Studi Pengaruh Temperatur Tuang Terhadap Sifat Mekanis Dan Mikrostruktur Pada Pembuatan Metal Matrix Composite Menggunakan Metode Stir Casting
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat ini perkembangan teknologi diharapkan menggunakan kekayaan
alam dengan hemat tetapi tetap dapat menghasilkan sebuah produk dengan
kualitas
baik.
Di
bidang
material
banyak
dilakukan
pengembangan-
pengembangan untuk mendapatkan material dengan sifat yang diinginkan. Metal
Matrix Composite ( MMC ) atau komposit matriks logam adalah salah satu cara
untuk mendapatkan material dengan sifat-sifat yang diinginkan. Komposit matriks
logam ini merupakan kombinasi antara logam sebagai penyusun utama ( matrix )
dengan material lainnya sebagai penguat. Salah satu material yang banyak
dikembangkan adalah Aluminium karena Aluminium merupakan salah satu bahan
yang sangat banyak dipergunakan dalam bidang teknik dikarenakan memiliki sifat
yang tahan korosi dan ringan, tetapi Aluminium juga memiliki kelemahan yakni
kekerasan yang rendah sehingga tidak tahan terhadap gesekan (friction). Proses
melebur aluminium saat ini banyak dilakukan secara konvensional sehingga
kualitas hasil coran masih jauh dari yang diharapkan. Hal ini terjadi disebabkan
metode pengecoran yang digunakan tidak dapat mengontrol variable-variabel
yang dapat mengakibatkan penurunan kualitas dari hasil coran, beberapa variable
yang dapat menurunkan kualitas coran diantaranya adalah kontaminan yang
masuk ke coran, serta unsur Fe yang terdifusi kedalam aluminium.
Selain itu Metal Matrix Composite ( MMC ) telah berkembang
penggunaannya beberapa tahun ini sekarang sudah banyak dikembangkan dengan
bahan penguat yang memmpunyai unsur seperti SiC, Al2O3, B4C berupa serat
pendek (Van den berg, 1998), dalam penelitian bienias dkk melaporkan ada
kekurangan seragaman dalam distribusi komposit pada paduan aluminium - fly
ash yang dibuat dengan teknik gravity dan squeezes casting. Oleh karena itu
penulis mencoba meneliti palm oil fly ash ( pofa ) sebagai pemerkuat dalam
pembuatan Metal Matrix Composite ( MMC ) menggunakan aluminium sebagai
matrixnya dengan menggunakan metode stir casting yaitu metode pengecoran
yang bertujuan mencampurkan logam murni dengan komposit dengan cara
Universitas Sumatera Utara
2
melebur Aluminium murni hingga cair kemudian memasukkan komposit ke
dalam aluminium cair tersebut dan diaduk dengan kecepatan dan waktu tertentu.
Dan seperti yang kita ketahui sudah banyak penelitian tentang metal
matrix composite ini seperti Zulfikar (2012) meneliti sifat fisis dan mekanis
komposit aluminium-fly ash dengan temperatur sintering. Aluminium paduan
dengan silikon sebagai unsur paduan utama adalah kelas paduan yang mempunyai
mampu cor yang baik hingga penggunaannya hampir mencapai 90% dari total
pengecoran aluminium (Zotolorovsky, 2007).
Palm Oil Fly Ash merupakan sisa hasil pembakaran yang terjadi di ruang
bakar boiler dimana satu unit Pabrik Kelapa Sawit kapasitas 30 ton/jam paling
tidak membutuhkan 3 ton bahan bakar cangkang dan fiber setiap jamnya jika
terdapat sisa hasil pembakaran maka dapat kita bayangkan betapa banyaknya
Palm Oil Fly Ash yang dihasilkan dalam sehari,sebulan, dan seterusnya. Palm Oil
Fly Ash ini sangat mudah kita jumpai di pabrik-pabrik kelapa sawit yang ada di
sumatera utara dan dikategorikan sebagai limbah karena jarang sekali
dimanfaatkan atas pertimbangan inilah penulis ingin meneliti tentang pengaruh
komposisi berat palm oil fly ash sebagai pemerkuat dalam pembuatan metal
matrix composite (MMC).
