Tinjauan Pustaka Aluminium Tahan Panas (TAL)
EFEK ZIRKONIUM TERHADAP KONDUKTOR
ALUMINIUM TAHAN PANAS
(Thermal Aluminium
)
Zulkifli
Dosen Universitas Indo global Mandiri Palembang
Abstrak
Dengan adanya daya listrik yang tinggi diperlukan jaringan transmisi dan distribusi yang mempunyai
kapasitas-kapasitas hantar dan daya yang besar, kawat penghantar aluminium konvensional yang
umumnya digunakan seperti jenis EC Grade (AAC) atau alloy 6201/6101 pada jaringan
transmisi/distribusi listrik memiliki Kapasitas Hantar Arus (KHA) yang relatif rendah. Hal ini
disebabkan karena kawat penghantar tersebut hanya mampu dioperasikan secara kontinu pada suhu
sekitar 90C. Untuk meningkatkan KHA, maka kawat penghantar tersebut harus mampu dioperasikan
pada suhu yang lebih tinggi dan untuk itu diperlukan jenis kawat penghantar dengan sifat tahan panas
yang tinggi, pada penelitian ini membandingkan Kemampuan Hantaran Arus Konduktor Aluminium
Tahan panas yang disebut TAL (Thermal Resistant Aluminium Alloy). Dalam kajian ini ada dua
bentuk TAL yang diteliti yaitu TAL+ dan TAL - Kata kunci : TAL, EC Grade, Alloy, KHA, TransmisiPendahuluan Latar Belakang
Di Indonesia, pemakaian jaringan tenaga listrik masih konduktor convensional yaitu jenis AAC atau dikenal juga dengan EC grade yang kemampuan daya hantarnya masih relative rendah, sedangkan kebutuhan akan tenaga listrik semakin meningkat, sehingga dengan meningkatnya kebutuhan akan energi listrik akan membuat penyaluran enegi listrik ke konsumen diperlukan penghantar yang baik yang memiliki daya hantar yang tinggi serta mampu untuk dialiri arus yang besar yang melebihi konduktor yang sekarang, untuk itu perlunya kita mengadakan perbaikan dibidang penghantar yang dapat dipergunakan dengan kemampuan yang handal serta tahan terhadap panas, maka dengan ini peneliti mengadakan kajian ulang terhadap kemampuan konduktor EC grade yang ada sekarang sebagai pembanding dari konduktor yang akan dibuat yaitu konduktor Aluminium Tahan Panas dengan nama TAL yaitu Thermal Aluminium dengan komposisi yang berbeda dari konduktor EC garde yang ada yaitu dengan menambah campuran dengan Zirconium sehingga mendapatkan sifat konduktor yang baru dan tahan terhadap panas yang tinggi.
Tujuan Penelitian a) Mengevaluasi konduktor EC grade (AAC) terhadap sifat fisiknya dan mekanik.
b) Menentukan bahan campuran terhadap Konduktor Aluminium yang baru.
c) Mempelajari sifat-sifat konduktor yang baru dan membandingkan terhadap yang konvensional.
Tinjauan Pustaka Aluminium Tahan Panas (TAL)
Sifat aluminium yang diharapkan adalah memliki daya tarik yang tinggi serta konduktivitasnya memenuhi standar internasional (IACS). Dan perlunya rancangan campuran yang harus diujikan di laboratorium sehingga konduktor ini benar-benar dapat diharapkan kemampuannya dimana Aluminium ini, dengan penambahan campuran terhadap Zirkonium serta campuran alloy yang lainnya seperti Zn dan Cu dengan komposisi yang sudah ditentukan. Dari hasil percobaan campuran yang dibuat dapat dilihat dari tabel pengujian pada hasil riset.
Hasil Riset
Dari pengujian tarik statis yang telah dilakukan untuk setiap sample dari kawat TAL dan EC Grade, dapat dilihat harga rata-rata kuat tarik dan kauat tarik sisa pada pemanasan 1 jam dari kawat TAL dan EC Grade pada table 1.1 dan grafik 1.1. Terlihat bahwa kuat tarik kawat EC Grade
2
dengan diameter yang sama. Kuat tarik rata-rata TAL adalah 18,28 kg/mm , sedangkan untuk EC 2 16,99 kg/mm . Bila kawat TAL+ dibandingkan dengan TAL-, ternyata kawat TAL+ Relative lebih 2 2 kuat yaitu 19,35 kg/mm untuk TAL+ dan 17,20 kg/mm untuk TAL-. Sedangkan Tabel 1.1 menunjukkan hasil pengujian kuat tarik pada berbagai temperature. Pada tebel 1.2 memperlihatkan kuat tarik masing-masing sample dan kuat tarik sisa.
