mikro
3.4 Proses Pembuatan dan Pengujian
3.4.1 Pengecoran
Langkah-langkah proses pengecoran :
Universitas Sumatera Utara
a. Sebelum cetakan di gunakan, cetakan harus dibersihkan dulu serta di
semprotkan kapur cair ke dalam permukaannya agar bersih serta pada saatakan mengambil coran tidak lengket pada cetakan.
b. Peleburan aluminium.
c. Setelah aluminium mencair semua kemudian masukkan fluks. Fluks
berguna untuk mengangkat kotoran pada saat proses pengecoran. d.
Setelah bersih, tahan pada suhu sekitar 650 C
e. Campurkan dengan Magnesium yang sudah dibubut seperti serabut dan
Karbon dengan cara ditaburkan, Aduk hingga merata. f.
Panaskan cetakan pada suhu 300 C agar pada saat penuangan coran
tidak membeku sebelum memenuhi cetakan. g.
Masukkan logam coran ke dalam cetakan, usahakan cetakan jangan terlalu jauh letaknya dengan dapur pengecoran.
h. Setelah itu buka cetakan dan keluarkan hasilnya dari cetakan serta
dinginkan dengan pendingin udara.
3.4.2 Pengujian Tarik
Pengujian tarik ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan tarik dari material tersebut. Dengan demikian akan dapat diketahui kekuatan atau
beban maksimun dari material yang selanjutnya dapat diketahui kekuatan atau beban luluhnya.
Gambar 3.14 Spesimen Uji Tarik standard ASTM E8
Universitas Sumatera Utara
Langkah-langkah pengujian tarik adalah : 1.
Persiapkan spesimen yang diuji dan hidupkan komputer yang tersambung dengan mesin uji tarik.
Gambar 3.15 Persiapan Komputer dan Mesin Uji Tarik
2. Siapkan spesimen yang akan diuji, tempatkan benda pada mesin
Servopulser dan jepit kedua ujung batang secara tegak lurus.
Gambar 3.16 Penempatan benda uji
Universitas Sumatera Utara
3. Setelah semua sudah dipasang klik yang bertuliskan Test yang ada
pada layar komputer,karena pada mesin uji tarik ini tidak menggunakan ploter, sudah ada nanti pada layar komputer dan tinggal
di print 4.
Penarikan dimulai dari beban nol dengan penambahan beban perlahan-lahan dan merata sehingga tidak terjadi beban kejutan.
5. Selama penarikan berlangsung, berarti terjadi perpanjangan dan
pengecilan spesimen hingga putus. 6.
Hasil dari pengujian dapat dilihat pada layar komputer berupa grafik.
Gambar 3.17 Contoh grafik pada layar komputer
Universitas Sumatera Utara
3.4.3 Pengujian Struktur Mikro
Proses Pengamplasan Proses pengamplasan mengguanakn amplas dengan nomor grit 500,
800, 1000, 1500 dan dilakukan secara bertahap dimulai dari nomor amplas yang terkecil. Proses pengmplasan ini dilakukan dengan dialiri air
yang bertujuan untuk membuang geram hasil pengmplasan agar tidak menggores permukaan sampel.
Proses pengamplasan ini bertujuan untuk mendapatkan kehalusan permukaan yang memadai untuk di teruskan ke proses poles dan etsa
untuk pengujian struktur mikro dan kekerasan as-cast. Pemolesan Dan Etsa
Pemolesan dilakukan dengan menggunakan cairan poles aluminium powder dan bertujuan untuk menghilangkan bekas goresan sisa proses
pengamplasan. Etsa dilakukan dengan menggunakan zat etsa berupa asam oksalat dengan jumlah 15 gram dicampur dengan aquadest 100 ml
kemudian dialirkan dengan arus listrik 6-9 volt dan waktu 60 sampai 90 detik yang bertujuan untuk mereduksi materila sisa yang mungkin
menutupi batas butir yang dapat menghalangi pengamatan struktur mikro. Pengambilan Foto Struktur Mikro
Pengambilan foto struktur mikro dilakukan pada bagian penampang dari benda uji dengan perbesaran 20x, 50x dan 100x. Perbesaran ini dipilih
untuk melihat struktur mikro dari material paduan Aluminium-Magnesium dengan jelas.
Universitas Sumatera Utara
1.5. Metodologi Penelitian