1.2 Perumusan Masalah.
Perubahan temperatur penuangan pada proses Pengecoran alumunium akan
mempengaruhi
laju pembekuan yang pada akhirnya mempengaruhi
mikrostruktur. Semakin meningkatnya temperatur penuangan pada proses
pengecoran dengan metode stir casting akan menghasilkan bentuk struktur mikro
dan sifat mekanis yang berbeda, sebab semakin tinggi temperatur penuangan akan
menyebabkan banyak gas hidrogen yang terjebak.
1.3 Tujuan Penelitian
1.3.1 Tujuan Umum
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk membuat Metal Matriks Composite
Aluminium – Palm oil fly ash dengan metode stir casting dengan variabel
temperatur.
Universitas Sumatera Utara
3
1.3.2 Tujuan Khusus
Secara terperinci , penelitian ini memiliki tujuan khusus yang terdiri dari :
1. Mengetahui proses pembuatan Metal Matriks Composite AluminiumPalm Oil Fly Ash dengan metode stir casting dengan variabel temperatur.
2. Mendapatkan
Temperatur yang baik antara fly ash palm oil dengan
aluminium dalam pembuatan metal matrix composite (MMC)
3. Mengetahui pengaruh Temperatur tuang terhadap microstruktur, impak,
kekerasan dari aluminium yang telah dilebur kembali dengan penambahan
palm oil fly ash.
1.4 Batasan Masalah
Dengan melihat begitu banyaknya faktor yang terdapat dalam pengecoran
aluminium palm oil fly ash ini, penulis membuat batasan masalah agar tujuan dan
target penelitian dapat dicapai sesuai perencanaan. Batasan masalah penelitian ini
adalah :
1. Pembuatan coran Aluminium palm oil fly ash dengan menggunakan
metode stir casting hanya dibatasi dengan menggunakan variasi
Temperatur tuang
685oC, 710oC, 735oC, 760oC, 785oC dan dengan
kecepatan pengadukan konstan.
2. Pengamatan struktur mikro setelah dilakukan proses pengecoran.
3. Pengujian sifat mekanis setelah dilakukan proses pengecoran meliputi uji
kekerasan, impak dan uji tarik.
1.5. MANFAAT
1. Bidang akademis
a. Dengan penelitian ini penyusun dapat menerapkan ilmu dari teori yang di
pelajari dengan praktek langsung dalam pengecoran Alumunium.
b. Penyusun dapat memberi pengetahuan tentang hasil penelitian yang telah di
lakukan guna referensi penelitian selanjutnya.
2. Bidang Industri
Setelah mengetahui temperatur penuangan optimum dari Alumunium maka
diharapkan dapat memberikan manfaat bagi industri pengecoran alumunium dan
Universitas Sumatera Utara
4
untuk mengetahui seberapa besar pengaruh temperatur penuangan yang sesuai
dengan kebutuhan konsumen.
1.5 Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini menggunakan metode penganalisaan dengan hasil uji.
Kemudian hasil akan disajikan kedalam tulisan yang terdiri dari 5 bab.
Bab I : Pendahuluan
Bab ini memberikan gambaran menyeluruh mengenai Tugas Akhir yang meliputi,
pembahasan tentang latar belakang, batasan masalah, tujuan, dan sistematika
penulisan.
Bab 2 : Tinjauan Pustaka
Berisikan landasan teori dan studi literatur yang berkaitan dengan pokok
permasalahan serta metode pendekatan yang digunakan untuk menganalisa
persoalan.
Bab 3 : Metodologi Penelitian
Berisikan metode pembuatan Metal matriks composite menggunakan Aluminium
sebagai matrix dan fly ash sebagai penguat. Berisi juga spesifikasi dari bahan
yang digunakan dan jumlah campuran yang digunakan dalam proses pembuatan
serta berisi langkah-langkah pengujian yang digunakan dalam pengamatan
Bab 4 : Analisa Data dan Pembahasan
Berisikan penyajian hasil yang diperoleh dari uji impak, uji kekerasan, uji tarik
dan hasil pengamatan foto mikro.
Bab 5 : Kesimpulan dan Saran
Berisikan kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan saran untuk penelitian
selanjutnya.