Pada pemanasan 1 sampai 5 jam. Pada gambar 1.2 menunjukkan hasil pengujian kuat tarik pada temperature 230 C. Dari hasil pengujian komposisi terhadap kawat TAL, terdapat unsure FE berkisar antara 0,0125 sampai 0,157 % dan Si 0,035 sampai 0,05 %. Adanya Fe dapat meningkatkan kekuatan dari panduan aluminium, tetapi kadar Fe ini harus dijaga sesuai dengan persyaratan yang dibutuhkan material.
(Tesis UI oleh : Zulkifli)
Tabel 1.1 Rata-rata Tuat Tarik dan Kuat Tarik Sisa Kawat Tal dan EC Grade Pada Pemanasan
Selama 1 Jam Pada Berbagai Temperatur (3,2 mm)
2 TS RTS (Kg/mm ) pada temperatur T 2 NO Sampel (Kg/mm 90 150 200 230 250 275)
18.28
- 1 Kawat TAL
19.03
18.21
17.26
14.10
11.33
19.35 - (rata-rata) :
20.29
19.28
18.11
13.64
11.09 Kawat
17.20
17.76
17.14
16.41
14.57 11.58 - TAL + RE
2 Kawat TAL –
16.99
17.53
16.60
15.09
14.37 - - RE Kawat EC
Pengujian kuat tarik pada berbagai temperatur )
2
25 m
20 /m
1 kawat TAL g
15 k
(rata-rata) : ( k
10 ri
1 kawat tal+re ta
5 t a u
1 kawat tal-re k
)
5 m
90
15
20
23
25
27 m rts 2 kawat EC rts rts rts rts rts g/ (k ts suhu (c)
Gambar 1.1
Tabel 1.2.
Kuat Tarik (TS) dan Kuat Tarik Sisa (RTS) Kawat TAL dan EC Grade 3,2 mm Pada
Pemanasan 1-5 Jam Pada Temperatur 230 2 C.TS RTS (Kg/mm ) Pada Lama Pemasanan 2 No Sampel (Kg/mm ) (Jam )
1
2
3
4
5
1 Kawat 19.35 18.11 17.44
16.48
15.16
15.35 TAL + RE :
18.75
17.66 TH64
19.35
17.97 TH56
19.88
18.82 TH42
19.49
18.00 TH46
19.29
18.10
17.44
16.48
15.16
15.35 TH51
2 17.20 16.41 15.82
16.45
15.92
15.64 Kawat TAL +
17.45
16.40
15.23
16.03
15.02
14.41 RE :
17.51
16.34 TF02
16.64
16.48
16.40
16.87
16.83
16.87 TF03
3 TF04 16.99 14.36 14.82
14.59
14.22
14.40 Kawat EC :
17.06
14.74
14.21
14.21
14.23
14.67
16.92
14.10
15.63
14.95
14.16
14.68 H-04
16.98
14.24
14.63
14.63
14.25
13.87 H-74 G-496
(TS, tensile strength)
Pengujian Kuat Tarik Pada Temperatur 230
25
20 TAL+RE
15 KUAT TARIK TAL + RE (Kg/mm2)
10 Kawat EC
5
5
10 WAKTU (JAM)
Gambar 1.2
- (44,13 Kg/mm 2 ) lebih tinggi disbanding TAL- (42,30 Kg/mm 2 ) Nilai kekerasan kawat TAL yang sedikit lebih tinggi dapat disebabkan oleh adanya pengaruh pengerasan akibat pressipitasi. Pada TAL terbentuknya ZrA1 3 dikarenakan adanya penambahan Zr pada pembuatannya dan presipitat
3. TAL + TH42 42,17 43,23 (TAL) TH51 44,83 44,13 TH56 44,67 TH64 44,33 TH46 44,67 TAL – TF02 41,83 42,33 TF03 42,17 TF04 43,00 EC H74 42,83 42,30 H07 42,12 G496 41,94
Sampel Hv pada P=1 Kg (Kg/mm2) Rata-rata
50 100 200 300 SUHU k E K E R A S A N
40
30
20
10
2.
Kekerasan
No Sampel Hv pada P=1Kg Rata-rata (Kg/mm 2 ) 1.
tanpa pemanasan
Tabel 1.3 Harga Kekerasan Vickers Kawat TAL dan EC GradeHasil pengujian SEM dan difraksi electron pada TEM, menunjuukkan adanya presipitat ZrA1 3 yang relative tersebar merata pada matrik alumunium. Perbedaan kekerasan yang tidak terlalu besar antara TAL dan EC, kemungkinan disebabkan oleh pengaruh kadar Zr yang relatif rendah (dalam jumlah kecil). Pada TAL+ dan TAL- perbedaan ini dimungkinkan karena adanya variasi penambahan Zr serta unsur-unsur lain seperti Fe dan Si.
