PENGARUH JENIS BENTUK PENGADUK STIRRING
PENGARUH JENIS BENTUK PENGADUK STIRRING BLADE TERHADAP
KEHOMOGENAN DAN SIFAT MEKANIK KOMPOSIT Al-SiC DENGAN METODE
STIR CASTING TANPA PEMBASAHAN
Qomarul Hadi ; Mustaqim Isa Dullah
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sriwijaya
Jl.Raya Palembang – Prabumulih Km. 32 Kec. Indralaya Ogan Ilir 30662
E-mail :[email protected]
ABSTRAK
Pembuatan alumunium matrik Komposit (AMC) dengan berpengaut silikon karbida (SiC) 5% menggunkan
metode stir casting ,kecepatan putaran 750 rpm ,dengan memvariasikan jenis bentuk pengaduk stirring blade
yaitu single stirring blade,two stirring blade,three stirring blade, proses pencampuran penguat silikon karbida
dilakuakn pada kondisi semi solid agar tercapai kehomogenan pada alumunium matrik komposit (AMC),semkain
merata penyebaran partikel penguat SiC maka semkain baik sifak mekanik material ,seperti nilai impack rata-rata
unutk single stirring blade(4,282 joule),two stirring blade(5,769 joule),three stirring blade(3,653),dan untuk nilai
rata-rata kekuatan tegangan (σ) tarik nya yaitu.single stirring blade (73,61 N/mm²),two stirring blade
(83,91 N/mm²),three stirring blade(36,64 N/mm²),dan unutk rata-rata nilai regangan (ε) single stirring blade
4,3%,two stirring blade 4,6% dan three stirring blade 3,6 %.untul nilai rata-rata modulus elastisitas single stirring
blade 16,19 Gpa,two stirring blade 16,25 Gpa ,three stirrng blade 12,21 Gpa .setlah dilakuakn pengujian
strukutur mikro dapat dilihat penyebaran partikel silikon karbida pada alumunium matrik komposit dengan
pembesar lensa 20 kali pada variasi jenis pengaduk single stirring blade penguat SiC tidak tercampur merata yang
mengakibatkan banyak terjadinya prositas dan pengendapan SiC ,sedangkan unutk pengaduk two stirring blade
,partikel penguat SiC terjadi penyebara secara merata dan kehomogenan pada (AMC) dapat tercapai, pada jenis
pengaduk three stirring blade penguat partikel SiC tidak merata dikarenkan terjadi pengendapan pada daerah
tertentu yang akibat efek dari gaya setrifugal pada saat proses stir casting.
Kata kunci : Alumunium matriks komposit, stir casting,single stirring blade,two stirring blade,three stirring
blade.uji tarik,uji impack,struktur mikro.
mekanik matriks paduan (ulet dan tangguh) seperti
sifat almunium dan campuaran penguat silikon
karbida ( SiC ) yang memiki kekerasan yang tinggi.
Alumunium matrix composite ( AMC ),adalah salah
satu metode teknologi komposit yang banyak di
gunakan, dalam hal ini almunium merupakan
sebagai bahan utama matriks yang digunakan
dengan campuran silikon carbida ( SiC )
sebagai penguat. alumunium salah satu
logam yang banyak digunakan dalam industri,
aulumunium memiliki sifat ringan,tahan terhadap
korosi,dan mudah dibentuk.namun alumunium
memiliki kekuatan dan kekerasan yang rendah,dan
SiC jenis bahan keramik yang kelebihannya yaitu
dapat berikatan dengan alumunium dan tidak
menyebabkan
oksidasi
pada
logam
alumunium.Silikon carbida ( SiC ) merupakan salah
satu penguat ( reinforcment) yang di gunakan pada
metode stir casting (Yosia Samuel,2012), Pada
metode stir casting parameter yang berpengaruh
terhadap hasil coran adalah ukuran serbuk atau
partikel keramik, kemampuan dan ukuran impeler
pengaduk, temperatur logam cair, waktu
pengadukan, kecepatan pengadukan, kecepatan
pemakanan partikel ke dalam campuran secara
I.
Pendahuluan
Semakin berkembang nya ilmu pengetahuan
dan teknologi dalam dunia Industri khususnya dalam
bidang metalurgi,yang mana pada saat ini
membutuhkan jenis
material terbaru, dengan
pemanfaat limbah atau pun mengabungkan dua
material logam dengan material non logam seperti
mengunakan metode teknologi material komposit.
Dengan mengabungkan dua sifat material yang
berbeda membuat material komposit sangat banyak
digunakan pada industri,seperti industri pesawat
terbang, perkapalan,serta kebutuhan perlengkapan
aplikasi baru dalam industri otomitif, merupakan
salah satu contoh industri yang mengaplikasikan
material jenis terbaru dengan mengunakan material
yang memiliki sifat berdensitas rendah,kuat,tahan
karat,tahan terhadap keausan dan fatigue serta
ekonomis sangat efisien sebagai bahan baku untuk
industri.
Komposit merupakan bentuk material baru
yang dibuat dengan cara mengabungkan dua sifat
material atau lebih ,dengan mempertahankan sifat
karakteristiknya masing-masing yang berbeda.salah
satunya dengan menggunakan metode
metal
matriks composite ( MMC ), memadukan sifat
1
yang terdiri dari matrik berupa logam dan
paduannya yang diperkuat oleh bahan penguat
dalam bentuk continous fibre, whiskers, atau
particulate. Pembuatan metal matrix-composite
dapat dilakukan dengan beberapa metode antara
lain, powder metallurgy, diffusion bonding, liquid
phase sintering, squeeze infiltration dan stir casting
( Clyne.T.W,2001 ).
kontinyu dan dengan laju yang seragam, serta suhu
cetakan (Seo dan Kang, 1995).
2. Tinjauan Pustaka
2.1 Pengertian Komposit
Material komposit adalah merupakan sesauatu
material yang tebentuk dari kombinasi dua material
atau lebih, dengan tetap mempertahankan sifat
karakteristik
masing-masing
dari
material
pembentuknya.hal ini di sebabkan material–material
tersebut tidak saling melarutkan atau bercampur
secara sempurna. Pengertian lain komposit adalah
Material
komposit
merupakan
kombinasi
makroskopik dari dua atau lebih bahan yang
berbeda, tetapi memiliki ikatan antar keduanya.
Komposit digunakan tidak hanya untuk sifat
struktural benda, tetapi juga untuk listrik, termal,
tribologi, dan aplikasi di lingkungan. Material
komposit yang dihasilkan memiliki keseimbangan
sifat struktural yang lebih unggul dibanding bahan
utamanya (Callister, D.W.Jr., 2003)
Material komposit tersusun atas 2 (dua) bagian yang
berbeda yaitu matrik dan penguat. Matrik
merupakan fasa utama dan kontinyu, berfungsi
menahan fasa penguat dan meneruskan beban.
Sedangkan penguat merupakan fasa kedua dan
diskontinu yang dimasukkan kedalam matrik.
Matrik memiliki sifat ulet, sementara itu penguat
umumnya memiliki kekuatan lebih tinggi dari pada
matrik, sehingga disebut fasa penguat (reinforcing
phase). Sifat komposit tergantung dari beberapa
faktor yang mempengaruhi diataranya adalah jenis
material komposit yang digunakan, fraksi volume
penguat, dimensi dan bentuk penguat dan beberapa
variabel proses lainya.
2.2 Alumnium Matrik Komposit (AMC)
Merupakan salah satu metode teknologi
komposit yang banyak di gunakan, dalam hal ini
almunium merupakan sebagai bahan uatam matriks
yang digunakan dengan campuran silikon carbida (
SiC ), sebagai penguat.
alumunium salah satu logam yang banyak
digunakan dalam industri, aulumunium memiliki
sifat ringan,tahan terhadap korosi,dan mudah
dibentuk.namun alumunium memiliki kekuatan dan
kekerasan yang rendah,dan SiC jenis bahan keramik
yang kelebihan nya yaitu dapat berikatan dengan
alumunium dan tidak menyebabkan oksidasi pada
logam alumunium.Silikon carbida ( SiC )
merupakan salah satu penguat ( reinforcment)
,silikon carbida atau yang sring dikenal SiC memiki
kekerasan yang tinggi,sehingga dapat meningkatkan
sifat mekanis dari matriks pada saat pembuatan
komposit ( Yosia Samuel,2012).
Material komposit tersusun dari dua
fasa,satu disebut sebgai matriks dengan fase
countinous
dan
penguat
dengan
fasa
discontinous.terdapat 5 faktor umum dari penguat
yang mempengaruhi sifat material komoposit yaitu,
konsentrasi,bentuk,ukuran,distribusi,dan orientasi.
2.3 Silikon Karbida
Keramik mempunyai ikatan ionik yang tinggi,
keadaan sedemikian menyebabkan bahan ini
dikategorikan sebagai bahan yang bersifat kuat dan
rapuh. Selain material keramik bersifat rapuh, tetapi
juga mempunyai kelebihan, antara lain: koefisien
ekspansi termalnya rendah sehingga lebih tahan
terhadap kejut suhu. Ketahanannya pada suhu tinggi
merupakan sifat penting dan menjadi faktor utama
untuk dipertimbangkan dalam pemilihan bahan baru
keramik yang berkekuatan tinggi. Kelemahan dari
material keramik adalah sifat rapuhnya, sehingga
bila terjadi retak mikro, maka akan mudah menjalar
retakan tersebut dan dapat menyebabkan kerusakan
(failure).
Silikon karbida dengan formula SiC tergolong
salah satu jenis material keramik non oksida. SiC
membentuk struktur tetrahedral dari ikatan atom
karbon C dan atom Si. Material ini tergolong
material yang sangat keras dan tahan terhadap
abrasive. Serbuk keramik SiC ada dua macam, dapat
dibagi berdasarkan bentuknya, yaitu: partikulat dan
serabut (whiskers).