Daftar Pustaka
Lampiran
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat ini perkembangan teknologi diharapkan menggunakan kekayaan
alam dengan hemat tetapi tetap dapat menghasilkan sebuah produk dengan
kualitas
baik.
Di
bidang
material
banyak
dilakukan
pengembangan-
pengembangan untuk mendapatkan material dengan sifat yang diinginkan. Metal
Matrix Composite ( MMC ) atau komposit matriks logam adalah salah satu cara
untuk mendapatkan material dengan sifat-sifat yang diinginkan. Komposit matriks
logam ini merupakan kombinasi antara logam sebagai penyusun utama ( matrix )
dengan material lainnya sebagai penguat. Salah satu material yang banyak
dikembangkan adalah Aluminium karena Aluminium merupakan salah satu bahan
yang sangat banyak dipergunakan dalam bidang teknik dikarenakan memiliki sifat
yang tahan korosi dan ringan, tetapi Aluminium juga memiliki kelemahan yakni
kekerasan yang rendah sehingga tidak tahan terhadap gesekan (friction). Proses
melebur aluminium saat ini banyak dilakukan secara konvensional sehingga
kualitas hasil coran masih jauh dari yang diharapkan. Hal ini terjadi disebabkan
metode pengecoran yang digunakan tidak dapat mengontrol variable-variabel
yang dapat mengakibatkan penurunan kualitas dari hasil coran, beberapa variable
yang dapat menurunkan kualitas coran diantaranya adalah kontaminan yang
masuk ke coran, serta unsur Fe yang terdifusi kedalam aluminium.
Selain itu Metal Matrix Composite ( MMC ) telah berkembang
penggunaannya beberapa tahun ini sekarang sudah banyak dikembangkan dengan
bahan penguat yang memmpunyai unsur seperti SiC, Al2O3, B4C berupa serat
pendek (Van den berg, 1998), dalam penelitian bienias dkk melaporkan ada
kekurangan seragaman dalam distribusi komposit pada paduan aluminium - fly
ash yang dibuat dengan teknik gravity dan squeezes casting. Oleh karena itu
penulis mencoba meneliti palm oil fly ash ( pofa ) sebagai pemerkuat dalam
pembuatan Metal Matrix Composite ( MMC ) menggunakan aluminium sebagai
matrixnya dengan menggunakan metode stir casting yaitu metode pengecoran
yang bertujuan mencampurkan logam murni dengan komposit dengan cara
Universitas Sumatera Utara
2
melebur Aluminium murni hingga cair kemudian memasukkan komposit ke
dalam aluminium cair tersebut dan diaduk dengan kecepatan dan waktu tertentu.
Dan seperti yang kita ketahui sudah banyak penelitian tentang metal
matrix composite ini seperti Zulfikar (2012) meneliti sifat fisis dan mekanis
komposit aluminium-fly ash dengan temperatur sintering. Aluminium paduan
dengan silikon sebagai unsur paduan utama adalah kelas paduan yang mempunyai
mampu cor yang baik hingga penggunaannya hampir mencapai 90% dari total
pengecoran aluminium (Zotolorovsky, 2007).
Palm Oil Fly Ash merupakan sisa hasil pembakaran yang terjadi di ruang
bakar boiler dimana satu unit Pabrik Kelapa Sawit kapasitas 30 ton/jam paling
tidak membutuhkan 3 ton bahan bakar cangkang dan fiber setiap jamnya jika
terdapat sisa hasil pembakaran maka dapat kita bayangkan betapa banyaknya
Palm Oil Fly Ash yang dihasilkan dalam sehari,sebulan, dan seterusnya. Palm Oil
Fly Ash ini sangat mudah kita jumpai di pabrik-pabrik kelapa sawit yang ada di
sumatera utara dan dikategorikan sebagai limbah karena jarang sekali
dimanfaatkan atas pertimbangan inilah penulis ingin meneliti tentang pengaruh
komposisi berat palm oil fly ash sebagai pemerkuat dalam pembuatan metal
matrix composite (MMC).