ZrA1 3 dapat berada pada daerah batas butir atau daerah subbutir .
Hasil pengujian kekerasan Vickers rata-rata kawat TAL adalah 43,23 Kg/mm 2 , sedikit lebih tinggi dari kawat kawat EC dengan kekerasan kawat 42,30 Kg/mm 2 . Sementara itu kekerasan TAL
Kekerasan yang diukur adalah kekerasan Vickers dan hasilnya ditampilkan pada tabel 1.3 dan gambar 1.3. Pada pengujian ini dilakukan pada setiap sample di tiga titik, kemudian dihitung harga rata-ratanya.
Harga Kekerasan Vickers Kawat TAL dan EC Grade tanpa pemanasan
Gambar 1.3 KesimpulanDengan penambahan zirconium (Zr) pada proses pembuatan kawat TAL membentuk presipitat ZrAl yang relatif tersebar merata pada matrik aluminium, yang memberikan 3 peningkatan kekuatan dan sifat tahan panas dari kawat TAL sehingga mampu dioperasikan pada suhu yang tinggi dengan KHA yang lebih besar jika dibadingkan dengan kawat EC yaitu mencapai 1,3 kali dari KHA kawat EC, Konduktivitas TAL + sedikit cenderung menurun jika dibandingkan dengan TAL – RE atau EC
Pengujian sifat tahan panas untuk kawat TAL dan EC dilakukan dengan mengukur kuat tarik kawat setelah dipanaskan pada suhu tertentu. Sifat tahan panas yang dinyatakan dalam persen adalah merupakan perbandingan antara kuat tarik kawat setelah dipanaskan pada suhu dan waktu tertentu dengan kuat tarik kawat sebelum dipanaskan.
Sifat tahan panas pada pemanasan 1 jam dengan suhu yang bervariasi dan sifat tahan panas dengan temperatur pemanasan 230 C. Dari Pengujian dengan variasi pemanasan pada suhu 230 diperoleh bahwa kekuatan kawat TAL lebih tinggi dibandingkan kawat EC. Nilai TR untuk TAL- ternyata lebih baik dibandingkan dengan TAL+. Kuat tarik untuk TAL- yang dipanaskan sampai 5 jam, masih diatas 90%, sedangkan untuk kawat TAL+ Nilai TR-nya pada pemanasan 2 jam sudah kecil dari 90%. Dengan pemanasan pada berbagai temperature ternyata TAL+ dan TAL- yang dipanaskan pada suhu 230 C masih tinggi nilai TR-nya. Hal ini dengan sifat tahan panasnya yang tinggi, maka kemampuan hantar arusnya kawat TAL akan lebih tinggi pula bila dibandingkan dengan kemampuan hantar arus EC Grade.
Dari hasil pengujian Thermal Resistant kawat TAL dan EC Grade terlihat jelas akan sifat tahan panas dari kawat TAL jauh lebih baik dari EC Grade. Hal ini ada hubungannya dengan penambahan Zikronium yang dapat meningkatkan suhu rekristalisasi yang dilaporkan oleh Harrington. THESIS UI (ZULKIFLI)
Daftar pustaka
Adyana, 1992, Kawat Penghantar Aluminium Tahan Panas (TAL), Karakteristik, dan Aplikasinya, PT. Sucaco dan PT. Supreme Alurodin, Jakarta Annual Book of ASTM Standards, 1985,Volume B.02.03.
Dedi Suhendri, 1996, Penelitian Terhadap Hubungan Sifat Mekanis Dengan Struktur Mikro
Konduktor Aluminium Tahan Panas , Universitas Indonesia, Jakarta
Inoue, 1970, 60% IACS Conductivity New Thermo-Resistant Aluminium Alloys Conductor for Transmission Line , UDC : 621-315.53-426:669.018.4. John E. Hatch, 1990, Aluminium:Properties and Physical Metallurgy, American Society for Metal, Ohio, USA K. Kawkami, M. Okuno, Ogawa, and K. Yoshida, 1991, Properties of Heat-Resistant Aluminium Alloys Conductor Overhead Power Transmission Line ”, Reprinted form Furukawa Review No.9. Mondolfo, L.F, 1976, Aluminium Alloys : Structure and Properties, Butterworth and Co.Ltd, London Smallman, R.E, 1991, Metalurgi Fisik Modern, Edisi Keempat Terjemahan, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta Zulkifli, 1997, Penelitian Kemampuan Hantar Arus Pada Konduktor Aluminium Tahan Panas, Tesis,Universitas Indonesia, Jakarta