Senyawa SiC memiliki keunggulan diantara
logam keramik yang lain yaitu mudah berikatan dan
2.1.1 Klasifikasi Komposit
Komposit dapat digolongkan berdasarkan
bahan matriks yang digunakan yaitu:
a. Komposit matriks logam (Metal Matrix
Composite / MMCs), yaitu mempunyai
matriks
dari
logam
(aluminium,
magnesium, besi, kobalt, tembaga) dan
keramik tersebar (oksida, karbida) .
b. Komposit matriks polimer (Polimer Matrix
Composite / PMCs), yaitu jenis komposit
dengan matrik dari bahan polimer,
termoplastik (PVC, nylon, polysterene) dan
kaca tertanam, karbon, baja atau serat
kevlar.
c.
Komposit matriks keramik (Ceramics
Matrix Composite / CMCs), yaitu komposit
dengan matrik dari bahan keramik.
a. Metal Matrix Composite ( MMC )
Metal matrix composite (MMC) berasal
dari gabungan material berbahan dasar logam
dengan keramik. MMC bisa disebut juga material
2
poros blade sehingga mengerakan blade stirrer.
Posisi pengaduk yang tenggelam dalam lelehan
material 35% berada dibawah dan 65% material
berada diatasnya (Singla et,al., 2009).
tidak menyebabkan oksidasi pada logam Al.
Material-material keramik seperti Al2O3 dan ZrO2
juga relatif keras dan kuat, tetapi sulit berikatan
dengan logam Al. Adanya unsure oksigen juga dapat
menyebabkan oksidasi pada material komposit Al
[10]. Berikut ini beberapa penguat bentuk
particulate (p), whisker (w) dan chopped fibre (c).
2.5 Sifat Mekanis Material
Setelah menghasilkan spesimen dari
eksperimen perbandingan fraksi volume, bahan
komposit biasanya akan dilakukan beberapa
pengujian di antaranya pengujian beban, tarik,
tekan, geser atau lintang, lenturan, dan densitas
untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis dari bahan
yang di teliti. Namun pada penelitian ini hanya
difokuskan pada karakter yang dihasilkan oleh hasil
uji tarik, dan uji impact.
2.4
Stir Casting
Stir casting adalah proses pengecoran dengan
cara menambahkan suatu logam murni (biasanya
aluminium) dengan suatu unsur penguat, dengan
cara melebur logam murni tersebut kemudian logam
murni yang sudah mencair tersebut diaduk-aduk
secara terus menerus hingga terbentuk sebuah
pusaran, kemudian unsure penguat (berupa serbuk)
tersebut dicampurkan sedikit demi sedikit melalui
tepi dari pusaran yang telah terbentuk itu, Stir
casting adalah proses pengecoran dengan cara
menambahkan suatu logam murni (biasanya
aluminium) dengan suatu unsur penguat, dengan
cara melebur logam murni tersebut kemudian logam
murni yang sudah mencair tersebut diaduk-aduk
secara terus menerus hingga terbentuk sebuah
pusaran, kemudian unsure penguat (berupa serbuk)
tersebut dicampurkan sedikit demi sedikit melalui
tepi dari pusaran yang telah terbentuk itu.
2.5.1 Pengujian Struktur Mikro
Pengujian sturtuk mikro dilakukan
bertujuan untuk mengetahui penyebaran partikel
silikon karbida ( SiC ) pada saat proses stir casting
dimana Dalam proses penambahan partikel selama
pengadukan berlangsung, dapat mengakibatkan
material yang diaduk tersebut akan menggumpal
pada bagian-bagian tertentu yang disebabkan oleh
partikel yang tidak merata, Meratanya penyebaran
partikel penguat akan meningkatkan ikatan diantara
partikel SiC dan aluminium itu sendiri. Keberhasilan
penambahan partikel silikon karbida dalam paduan
matriks telah menunjukkan bahwa ikatan diantara
partikel silikon karbida dan sifat-sifat mekanik,
seperti: kekuatan tegangan dan kekerasan akan
meningkat secara signifikan.
2.5.1 Uji Tarik
Uji tarik adalah salah satu uji stress-strain
(stress straintest) untuk mencari tegangan dan
regangan yang bertujuan mengetahui kekuatan
bahan terhadap gaya tarik. Dalam pengujian tarik
ini, penulis membuat bentuk dan ukuran spesimen
sesuai dengan standar JIS Z2201
Mekanisme pengujian tarik dengan
menarik suatu bahan lalu kita akan segera
mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi
terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana
material itu bertambah panjang.
Gambar 2.1.Desaign alat stir casting
2.5 Jenis Pengaduk (Stirring Blade)
2.5.2 Pengujian Kekuatan Impak
Pengujian impact adalah suatu pengujian
yang digunakan bertujuan untuk mengetahui
kegetasan atau keuletan suatu bahan (spesimen)
yang akan diuji dengan cara pembebanan secara
tiba-tiba terhadap benda yang akan diuji secara
static.
Secara umum metode pengujian impak terdiri dari 2
jenis yaitu:
a.
Metode Charpy : Pengujian tumbuk
dengan meletakan posisi spesimen uji pada
tumpuan
dengan
posisi
horizontal/mendatar dan arah pembebanan
berlawanan dengan arah takikan.
a.Pengaadukan mekanik
Pada proses stir casting pengaduk kan
merupakan hal yang harus diperhatikan pada kondisi
matriks cair, pengadukan dilakukan guna
mengurangi terjadinya partikel keramik untuk
mengendap atau terapung, tergantung dari berat
jenisnya apakah lebih besar atau lebih kecil
dibanding matriks cair. Hal tersebut menyebabkan
distribusi partikel keramik tidak seragam. Pada
penelitian ini menggunakan pengadukan mekanik
dengan mengunakan motor listrik sebagai pengerak
dengan menggunakan belt sebagi penghubung pada
3
b.
Metode Izod : Pengujian tumbuk dengan
meletakkan posisi spesimen uji pada
tumpuan dengan posisi dan arah
pembebanan searah dengan arah takikan.
Pada tahapan ini penulis melakukan
persiapan bahan-bahan yang akan digunkan pada
penelitian ini yaitu: Alumunium daur ulang,silikon
karbida,
3.3 Diagram Alir Pembuatan Spesimen
Gambar 2.2. Ilustrasi pengujian impact dengan
metode charpy dan izod (Callister et al, 1940 )
III. Metodologi penelitian
3.1 Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.3. Diagram alir pembuatan spesimen
3.4Tahapan Persiapan Metode Penelitian
a. Mulai
Pada tahap pertama ini penulis melakukan
perincian,serta persiapan kelengkapan dengan
berkonsultasi terlebih dahulu dengan dosen
pembimbing skripsi.
b. Survei Lapangan
Survei lapngan yaitu penulis melakukan
survei lapangan untuk mendapatkan Alumunium
dan silikon karbida,serta pembuatan tungku
pengecoran,crusible, stirer ( Pengaduk) ,motor
listrik,belt,yang diperuntukan pada proses metode
stir casting.
a. Studi Literatur
Studi literatur yaitu penulis mencari
sumber referensi sebagi acuan penulis dalam
melakukan penelitian, dalam penelitian ini penulis
banyak mendapatkan sumber referensi dari berbagai
jurnal dan handbook.
b. Desaign Skema Proses Stir Casting
Desaign skema stir casting
penulis
merancang proses stir casting dan membuat rangka
dangan mengguna kan besi sebagai rangka utama
yang d las, motor listrik yang berfungsi sebagai
penggerak dihubung kan dengan menggunakan belt
pada poros blade guna menggerakan stirer sebagai
pengaduk pada saat pemaduan alumunium dengan
silikon karbida pada saat proses stir casting.
b. Pembuatan Cetakan
Cetakan dibuat menggunakanbahan plat
alumunium yang dibentuk sesuai ukuran standar JIS
Z 2201 Untuk pengujian tarik , Uji Impak dilakukan
dengan standar JIS Z 2201 dengan metode charpy.
c. Persiapan paduan
Gambar 3.1. Skema metode penelitian
3.2.Persiapan Alat Dan Bahan
a. Persiapan Alat
Persiapan alat yaitu penulis melakuakan beberapa
persiapan sebagai berikut:
1. Pembuatan Tungku Pengecoran
2. Pembuatan Crusible
3. Pembuatan Stir Casting
4. Pembuatan Stirring blade ( pengaduk )
5. Pembuatan Cetakan
6. Motor Listrik
7. Thermo Copel
8. Blower
9. Timbangan Digital
b. Persiapan Bahan
4
Pada tahapan ini dalam proses persiapan
paduan pada penelitian ini menggunakan fraksi
volume 5% silikon Karbida ( SiC ),dengan
campuran 95% Alumunium Pada tahapan ini dalam
proses persiapan paduan pada penelitian ini
menggunakan fraksi volume 5% silikon Karbida (
SiC ),dengan campuran 95% Alumunium
Cara menghitung massa Al dan SiC,dimana
diameter crusible 11 cm dan tinggi 18 cm:
�.� 2
Volume Crusible :
(3.1)
:
,
g.Proses Penuangan Pada Cetakan
Pada tahapan ini setelah proses pengecoran
dengan metode stir casting dan penambahan partikel
penguat silikon karbida dengan fraksi volume yang
telah ditentukan dan setelah diaduk dengan jenis
pengaduka kemudian alumunium cair yang suda di
campur silikon karbida dituangkan pada cetakan,
h. Penyesuaian Bentuk Specimen
Pada pembuatn spicimen setelah proses
pembuat komposit matrik logam berpenguat silikon
karbida ( SiC) dengan mengguna proses stir casting
,selanjut proses penuangan pada cetakan dengan
dimensi cetakan sesuai dengan ukuran standar untuk
pengujian tarik JIS Z2201 Untuk pengujian impak
dilakukan dengan standar JIS Z 2202
3.5.Pengujian Struktur Mikro
Pengujian sturtuk mikro dilakukan
bertujuan untuk mengetahui penyebaran partikel
silikon karbida ( SiC ) pada saat proses stir casting
dimana Dalam proses penambahan partikel selama
pengadukan berlangsung, dapat mengakibatkan
material yang diaduk tersebut akan menggumpal
pada bagian-bagian tertentu yang disebabkan oleh
partikel yang tidak merata, Meratanya penyebaran
partikel penguat akan meningkatkan ikatan diantara
partikel SiC dan aluminium itu sendiri. Keberhasilan
penambahan partikel silikon karbida dalam paduan
matriks telah menunjukkan bahwa ikatan diantara
partikel silikon karbida dan sifat-sifat mekanik,
seperti: kekuatan tegangan dan kekerasan akan
meningkat secara signifikan.