1.2 Perumusan Masalah.
Perubahan temperatur penuangan pada proses Pengecoran alumunium akan
mempengaruhi
laju pembekuan yang pada akhirnya mempengaruhi
mikrostruktur. Semakin meningkatnya temperatur penuangan pada proses
pengecoran dengan metode stir casting akan menghasilkan bentuk struktur mikro
dan sifat mekanis yang berbeda, sebab semakin tinggi temperatur penuangan akan
menyebabkan banyak gas hidrogen yang terjebak.
1.3 Tujuan Penelitian
1.3.1 Tujuan Umum
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk membuat Metal Matriks Composite
Aluminium – Palm oil fly ash dengan metode stir casting dengan variabel
temperatur.
Universitas Sumatera Utara
3
1.3.2 Tujuan Khusus
Secara terperinci , penelitian ini memiliki tujuan khusus yang terdiri dari :
1. Mengetahui proses pembuatan Metal Matriks Composite AluminiumPalm Oil Fly Ash dengan metode stir casting dengan variabel temperatur.
2. Mendapatkan
Temperatur yang baik antara fly ash palm oil dengan
aluminium dalam pembuatan metal matrix composite (MMC)
3. Mengetahui pengaruh Temperatur tuang terhadap microstruktur, impak,
kekerasan dari aluminium yang telah dilebur kembali dengan penambahan
palm oil fly ash.
1.4 Batasan Masalah
Dengan melihat begitu banyaknya faktor yang terdapat dalam pengecoran
aluminium palm oil fly ash ini, penulis membuat batasan masalah agar tujuan dan
target penelitian dapat dicapai sesuai perencanaan. Batasan masalah penelitian ini
adalah :
1. Pembuatan coran Aluminium palm oil fly ash dengan menggunakan
metode stir casting hanya dibatasi dengan menggunakan variasi
Temperatur tuang
685oC, 710oC, 735oC, 760oC, 785oC dan dengan
kecepatan pengadukan konstan.
2. Pengamatan struktur mikro setelah dilakukan proses pengecoran.
3. Pengujian sifat mekanis setelah dilakukan proses pengecoran meliputi uji
kekerasan, impak dan uji tarik.
1.5. MANFAAT
1. Bidang akademis
a. Dengan penelitian ini penyusun dapat menerapkan ilmu dari teori yang di
pelajari dengan praktek langsung dalam pengecoran Alumunium.
b. Penyusun dapat memberi pengetahuan tentang hasil penelitian yang telah di
lakukan guna referensi penelitian selanjutnya.
2. Bidang Industri
Setelah mengetahui temperatur penuangan optimum dari Alumunium maka
diharapkan dapat memberikan manfaat bagi industri pengecoran alumunium dan
Universitas Sumatera Utara
4
untuk mengetahui seberapa besar pengaruh temperatur penuangan yang sesuai
dengan kebutuhan konsumen.
1.5 Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini menggunakan metode penganalisaan dengan hasil uji.
Kemudian hasil akan disajikan kedalam tulisan yang terdiri dari 5 bab.
Bab I : Pendahuluan
Bab ini memberikan gambaran menyeluruh mengenai Tugas Akhir yang meliputi,
pembahasan tentang latar belakang, batasan masalah, tujuan, dan sistematika
penulisan.
Bab 2 : Tinjauan Pustaka
Berisikan landasan teori dan studi literatur yang berkaitan dengan pokok
permasalahan serta metode pendekatan yang digunakan untuk menganalisa
persoalan.
Bab 3 : Metodologi Penelitian
Berisikan metode pembuatan Metal matriks composite menggunakan Aluminium
sebagai matrix dan fly ash sebagai penguat. Berisi juga spesifikasi dari bahan
yang digunakan dan jumlah campuran yang digunakan dalam proses pembuatan
serta berisi langkah-langkah pengujian yang digunakan dalam pengamatan
Bab 4 : Analisa Data dan Pembahasan
Berisikan penyajian hasil yang diperoleh dari uji impak, uji kekerasan, uji tarik
dan hasil pengamatan foto mikro.
Bab 5 : Kesimpulan dan Saran
Berisikan kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan saran untuk penelitian
selanjutnya.
Daftar Pustaka
Lampiran
Universitas Sumatera Utara