3.6 Tahapan Pengujian Tarik
Pengujian kekuatan tarik dengan menarik
suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaimana
bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan
mengetahui sejauh mana material itu bertambah
panjang. Alat eksperimen untuk uji tarik ini harus
memiliki cengkeraman (grip) yang kuat dan
kekakuan yang tinggi (highly stiff). Pengujian ini
didasarkan pada standar pengujian JIS Z2201
.t
.
2
.
18cm = 1709,73cm3
Dengan fraksi volume 5% SiC dan 95% Al jadi :
Al = 95% x 1709,73cm3 = 1624,2435 cm3
Massa jenis Al = 2,7 gr/cm3
�
Dimana , ρ =
�
(3.2)
�
m=: (2,7) . (1624,2435)
2,7 =
,
= 11840,73 gr
SiC = 5% x 1709,73cm3 = 85,4865 cm3
Massa jenis SiC = 2,9 gr/cm3
�
Dimana, , ρ =
(3.2)
2,9 =
�
8 , 8
�
m = (2,9) . (85,4865) =
247,91 gr
d.Proses Pengecoran Dengan Metode Stir Casting
proses
pengecoran
dengan
cara
menambahkan suatu logam murni (biasanya
aluminium) dengan suatu unsur penguat, dengan
cara melebur alumunium daur ulang tersebut
kemudian alumunium yang sudah mencair tersebut
diaduk-aduk secara terus menerus menggunakan
stirring blade hingga terbentuk sebuah pusaran,
kemudian unsur penguat partikel SiC tersebut
dicampurkan sedikit demi sedikit melalui tepi dari
pusaran yang telah terbentu
e.Proses Percampuran Paduan
Setelah tahanpan persiapan paduan
komposisi
komposit,selanjutnya
proses
percampuran
paduan,terlbih
dahulu
95%
alumunium dilebur pada kisaran temperatur 610° C750°C,kemudian masukan 5% silikon karbida yang
terlebih dahulu kita panas kan.setelah komposis
suda kita masukan dalam cruisible ,diaduk dengan
mengguna pengaduk yang pada skema proses stir
casting
f. Proses Pengadukan
Proses Pengadukan di lakukan agar penyebaran
partikel penguat silikon karbida dapat terdistribusi
dengan merata serta menceggah terjadinya
pengendapan pada saat proses pengecoran ,proses
pengadukan dilakuakn dengan cara menggunakan
jenis bentuk pengaduk diantaranya:
1. Single Stirring blade
2. Two Stirring blade
3. Three stirring balde
Gambar 3.6.Dimensi Specimen Uji Tarik JIS Z2201
3.7Tahapan Pengujian Impak
Pengujian impact pada penelitian ini dilakukan
dengan menggunakan mesin Charpy Impact Testing
Machine. Bahan kompositpada pengujianimpact
dibuat dengan bentuk dan ukuran mengacu pada
standar uji JIS Z 2202
Adapun langkah-langkah pengujian impact tipe
charpy ini adalah sebagai berikut :
a. Meletakkan benda uji di tempat benda uji pada
mesin uji impact. Penempatan benda uji harus
benar-benar berada pada posisi tengah dimana
5
d.
e.
f.
E RATA-RATA /J
c.
7
6
5
4
3
2
1
0
5,769
4,282
single stirring
blade
3,653
two stirring
blade
three stirring
blade
JENIS BENTUK PENGADUK STIRRING BLADE
Gambar 4.1. Grafik hubungan antara nilai energi
impact( E ) rata-rata dengan variasi Jenis Bentuk
Pengaduk stirring blade
0,08
0,072
0,07
W Rata-Rata J/mm
b.
pisau pada pendulum berada sejajar dengan
takikan benda tersebut.
Kemudian menyetel posisi jarum penunjuk
pada 0º.
Lalu
mengangkat
pendulum
sampai
membentuk sudut 90º dengan cara memutar
berlawanan arah jarum jam secara perlahanlahan.
Setelah itu melepaskan pendulum untuk
mengayun dan mematahkan benda ujisehingga
terjadi deformasi.
Setelah patah, hasil data yang ditunjukkan oleh
jarum penunjuk pada busur derajat dicatat.
Dari
data
pengujian
yang
telah
diperolehdilakukan
perhitungan,
yaitu
menghitung besarnya usaha (E) dengan rumus
(4),(5),(6) dan harga impact (W)dengan rumus
(7).
0,06
0,05
0,04
3.8 Analisa dan Pengolahan Data
Setelah semua pengujian selesai, data-data
yang ada disusun dan kemudian diolah untuk
menganalisa kekuatan tarik, kekuatan impak.
Selanjutnya data hasil perhitungan disusun dalam
bentuk tabel kemudian ditampilkan dalam bentuk
grafik.
0,0535
0,0456
0,03
0,02
0,01
0
Single stirring blade
two stirring blade
three stirring blade
Jenis Bentuk Stirring Blade
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara nilai energi
impact per satuan luas (W) rata-rata dengan variasi
jenis bentuk pengadukan stirring blade
3.9 Perencanaan Tempat dan Waktu Penelitian
Waktu pelaksanaan pengumpulan data
direncanakan dari tanggal September s/d
Desember 2014 di Laboratorium Metalurgi Teknik
Mesin Unsri dan PT. Pusri Palembang.
Dari hasil pengujian impack yang telah
dilakukan maka dapat dianalisa perbandingan ratarata energi impack ( E ) dan rata-rata energi impack
persatuan luas ( W ) pembuatan alumunium matrik
komposit dengan penguat silikon karbida ( SiC )
dengan varisi bentuk pengaduk stirring bladde, pada
variasi jenis bentuk pengaduk Single stirring blade
yaitu 4,282 Joule , untuk two stirring blade yaitu
5,769 joule ,sedang kan jenis bentuk pengaduk three
stirring blade yaitu 3,653 jolue, Energi impact (E)
rata-rata tertinggi yaitu sebesar 5,769 J/mm² yang
diperoleh dari jenis bentuk pengaduk two stirring
blade, Sedangkan harga impact ( E ) rata-rata
terendah yaitu 3,653 joule sebesar yang diperoleh
jenis bentuk pengaduk three stirring blade.
Untuk harga ( w ) impack rata-rata yang
didapat dari perbandingan variasi jenis bentuk
pengaduk stirring blade ,single stirring 0,0535
joule/mm² ,two stirring blade 0,072 joule/mm², three
stirrring blade 0,0456 jolue/mm². untuk harga
impack ( w ) rata-rata terbesar yaitu 0,072 joule/mm
yang diperoleh dari jenis bentuk pengaduk two
stirring blade,sedang kan unutk harga impack ( w )
rata-rata terenda yaitu 0,0456 yang diperoleh dari
jenis pengaduk three single blade.
Dari gambar 4.3 dan 4.4 grafik
hubungan antara nilai energy impack (E) dan haraga
impack (w) rata-rata dengan variasi jenis bentuk
pengaduk stirring blade, alumunium matrik
komposit dengan penguat silikon karbida (SiC)
IV. Analisa Data dan Pembahasan
Pembuatan material komposit dengan
matrik alumunium menggunakan silikon karbida
sebagai penguat dilakukan dengan menggunakan
metode stir casting untuk pencampuran bahan
.Sampel yang sudah siap kemudian dilakukan
pengujian, seperti : pengujian tarik, penguian impact
.struktur mikro
4.1.Hasil Pengujian Impack
Pengujian impack dilakuakn dalam penelitian ini
menggunkan metode charpy dengan sudut ayunan (
α ) sebesar 90 ͦ .pengujian ini bertujuan untuk
mengetahui kegetasan atau keuletan spesimen hasil
pengecoran komposit matrik alumunium dan
campuran silikon karbida 5 %, Dengan
manggunakan spesimen berbentuk dan memiliki
ukuran pengacu pada standar uji JIS Z 2202
memakai mesin Charpy Impact Testing Machine
dimana P = Berat palu (25,68 kg) = (25,68 kg x 9,81
m/s = 251,921 N, D = Jarak dari pusat sumbu palu
ke pusat grafitasi (0,649 m), Ai = luas penampang
dibawah takikan = 80 mm2, α = sudut angka palu
(900), dan θ = sudut ayunan setelah palu mengenai
specimen.
6
kekauatan tarik nya akan semkain besar .dan juga
pada gambar 4.4 menunjukan bahwa semakain tidak
merata
penyebaran
partikel
SiC
akan
mengakibatkan penurunan nilai kekuatan tarik dari
sebelumnya. nilai regangan (ε) rata-rata alumunium
matrik komposit dengan berpunguat silikon karbida
(SiC) didapatkan nilai regangan rata-rata untuk
variasi jenis bentuk pengaduk single stirring blade
yaitu sebesar 4 % untuk variasi jenis bentuk
pengaduk two stirring blade yaitu sebesar 5% , untuk
variasi three stirring blade matrik yaitu sebesar 3,6
% Nilai tegangan rata-rata tertinggi diperoleh dari
variasi jenis bentuk two stirring blade yaitu sebesar
5 % sedangkan nilai regangan rata-rata terendah
diperoleh dari variasi three stirring blade % yaitu
sebesar 3,6 %.
Dari gambar 4.4 merupakn hubungan
grafik regangan rata-rata dan perbandingan variasi
jenis bentuk pengaduk stirring blade pada proses
pembuatan alumunium matrik komposit dengan
penguat silikon karbida (SiC) dengan metode stir
casting,menjelaskan bahwa variasi jenis bentuk
pngaduk stirring blade dapat mempengaruhi
penyebaran partikel silikon karbida (SiC) sebagai
penguat yang mempengaruhi terhadap regangan
yang terjadi .dan juga terhadap pertambhan panjang
(∆L),pada alumunium matrik komposit (AMC)
dengan penguat silikon karbida (SiC). Namun dari
gambar 4.4 menunjukan bahwa pengguna pengaduk
three stirring blade pada proses stir casting
mengakibat terjadinya penurunan nilai regangan
dari sebelumnya.
4.3 Struktur Mikro Komposit Al-SiC
a.Jenis Pengaduk Singel Stirring Blade
dijelaskan bahwa jenis bentuk pengaduk stirring
blade pada proses alumunium matrik komposit
berpenguat silikon karbida (SiC) berpengaruh pada
proses penyebaran partikel SiC pada proses stir
casting,dengan kecepatan putaran pengaduk konstan
750 rpm,dengan menggunkan jenis pengaduk two
stirring blade pada proses stir casting penyebaran
partikel SiC lebih merata serta nilai haraga energy
impack dan harga impack rata-rata yang lebih besar
di banding kan dengan menggunkan jenis pengaduk
single stirring,three stirring blade. Dari penelitian ini
dapat diperoleh jenis pengaduk two stirring blade
lebih baik digunakan pada proses stir casting untuk
penyebaran partikel SiC yang lebih merata pada
pembuat alumunium matriks komposit.dengan
penyebaran SiC yang merata maka akan meninggkat
kan nilai harga energy impack.
4.2.Hasil Pengujian Tarik Komposit Al-SiC
Chart Title
100
80
60
40
20
0
73,61
16,19
4,3
Single
Stirring
Blade
83,91
16,25
5
Two
Stirring
blade
36,64
3 12,21
Three
Stirring
Blade
Tegangan(σ)rata-rata
Regangan(ε)rata-rata
Modulus(E)rata-rata
Berdasarkan
hasil
pengujian
dan
pengelolahan data uji tarik material alumunium
matrik komposit dengan variasi jenis bentuk
pengaduk stirring blade pada proses stir casting
diperoleh tegangan (σ) rata-rata pada tabel 4.4 untuk
variasi jenis pengaduk single stirring blade yaitu
73,61N/mm², jenis bentuk pengaduk two stirring
blade yaitu 83,91/mm², jenis bentuk pengaduk three
stirring blade yaitu 36,64 N/mm².untuk nilai
tertinggi tegangan rata-rata diperoleh jenis bentuk
pengaduk two stirring blade yaitu sebesar 83,91
N/mm²,sedangkan untuk nilai tegangan rata-rata
terendah diperoleh dari variasi jenis bentuk
pengaduk three stirring blade yaitu 36,64 N/mm²
Hasil pengujian tarik seperti yang
tercantum pada tabel 4.4 menunjukan bahwa jenis
bentuk pengaduk stirring blade berpengaruh
terhadap penyebaran partikel silikon karbida (SiC)
sebagai penguat komposit matrik alumunium yang
berpengaruh terhadap kekuatan tarik material
alumunium matrik komposit berpenguat silikon
karbida (SiC),semkin merata penyebaran partikel
silikon karbida (SiC)pada alumunium matrik
komposit maka nilai tegangan(σ)
rata-rata
Struktur makro permukaan
Patah komposit Al-SiC
struktur mikro komposti AlSiC
(a)Struktur mikro penyebaran (b)struktur mikro
Partikel SiC titik a ,penyebaran Partikel SiC titik b
7
berwarna hitam yang tersebar secara
merata., dengan penyebaran partikel yang
merata sehingga diperoleh kehomogenan
komposit Al-SiC.
c.Three stirring blade
Struktur mikro penyebaran partikel SiC titik c
Gambar 4.3 struktur mikro penyebaran partikel SiC
komposit Al-SiC pada titik (a),(b),(c).
1. Terlihat pada gambar struktur mikro diatas
untuk jenis pengaduk single stirring blade
pada titik (a )terlihat terjadi pengendapan
SiC dikarenakan distribusi partikel SiC
pada komposit Al-SiC tidak merata.
2. Penggumpalan
SiC
diakibatkan
pengadukan partikel pada saat pengecoran
alumunium pada proses stir casting.
b.Jenis Pengaduk Two Stirring Blade
Struktur makro patahan
Komposit Al-SiC
struktur mikro komposit
komposit Al-SiC
(a)struktur mikro penyebaran (b)struktur mikro
SiC pada titik a , penyebaran SiC titik b
Struktur makro patahan
Komposit Al-SiC
struktur mikro komposit AlSiC
Struktur mikro penyebaran SiC titik c
Gambar4.5 struktur mikro penyebaran SiC pada
titik(a),(b),(c).
1. Terlihat pada gambar struktur mikro
dengan pengaduk three stirring blade
terjadi penyebaran partikel SiC yang
merupakan sebagai penguat Alumunium
matrik komposit yang tidak merata
,ditunjukan butir berwaran hitam ,pada titik
(a),(b),(c).
Semkain merata penyebaran partikel yang terjadi
pada alumunium matrik komposit (AMC)
berpenguat SiC dengan metode stir casting maka
semakain besar terjadinya kehomogenan pada
alumunium matrik komposit,dengan variasi jenis
bentuk pengaduk stirring blade.
Pada gambar permukaan patah untuk jenis
pengaduk(a)single stirring blade terjadinya ketidak
merataan partikel penguat SiC dimana terjadi
pengendapan SiC pada daerah tertentu dan juga
banyak terjadi porositas yang mengakibatkan
material tersebut memiliki sifat getas tidak terlalu
ulet.
Untuk permukaan patah variasi jenis bentuk
pengaduk two stirring blade,partikel penguat SiC
(a)Strukturmikro penyebaran(b)strukturmikro penyebaran
SiC titik a
SiC pada titik b
(c) struktur mikro penyebaran SiC titik c
Gambar 4.4Struktur mikro penyebaran SiC pada
titik(a),(b),(c).
1.
Pada gambar struktur mikro untuk jenis
pengaduk two stirring blade pada titik
(a),(b).(c),terlihat bahwa SiC terdistribusi
secara merata pada alumunium matrik
komposit,ditunjukkan
dengan
butir
8
Ahmad Zamheri.(2011),” Pengaruh Wakrtu Stirring
,Fraksi Volume,dan Ukuran Besar Butir
partikel SiC Terhadap Kekerasan MMC Al
6061–SiC Dengan Sistem Stir Casting”. Vol
3, No 2.
Ajiriyanto, M.k.(2010),”
Fabrikasi Komposit
Al/Al2O3(p) Coated dengan Metode Stir
Casting dan Karakterisasinya “. Master
Thesis, Departemen Teknik Metalurgi dan
Material”. Universitas Indonesia, Depok.
Arman. ( 2006 ),” Pengaruh Kecepatan Pengadukan
Dan Penambahan Persentase Magnesium
Terhadap Karakteristik Paduan Al-Mg +
Al2O3 Hasil Stir Casting ”. Tesis Jurusan
Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas
Teknik Universitas Indonesia.
Bhushan, R.K. and Kumar, S. (2011), “Influence of
SiC particles distribution and Weight
percentage on 7075 Al alloy”, Journal of
Materials Engineering and Performance,
Volume 20(2) March 2011, 317 – 323.
Callister
William
D
and
David
G
Rethwisch.(1940),” Materials Science and
Engineering an Introduction- 8th edition,
United States of America.Gibson O.F.
“Principles
of
Composite
Material
Mechanics”.
McGraw-HillInternational
Editional Editions. USA.
Clyne, T.W.(2001),” Metal Matrix Composites :
Matrices and Processing”. University of
Cambrige, UK.
Callister, D.W.Jr(2003),” Materials Science and
Engineering An Introduction. Sixth
Edition. John Wiley & Sons, Inc.
Gibson O.F.(1994), “Principles of Composite
Material
Mechanics”.
McGrawHillInternational EditionalEditions. USA.
Hashim, J.(2001), “ The Production of Cast Metal
Matrix Composite by A Modified Stir
Casting Method”, Jurnal Teknologi,
Universiti Teknologi Malaysia, vol. 35, pp.
9-20.
Khumar, G.B Veeresh et.al.(2010), “ Studies on
Al6061-SiC and Al7075-Al2O3 Metal
Matrix Composite, Journal of Minerals and
Materials
Characterization
And
Engineering,” Vol.9 No.1, pp 43-55.
Lestari, F.P.(2008), ” Pengaruh Temperatur Sinter
dan Fraksi Volume Penguat
Al2O3
Terhadap Karakteristik Komposit Lamina
Hibrid Al/SiC-Al/Al2O3 Produk Metalurgi
Serbuk,”Master
Thesis,
Departemen
Teknik Metalurgi dan Material, Universitas
Indonesia, Depok.
Laboratorium Metallurgy Jurusan Teknik Mesin
Universitas Sriwijaya.(2006), "Panduan
Pengujian Mekanik dan Metalurgy".
Moraes, E.E.S., Grace, M.L.A and Cairo,
C.A.A.(2006) ,” Study of Alumunium Alloys
Wettability on SiC Perform,” Congresso
pada alumunium matrik komposit (AMC) lebih
merata yang mana terlihat pada gamabr
diatas,dengan semkin merata nya penyeberan
partikel SiC maka meterial tersebut keuletan nya
semkin meningkat,
Pada permukaan patah variasi jenis bentuk
pengaduk three stirring blade dengan terjadi
ketidak merataan paertikel penguat SiC tidak
terdespersi secara merata akibat adanya efekdari
gaya sentrifugal pengadukan didalam crusible yang
mengakibatkan material bersifat getas,dan tidak
ulet.
5.kesimpulan Dan Saran
5.1 Kesimpulan
1.
2.
3.
4.
Proses pembutan alumunium matrik
komposit (AMC) dengan berpenguat
partikel silikon karbida (SiC) pada kondisi
semi solid pada temperatur 610 ͦ sampai
750 ͦ tanpa pembasahan dapat dilakukan.
Dengan menggunkan jenis pengaduk two
stirring blade pada proses stir casting maka
penyebaran partikel semkain merata dan
kehomogenan
Alumunium
matrik
komposit dapat tercapai dibandingkan
dengan jenis pengaduk single stirring
blade,three stirring blade,seperti terlihat
pada gambar Struktur mikro dan juga
permukaan patah nya.
Semkin merata SiC pada alumunium
matrik komposit maka semkin meningkat
nya kekutan tarik dan juga kekuatan
impack,untuk nilai rata-rata kekuatan tarik
tegangan (σ) single stirring blade (6,3635
N/mm²),
Two
stirring
blade
(6,8289N/mm²),three
stirring
blade
(4,8592N/mm²),untuk
nilai
rata-rata
kekuatan impack (E),single stirring
blade(4,282 joule),
two stirring blade (5,769joule),three
stirring blade (3,653 joule).
Pembasahan yang tidak sempuran pada
alumunium matrik komposit menyebabkan
terjadinya penggumpalan SiC ,sehingga
partikel silikon karbida tidak terdistribusi
secara merata.
5.2 Saran
Pada proses pembuatan alumnium matrik komposit
(AMC) harus diperhatikan keadan pada saat
pengecoran alumunium ,apa bila proses
pencampuran SiC di lakuakn pada saat alumunium
mencapai titik liquiditas maka SiC tidak akan
tercampur karena tanpa pembasahan atau tanpa
menggunakan Mg.
Daftar pustaka
Anon.(2001),” ASM Handbook. Composites”, Vol.
21, ASM International, Cleveland
Ohio,2001.
9
Brasilero de Engenharia e Ciencia dos
Materiais, Brazil.
Prabu, S.B, Karunamoorthy, L., Kathiresan, S., and
Mohan, B.(2006), ”Influence of stirring
speed and stirring time on distribution of
particles in cast metal matrix composite”,
Journal of Materials Processing Technology,
171, 268–273.
Shubham Mathur, Alok Barnawal.(2003),”Effect of
Process Parameter of Stir Casting on Metal
Matrix Composites,”Volume 2 International
Journal of Science and Research (IJSR) ISSN
(Online): 2319-7064.
Suyanto.(2013), ”Analisa Ketangguhan Komposit
Alumunium Berpenguat Serbuk,”SiC Jurnal
SIMETRIS, Vol 6 No 1, ISSN: 2252-4983.
Singla, M., Singh, L., and Chawla, V, ”Study of
wear properties of Al-SiC
composites”, Journal of Minerals &
Materials
Characterization
&
Engineering, Vol. 8, No.10,813-819.2006.
Sumsun Naher.(2004),”Examination Of The stir
Casting Method To Produce AlSiC Composite”,
S. Wilastari,AP. Bayuseno,S. Nugroho.(2011),”
Variasi Kecepatan putaran Dalam Metode
Stir casting Terhadap Densitas Dan
Porositas Al-SiC Untuk Aplikasih Blok
Rem Kereta Api “, Vol. 7, No. 2, Oktober
2011 : 31- 35.
Sadi, Viktor Malau, M. Waziz Wildan,
Suyitno.(2014),”
Analisa
Pengaruh
Kandungan
SiC,Temperatur
Cairan,Kecepatan Putaran,Dan Durasi
Waktu Pengadukan Pada Kekuatan Tarik
Komposit”, Al-SiC Vol. 16, No. 1,7−13.
Yosia Samuel.(2004),” Karaterisitik Komposit
Alumunium AC8H Dengan Proses
Stir Casting”,
10
KEHOMOGENAN DAN SIFAT MEKANIK KOMPOSIT Al-SiC DENGAN METODE
STIR CASTING TANPA PEMBASAHAN
Qomarul Hadi ; Mustaqim Isa Dullah
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sriwijaya
Jl.Raya Palembang – Prabumulih Km. 32 Kec. Indralaya Ogan Ilir 30662
E-mail :[email protected]
ABSTRAK
Pembuatan alumunium matrik Komposit (AMC) dengan berpengaut silikon karbida (SiC) 5% menggunkan
metode stir casting ,kecepatan putaran 750 rpm ,dengan memvariasikan jenis bentuk pengaduk stirring blade
yaitu single stirring blade,two stirring blade,three stirring blade, proses pencampuran penguat silikon karbida
dilakuakn pada kondisi semi solid agar tercapai kehomogenan pada alumunium matrik komposit (AMC),semkain
merata penyebaran partikel penguat SiC maka semkain baik sifak mekanik material ,seperti nilai impack rata-rata
unutk single stirring blade(4,282 joule),two stirring blade(5,769 joule),three stirring blade(3,653),dan untuk nilai
rata-rata kekuatan tegangan (σ) tarik nya yaitu.single stirring blade (73,61 N/mm²),two stirring blade
(83,91 N/mm²),three stirring blade(36,64 N/mm²),dan unutk rata-rata nilai regangan (ε) single stirring blade
4,3%,two stirring blade 4,6% dan three stirring blade 3,6 %.untul nilai rata-rata modulus elastisitas single stirring
blade 16,19 Gpa,two stirring blade 16,25 Gpa ,three stirrng blade 12,21 Gpa .setlah dilakuakn pengujian
strukutur mikro dapat dilihat penyebaran partikel silikon karbida pada alumunium matrik komposit dengan
pembesar lensa 20 kali pada variasi jenis pengaduk single stirring blade penguat SiC tidak tercampur merata yang
mengakibatkan banyak terjadinya prositas dan pengendapan SiC ,sedangkan unutk pengaduk two stirring blade
,partikel penguat SiC terjadi penyebara secara merata dan kehomogenan pada (AMC) dapat tercapai, pada jenis
pengaduk three stirring blade penguat partikel SiC tidak merata dikarenkan terjadi pengendapan pada daerah
tertentu yang akibat efek dari gaya setrifugal pada saat proses stir casting.
Kata kunci : Alumunium matriks komposit, stir casting,single stirring blade,two stirring blade,three stirring
blade.uji tarik,uji impack,struktur mikro.
mekanik matriks paduan (ulet dan tangguh) seperti
sifat almunium dan campuaran penguat silikon
karbida ( SiC ) yang memiki kekerasan yang tinggi.
Alumunium matrix composite ( AMC ),adalah salah
satu metode teknologi komposit yang banyak di
gunakan, dalam hal ini almunium merupakan
sebagai bahan utama matriks yang digunakan
dengan campuran silikon carbida ( SiC )
sebagai penguat. alumunium salah satu
logam yang banyak digunakan dalam industri,
aulumunium memiliki sifat ringan,tahan terhadap
korosi,dan mudah dibentuk.namun alumunium
memiliki kekuatan dan kekerasan yang rendah,dan
SiC jenis bahan keramik yang kelebihannya yaitu
dapat berikatan dengan alumunium dan tidak
menyebabkan
oksidasi
pada
logam
alumunium.Silikon carbida ( SiC ) merupakan salah
satu penguat ( reinforcment) yang di gunakan pada
metode stir casting (Yosia Samuel,2012), Pada
metode stir casting parameter yang berpengaruh
terhadap hasil coran adalah ukuran serbuk atau
partikel keramik, kemampuan dan ukuran impeler
pengaduk, temperatur logam cair, waktu
pengadukan, kecepatan pengadukan, kecepatan
pemakanan partikel ke dalam campuran secara
I.
Pendahuluan
Semakin berkembang nya ilmu pengetahuan
dan teknologi dalam dunia Industri khususnya dalam
bidang metalurgi,yang mana pada saat ini
membutuhkan jenis
material terbaru, dengan
pemanfaat limbah atau pun mengabungkan dua
material logam dengan material non logam seperti
mengunakan metode teknologi material komposit.
Dengan mengabungkan dua sifat material yang
berbeda membuat material komposit sangat banyak
digunakan pada industri,seperti industri pesawat
terbang, perkapalan,serta kebutuhan perlengkapan
aplikasi baru dalam industri otomitif, merupakan
salah satu contoh industri yang mengaplikasikan
material jenis terbaru dengan mengunakan material
yang memiliki sifat berdensitas rendah,kuat,tahan
karat,tahan terhadap keausan dan fatigue serta
ekonomis sangat efisien sebagai bahan baku untuk
industri.
Komposit merupakan bentuk material baru
yang dibuat dengan cara mengabungkan dua sifat
material atau lebih ,dengan mempertahankan sifat
karakteristiknya masing-masing yang berbeda.salah
satunya dengan menggunakan metode
metal
matriks composite ( MMC ), memadukan sifat
1
yang terdiri dari matrik berupa logam dan
paduannya yang diperkuat oleh bahan penguat
dalam bentuk continous fibre, whiskers, atau
particulate. Pembuatan metal matrix-composite
dapat dilakukan dengan beberapa metode antara
lain, powder metallurgy, diffusion bonding, liquid
phase sintering, squeeze infiltration dan stir casting
( Clyne.T.W,2001 ).
kontinyu dan dengan laju yang seragam, serta suhu
cetakan (Seo dan Kang, 1995).
2. Tinjauan Pustaka
2.1 Pengertian Komposit
Material komposit adalah merupakan sesauatu
material yang tebentuk dari kombinasi dua material
atau lebih, dengan tetap mempertahankan sifat
karakteristik
masing-masing
dari
material
pembentuknya.hal ini di sebabkan material–material
tersebut tidak saling melarutkan atau bercampur
secara sempurna. Pengertian lain komposit adalah
Material
komposit
merupakan
kombinasi
makroskopik dari dua atau lebih bahan yang
berbeda, tetapi memiliki ikatan antar keduanya.
Komposit digunakan tidak hanya untuk sifat
struktural benda, tetapi juga untuk listrik, termal,
tribologi, dan aplikasi di lingkungan. Material
komposit yang dihasilkan memiliki keseimbangan
sifat struktural yang lebih unggul dibanding bahan
utamanya (Callister, D.W.Jr., 2003)
Material komposit tersusun atas 2 (dua) bagian yang
berbeda yaitu matrik dan penguat. Matrik
merupakan fasa utama dan kontinyu, berfungsi
menahan fasa penguat dan meneruskan beban.
Sedangkan penguat merupakan fasa kedua dan
diskontinu yang dimasukkan kedalam matrik.
Matrik memiliki sifat ulet, sementara itu penguat
umumnya memiliki kekuatan lebih tinggi dari pada
matrik, sehingga disebut fasa penguat (reinforcing
phase). Sifat komposit tergantung dari beberapa
faktor yang mempengaruhi diataranya adalah jenis
material komposit yang digunakan, fraksi volume
penguat, dimensi dan bentuk penguat dan beberapa
variabel proses lainya.
2.2 Alumnium Matrik Komposit (AMC)
Merupakan salah satu metode teknologi
komposit yang banyak di gunakan, dalam hal ini
almunium merupakan sebagai bahan uatam matriks
yang digunakan dengan campuran silikon carbida (
SiC ), sebagai penguat.
alumunium salah satu logam yang banyak
digunakan dalam industri, aulumunium memiliki
sifat ringan,tahan terhadap korosi,dan mudah
dibentuk.namun alumunium memiliki kekuatan dan
kekerasan yang rendah,dan SiC jenis bahan keramik
yang kelebihan nya yaitu dapat berikatan dengan
alumunium dan tidak menyebabkan oksidasi pada
logam alumunium.Silikon carbida ( SiC )
merupakan salah satu penguat ( reinforcment)
,silikon carbida atau yang sring dikenal SiC memiki
kekerasan yang tinggi,sehingga dapat meningkatkan
sifat mekanis dari matriks pada saat pembuatan
komposit ( Yosia Samuel,2012).
Material komposit tersusun dari dua
fasa,satu disebut sebgai matriks dengan fase
countinous
dan
penguat
dengan
fasa
discontinous.terdapat 5 faktor umum dari penguat
yang mempengaruhi sifat material komoposit yaitu,
konsentrasi,bentuk,ukuran,distribusi,dan orientasi.
2.3 Silikon Karbida
Keramik mempunyai ikatan ionik yang tinggi,
keadaan sedemikian menyebabkan bahan ini
dikategorikan sebagai bahan yang bersifat kuat dan
rapuh. Selain material keramik bersifat rapuh, tetapi
juga mempunyai kelebihan, antara lain: koefisien
ekspansi termalnya rendah sehingga lebih tahan
terhadap kejut suhu. Ketahanannya pada suhu tinggi
merupakan sifat penting dan menjadi faktor utama
untuk dipertimbangkan dalam pemilihan bahan baru
keramik yang berkekuatan tinggi. Kelemahan dari
material keramik adalah sifat rapuhnya, sehingga
bila terjadi retak mikro, maka akan mudah menjalar
retakan tersebut dan dapat menyebabkan kerusakan
(failure).
Silikon karbida dengan formula SiC tergolong
salah satu jenis material keramik non oksida. SiC
membentuk struktur tetrahedral dari ikatan atom
karbon C dan atom Si. Material ini tergolong
material yang sangat keras dan tahan terhadap
abrasive. Serbuk keramik SiC ada dua macam, dapat
dibagi berdasarkan bentuknya, yaitu: partikulat dan
serabut (whiskers).
Senyawa SiC memiliki keunggulan diantara
logam keramik yang lain yaitu mudah berikatan dan
2.1.1 Klasifikasi Komposit
Komposit dapat digolongkan berdasarkan
bahan matriks yang digunakan yaitu:
a. Komposit matriks logam (Metal Matrix
Composite / MMCs), yaitu mempunyai
matriks
dari
logam
(aluminium,
magnesium, besi, kobalt, tembaga) dan
keramik tersebar (oksida, karbida) .
b. Komposit matriks polimer (Polimer Matrix
Composite / PMCs), yaitu jenis komposit
dengan matrik dari bahan polimer,
termoplastik (PVC, nylon, polysterene) dan
kaca tertanam, karbon, baja atau serat
kevlar.
c.
Komposit matriks keramik (Ceramics
Matrix Composite / CMCs), yaitu komposit
dengan matrik dari bahan keramik.
a. Metal Matrix Composite ( MMC )
Metal matrix composite (MMC) berasal
dari gabungan material berbahan dasar logam
dengan keramik. MMC bisa disebut juga material
2
poros blade sehingga mengerakan blade stirrer.
Posisi pengaduk yang tenggelam dalam lelehan
material 35% berada dibawah dan 65% material
berada diatasnya (Singla et,al., 2009).
tidak menyebabkan oksidasi pada logam Al.
Material-material keramik seperti Al2O3 dan ZrO2
juga relatif keras dan kuat, tetapi sulit berikatan
dengan logam Al. Adanya unsure oksigen juga dapat
menyebabkan oksidasi pada material komposit Al
[10]. Berikut ini beberapa penguat bentuk
particulate (p), whisker (w) dan chopped fibre (c).
2.5 Sifat Mekanis Material
Setelah menghasilkan spesimen dari
eksperimen perbandingan fraksi volume, bahan
komposit biasanya akan dilakukan beberapa
pengujian di antaranya pengujian beban, tarik,
tekan, geser atau lintang, lenturan, dan densitas
untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis dari bahan
yang di teliti. Namun pada penelitian ini hanya
difokuskan pada karakter yang dihasilkan oleh hasil
uji tarik, dan uji impact.
2.4
Stir Casting
Stir casting adalah proses pengecoran dengan
cara menambahkan suatu logam murni (biasanya
aluminium) dengan suatu unsur penguat, dengan
cara melebur logam murni tersebut kemudian logam
murni yang sudah mencair tersebut diaduk-aduk
secara terus menerus hingga terbentuk sebuah
pusaran, kemudian unsure penguat (berupa serbuk)
tersebut dicampurkan sedikit demi sedikit melalui
tepi dari pusaran yang telah terbentuk itu, Stir
casting adalah proses pengecoran dengan cara
menambahkan suatu logam murni (biasanya
aluminium) dengan suatu unsur penguat, dengan
cara melebur logam murni tersebut kemudian logam
murni yang sudah mencair tersebut diaduk-aduk
secara terus menerus hingga terbentuk sebuah
pusaran, kemudian unsure penguat (berupa serbuk)
tersebut dicampurkan sedikit demi sedikit melalui
tepi dari pusaran yang telah terbentuk itu.
2.5.1 Pengujian Struktur Mikro
Pengujian sturtuk mikro dilakukan
bertujuan untuk mengetahui penyebaran partikel
silikon karbida ( SiC ) pada saat proses stir casting
dimana Dalam proses penambahan partikel selama
pengadukan berlangsung, dapat mengakibatkan
material yang diaduk tersebut akan menggumpal
pada bagian-bagian tertentu yang disebabkan oleh
partikel yang tidak merata, Meratanya penyebaran
partikel penguat akan meningkatkan ikatan diantara
partikel SiC dan aluminium itu sendiri. Keberhasilan
penambahan partikel silikon karbida dalam paduan
matriks telah menunjukkan bahwa ikatan diantara
partikel silikon karbida dan sifat-sifat mekanik,
seperti: kekuatan tegangan dan kekerasan akan
meningkat secara signifikan.
2.5.1 Uji Tarik
Uji tarik adalah salah satu uji stress-strain
(stress straintest) untuk mencari tegangan dan
regangan yang bertujuan mengetahui kekuatan
bahan terhadap gaya tarik. Dalam pengujian tarik
ini, penulis membuat bentuk dan ukuran spesimen
sesuai dengan standar JIS Z2201
Mekanisme pengujian tarik dengan
menarik suatu bahan lalu kita akan segera
mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi
terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana
material itu bertambah panjang.
Gambar 2.1.Desaign alat stir casting
2.5 Jenis Pengaduk (Stirring Blade)
2.5.2 Pengujian Kekuatan Impak
Pengujian impact adalah suatu pengujian
yang digunakan bertujuan untuk mengetahui
kegetasan atau keuletan suatu bahan (spesimen)
yang akan diuji dengan cara pembebanan secara
tiba-tiba terhadap benda yang akan diuji secara
static.
Secara umum metode pengujian impak terdiri dari 2
jenis yaitu:
a.
Metode Charpy : Pengujian tumbuk
dengan meletakan posisi spesimen uji pada
tumpuan
dengan
posisi
horizontal/mendatar dan arah pembebanan
berlawanan dengan arah takikan.
a.Pengaadukan mekanik
Pada proses stir casting pengaduk kan
merupakan hal yang harus diperhatikan pada kondisi
matriks cair, pengadukan dilakukan guna
mengurangi terjadinya partikel keramik untuk
mengendap atau terapung, tergantung dari berat
jenisnya apakah lebih besar atau lebih kecil
dibanding matriks cair. Hal tersebut menyebabkan
distribusi partikel keramik tidak seragam. Pada
penelitian ini menggunakan pengadukan mekanik
dengan mengunakan motor listrik sebagai pengerak
dengan menggunakan belt sebagi penghubung pada
3
b.
Metode Izod : Pengujian tumbuk dengan
meletakkan posisi spesimen uji pada
tumpuan dengan posisi dan arah
pembebanan searah dengan arah takikan.
Pada tahapan ini penulis melakukan
persiapan bahan-bahan yang akan digunkan pada
penelitian ini yaitu: Alumunium daur ulang,silikon
karbida,
3.3 Diagram Alir Pembuatan Spesimen
Gambar 2.2. Ilustrasi pengujian impact dengan
metode charpy dan izod (Callister et al, 1940 )
III. Metodologi penelitian
3.1 Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.3. Diagram alir pembuatan spesimen
3.4Tahapan Persiapan Metode Penelitian
a. Mulai
Pada tahap pertama ini penulis melakukan
perincian,serta persiapan kelengkapan dengan
berkonsultasi terlebih dahulu dengan dosen
pembimbing skripsi.
b. Survei Lapangan
Survei lapngan yaitu penulis melakukan
survei lapangan untuk mendapatkan Alumunium
dan silikon karbida,serta pembuatan tungku
pengecoran,crusible, stirer ( Pengaduk) ,motor
listrik,belt,yang diperuntukan pada proses metode
stir casting.
a. Studi Literatur
Studi literatur yaitu penulis mencari
sumber referensi sebagi acuan penulis dalam
melakukan penelitian, dalam penelitian ini penulis
banyak mendapatkan sumber referensi dari berbagai
jurnal dan handbook.
b. Desaign Skema Proses Stir Casting
Desaign skema stir casting
penulis
merancang proses stir casting dan membuat rangka
dangan mengguna kan besi sebagai rangka utama
yang d las, motor listrik yang berfungsi sebagai
penggerak dihubung kan dengan menggunakan belt
pada poros blade guna menggerakan stirer sebagai
pengaduk pada saat pemaduan alumunium dengan
silikon karbida pada saat proses stir casting.
b. Pembuatan Cetakan
Cetakan dibuat menggunakanbahan plat
alumunium yang dibentuk sesuai ukuran standar JIS
Z 2201 Untuk pengujian tarik , Uji Impak dilakukan
dengan standar JIS Z 2201 dengan metode charpy.
c. Persiapan paduan
Gambar 3.1. Skema metode penelitian
3.2.Persiapan Alat Dan Bahan
a. Persiapan Alat
Persiapan alat yaitu penulis melakuakan beberapa
persiapan sebagai berikut:
1. Pembuatan Tungku Pengecoran
2. Pembuatan Crusible
3. Pembuatan Stir Casting
4. Pembuatan Stirring blade ( pengaduk )
5. Pembuatan Cetakan
6. Motor Listrik
7. Thermo Copel
8. Blower
9. Timbangan Digital
b. Persiapan Bahan
4
Pada tahapan ini dalam proses persiapan
paduan pada penelitian ini menggunakan fraksi
volume 5% silikon Karbida ( SiC ),dengan
campuran 95% Alumunium Pada tahapan ini dalam
proses persiapan paduan pada penelitian ini
menggunakan fraksi volume 5% silikon Karbida (
SiC ),dengan campuran 95% Alumunium
Cara menghitung massa Al dan SiC,dimana
diameter crusible 11 cm dan tinggi 18 cm:
�.� 2
Volume Crusible :
(3.1)
:
,
g.Proses Penuangan Pada Cetakan
Pada tahapan ini setelah proses pengecoran
dengan metode stir casting dan penambahan partikel
penguat silikon karbida dengan fraksi volume yang
telah ditentukan dan setelah diaduk dengan jenis
pengaduka kemudian alumunium cair yang suda di
campur silikon karbida dituangkan pada cetakan,
h. Penyesuaian Bentuk Specimen
Pada pembuatn spicimen setelah proses
pembuat komposit matrik logam berpenguat silikon
karbida ( SiC) dengan mengguna proses stir casting
,selanjut proses penuangan pada cetakan dengan
dimensi cetakan sesuai dengan ukuran standar untuk
pengujian tarik JIS Z2201 Untuk pengujian impak
dilakukan dengan standar JIS Z 2202
3.5.Pengujian Struktur Mikro
Pengujian sturtuk mikro dilakukan
bertujuan untuk mengetahui penyebaran partikel
silikon karbida ( SiC ) pada saat proses stir casting
dimana Dalam proses penambahan partikel selama
pengadukan berlangsung, dapat mengakibatkan
material yang diaduk tersebut akan menggumpal
pada bagian-bagian tertentu yang disebabkan oleh
partikel yang tidak merata, Meratanya penyebaran
partikel penguat akan meningkatkan ikatan diantara
partikel SiC dan aluminium itu sendiri. Keberhasilan
penambahan partikel silikon karbida dalam paduan
matriks telah menunjukkan bahwa ikatan diantara
partikel silikon karbida dan sifat-sifat mekanik,
seperti: kekuatan tegangan dan kekerasan akan
meningkat secara signifikan.
3.6 Tahapan Pengujian Tarik
Pengujian kekuatan tarik dengan menarik
suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaimana
bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan
mengetahui sejauh mana material itu bertambah
panjang. Alat eksperimen untuk uji tarik ini harus
memiliki cengkeraman (grip) yang kuat dan
kekakuan yang tinggi (highly stiff). Pengujian ini
didasarkan pada standar pengujian JIS Z2201
.t
.
2
.
18cm = 1709,73cm3
Dengan fraksi volume 5% SiC dan 95% Al jadi :
Al = 95% x 1709,73cm3 = 1624,2435 cm3
Massa jenis Al = 2,7 gr/cm3
�
Dimana , ρ =
�
(3.2)
�
m=: (2,7) . (1624,2435)
2,7 =
,
= 11840,73 gr
SiC = 5% x 1709,73cm3 = 85,4865 cm3
Massa jenis SiC = 2,9 gr/cm3
�
Dimana, , ρ =
(3.2)
2,9 =
�
8 , 8
�
m = (2,9) . (85,4865) =
247,91 gr
d.Proses Pengecoran Dengan Metode Stir Casting
proses
pengecoran
dengan
cara
menambahkan suatu logam murni (biasanya
aluminium) dengan suatu unsur penguat, dengan
cara melebur alumunium daur ulang tersebut
kemudian alumunium yang sudah mencair tersebut
diaduk-aduk secara terus menerus menggunakan
stirring blade hingga terbentuk sebuah pusaran,
kemudian unsur penguat partikel SiC tersebut
dicampurkan sedikit demi sedikit melalui tepi dari
pusaran yang telah terbentu
e.Proses Percampuran Paduan
Setelah tahanpan persiapan paduan
komposisi
komposit,selanjutnya
proses
percampuran
paduan,terlbih
dahulu
95%
alumunium dilebur pada kisaran temperatur 610° C750°C,kemudian masukan 5% silikon karbida yang
terlebih dahulu kita panas kan.setelah komposis
suda kita masukan dalam cruisible ,diaduk dengan
mengguna pengaduk yang pada skema proses stir
casting
f. Proses Pengadukan
Proses Pengadukan di lakukan agar penyebaran
partikel penguat silikon karbida dapat terdistribusi
dengan merata serta menceggah terjadinya
pengendapan pada saat proses pengecoran ,proses
pengadukan dilakuakn dengan cara menggunakan
jenis bentuk pengaduk diantaranya:
1. Single Stirring blade
2. Two Stirring blade
3. Three stirring balde
Gambar 3.6.Dimensi Specimen Uji Tarik JIS Z2201
3.7Tahapan Pengujian Impak
Pengujian impact pada penelitian ini dilakukan
dengan menggunakan mesin Charpy Impact Testing
Machine. Bahan kompositpada pengujianimpact
dibuat dengan bentuk dan ukuran mengacu pada
standar uji JIS Z 2202
Adapun langkah-langkah pengujian impact tipe
charpy ini adalah sebagai berikut :
a. Meletakkan benda uji di tempat benda uji pada
mesin uji impact. Penempatan benda uji harus
benar-benar berada pada posisi tengah dimana
5
d.
e.
f.
E RATA-RATA /J
c.
7
6
5
4
3
2
1
0
5,769
4,282
single stirring
blade
3,653
two stirring
blade
three stirring
blade
JENIS BENTUK PENGADUK STIRRING BLADE
Gambar 4.1. Grafik hubungan antara nilai energi
impact( E ) rata-rata dengan variasi Jenis Bentuk
Pengaduk stirring blade
0,08
0,072
0,07
W Rata-Rata J/mm
b.
pisau pada pendulum berada sejajar dengan
takikan benda tersebut.
Kemudian menyetel posisi jarum penunjuk
pada 0º.
Lalu
mengangkat
pendulum
sampai
membentuk sudut 90º dengan cara memutar
berlawanan arah jarum jam secara perlahanlahan.
Setelah itu melepaskan pendulum untuk
mengayun dan mematahkan benda ujisehingga
terjadi deformasi.
Setelah patah, hasil data yang ditunjukkan oleh
jarum penunjuk pada busur derajat dicatat.
Dari
data
pengujian
yang
telah
diperolehdilakukan
perhitungan,
yaitu
menghitung besarnya usaha (E) dengan rumus
(4),(5),(6) dan harga impact (W)dengan rumus
(7).
0,06
0,05
0,04
3.8 Analisa dan Pengolahan Data
Setelah semua pengujian selesai, data-data
yang ada disusun dan kemudian diolah untuk
menganalisa kekuatan tarik, kekuatan impak.
Selanjutnya data hasil perhitungan disusun dalam
bentuk tabel kemudian ditampilkan dalam bentuk
grafik.
0,0535
0,0456
0,03
0,02
0,01
0
Single stirring blade
two stirring blade
three stirring blade
Jenis Bentuk Stirring Blade
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara nilai energi
impact per satuan luas (W) rata-rata dengan variasi
jenis bentuk pengadukan stirring blade
3.9 Perencanaan Tempat dan Waktu Penelitian
Waktu pelaksanaan pengumpulan data
direncanakan dari tanggal September s/d
Desember 2014 di Laboratorium Metalurgi Teknik
Mesin Unsri dan PT. Pusri Palembang.
Dari hasil pengujian impack yang telah
dilakukan maka dapat dianalisa perbandingan ratarata energi impack ( E ) dan rata-rata energi impack
persatuan luas ( W ) pembuatan alumunium matrik
komposit dengan penguat silikon karbida ( SiC )
dengan varisi bentuk pengaduk stirring bladde, pada
variasi jenis bentuk pengaduk Single stirring blade
yaitu 4,282 Joule , untuk two stirring blade yaitu
5,769 joule ,sedang kan jenis bentuk pengaduk three
stirring blade yaitu 3,653 jolue, Energi impact (E)
rata-rata tertinggi yaitu sebesar 5,769 J/mm² yang
diperoleh dari jenis bentuk pengaduk two stirring
blade, Sedangkan harga impact ( E ) rata-rata
terendah yaitu 3,653 joule sebesar yang diperoleh
jenis bentuk pengaduk three stirring blade.
Untuk harga ( w ) impack rata-rata yang
didapat dari perbandingan variasi jenis bentuk
pengaduk stirring blade ,single stirring 0,0535
joule/mm² ,two stirring blade 0,072 joule/mm², three
stirrring blade 0,0456 jolue/mm². untuk harga
impack ( w ) rata-rata terbesar yaitu 0,072 joule/mm
yang diperoleh dari jenis bentuk pengaduk two
stirring blade,sedang kan unutk harga impack ( w )
rata-rata terenda yaitu 0,0456 yang diperoleh dari
jenis pengaduk three single blade.
Dari gambar 4.3 dan 4.4 grafik
hubungan antara nilai energy impack (E) dan haraga
impack (w) rata-rata dengan variasi jenis bentuk
pengaduk stirring blade, alumunium matrik
komposit dengan penguat silikon karbida (SiC)
IV. Analisa Data dan Pembahasan
Pembuatan material komposit dengan
matrik alumunium menggunakan silikon karbida
sebagai penguat dilakukan dengan menggunakan
metode stir casting untuk pencampuran bahan
.Sampel yang sudah siap kemudian dilakukan
pengujian, seperti : pengujian tarik, penguian impact
.struktur mikro
4.1.Hasil Pengujian Impack
Pengujian impack dilakuakn dalam penelitian ini
menggunkan metode charpy dengan sudut ayunan (
α ) sebesar 90 ͦ .pengujian ini bertujuan untuk
mengetahui kegetasan atau keuletan spesimen hasil
pengecoran komposit matrik alumunium dan
campuran silikon karbida 5 %, Dengan
manggunakan spesimen berbentuk dan memiliki
ukuran pengacu pada standar uji JIS Z 2202
memakai mesin Charpy Impact Testing Machine
dimana P = Berat palu (25,68 kg) = (25,68 kg x 9,81
m/s = 251,921 N, D = Jarak dari pusat sumbu palu
ke pusat grafitasi (0,649 m), Ai = luas penampang
dibawah takikan = 80 mm2, α = sudut angka palu
(900), dan θ = sudut ayunan setelah palu mengenai
specimen.
6
kekauatan tarik nya akan semkain besar .dan juga
pada gambar 4.4 menunjukan bahwa semakain tidak
merata
penyebaran
partikel
SiC
akan
mengakibatkan penurunan nilai kekuatan tarik dari
sebelumnya. nilai regangan (ε) rata-rata alumunium
matrik komposit dengan berpunguat silikon karbida
(SiC) didapatkan nilai regangan rata-rata untuk
variasi jenis bentuk pengaduk single stirring blade
yaitu sebesar 4 % untuk variasi jenis bentuk
pengaduk two stirring blade yaitu sebesar 5% , untuk
variasi three stirring blade matrik yaitu sebesar 3,6
% Nilai tegangan rata-rata tertinggi diperoleh dari
variasi jenis bentuk two stirring blade yaitu sebesar
5 % sedangkan nilai regangan rata-rata terendah
diperoleh dari variasi three stirring blade % yaitu
sebesar 3,6 %.
Dari gambar 4.4 merupakn hubungan
grafik regangan rata-rata dan perbandingan variasi
jenis bentuk pengaduk stirring blade pada proses
pembuatan alumunium matrik komposit dengan
penguat silikon karbida (SiC) dengan metode stir
casting,menjelaskan bahwa variasi jenis bentuk
pngaduk stirring blade dapat mempengaruhi
penyebaran partikel silikon karbida (SiC) sebagai
penguat yang mempengaruhi terhadap regangan
yang terjadi .dan juga terhadap pertambhan panjang
(∆L),pada alumunium matrik komposit (AMC)
dengan penguat silikon karbida (SiC). Namun dari
gambar 4.4 menunjukan bahwa pengguna pengaduk
three stirring blade pada proses stir casting
mengakibat terjadinya penurunan nilai regangan
dari sebelumnya.
4.3 Struktur Mikro Komposit Al-SiC
a.Jenis Pengaduk Singel Stirring Blade
dijelaskan bahwa jenis bentuk pengaduk stirring
blade pada proses alumunium matrik komposit
berpenguat silikon karbida (SiC) berpengaruh pada
proses penyebaran partikel SiC pada proses stir
casting,dengan kecepatan putaran pengaduk konstan
750 rpm,dengan menggunkan jenis pengaduk two
stirring blade pada proses stir casting penyebaran
partikel SiC lebih merata serta nilai haraga energy
impack dan harga impack rata-rata yang lebih besar
di banding kan dengan menggunkan jenis pengaduk
single stirring,three stirring blade. Dari penelitian ini
dapat diperoleh jenis pengaduk two stirring blade
lebih baik digunakan pada proses stir casting untuk
penyebaran partikel SiC yang lebih merata pada
pembuat alumunium matriks komposit.dengan
penyebaran SiC yang merata maka akan meninggkat
kan nilai harga energy impack.
4.2.Hasil Pengujian Tarik Komposit Al-SiC
Chart Title
100
80
60
40
20
0
73,61
16,19
4,3
Single
Stirring
Blade
83,91
16,25
5
Two
Stirring
blade
36,64
3 12,21
Three
Stirring
Blade
Tegangan(σ)rata-rata
Regangan(ε)rata-rata
Modulus(E)rata-rata
Berdasarkan
hasil
pengujian
dan
pengelolahan data uji tarik material alumunium
matrik komposit dengan variasi jenis bentuk
pengaduk stirring blade pada proses stir casting
diperoleh tegangan (σ) rata-rata pada tabel 4.4 untuk
variasi jenis pengaduk single stirring blade yaitu
73,61N/mm², jenis bentuk pengaduk two stirring
blade yaitu 83,91/mm², jenis bentuk pengaduk three
stirring blade yaitu 36,64 N/mm².untuk nilai
tertinggi tegangan rata-rata diperoleh jenis bentuk
pengaduk two stirring blade yaitu sebesar 83,91
N/mm²,sedangkan untuk nilai tegangan rata-rata
terendah diperoleh dari variasi jenis bentuk
pengaduk three stirring blade yaitu 36,64 N/mm²
Hasil pengujian tarik seperti yang
tercantum pada tabel 4.4 menunjukan bahwa jenis
bentuk pengaduk stirring blade berpengaruh
terhadap penyebaran partikel silikon karbida (SiC)
sebagai penguat komposit matrik alumunium yang
berpengaruh terhadap kekuatan tarik material
alumunium matrik komposit berpenguat silikon
karbida (SiC),semkin merata penyebaran partikel
silikon karbida (SiC)pada alumunium matrik
komposit maka nilai tegangan(σ)
rata-rata
Struktur makro permukaan
Patah komposit Al-SiC
struktur mikro komposti AlSiC
(a)Struktur mikro penyebaran (b)struktur mikro
Partikel SiC titik a ,penyebaran Partikel SiC titik b
7
berwarna hitam yang tersebar secara
merata., dengan penyebaran partikel yang
merata sehingga diperoleh kehomogenan
komposit Al-SiC.
c.Three stirring blade
Struktur mikro penyebaran partikel SiC titik c
Gambar 4.3 struktur mikro penyebaran partikel SiC
komposit Al-SiC pada titik (a),(b),(c).
1. Terlihat pada gambar struktur mikro diatas
untuk jenis pengaduk single stirring blade
pada titik (a )terlihat terjadi pengendapan
SiC dikarenakan distribusi partikel SiC
pada komposit Al-SiC tidak merata.
2. Penggumpalan
SiC
diakibatkan
pengadukan partikel pada saat pengecoran
alumunium pada proses stir casting.
b.Jenis Pengaduk Two Stirring Blade
Struktur makro patahan
Komposit Al-SiC
struktur mikro komposit
komposit Al-SiC
(a)struktur mikro penyebaran (b)struktur mikro
SiC pada titik a , penyebaran SiC titik b
Struktur makro patahan
Komposit Al-SiC
struktur mikro komposit AlSiC
Struktur mikro penyebaran SiC titik c
Gambar4.5 struktur mikro penyebaran SiC pada
titik(a),(b),(c).
1. Terlihat pada gambar struktur mikro
dengan pengaduk three stirring blade
terjadi penyebaran partikel SiC yang
merupakan sebagai penguat Alumunium
matrik komposit yang tidak merata
,ditunjukan butir berwaran hitam ,pada titik
(a),(b),(c).
Semkain merata penyebaran partikel yang terjadi
pada alumunium matrik komposit (AMC)
berpenguat SiC dengan metode stir casting maka
semakain besar terjadinya kehomogenan pada
alumunium matrik komposit,dengan variasi jenis
bentuk pengaduk stirring blade.
Pada gambar permukaan patah untuk jenis
pengaduk(a)single stirring blade terjadinya ketidak
merataan partikel penguat SiC dimana terjadi
pengendapan SiC pada daerah tertentu dan juga
banyak terjadi porositas yang mengakibatkan
material tersebut memiliki sifat getas tidak terlalu
ulet.
Untuk permukaan patah variasi jenis bentuk
pengaduk two stirring blade,partikel penguat SiC
(a)Strukturmikro penyebaran(b)strukturmikro penyebaran
SiC titik a
SiC pada titik b
(c) struktur mikro penyebaran SiC titik c
Gambar 4.4Struktur mikro penyebaran SiC pada
titik(a),(b),(c).
1.
Pada gambar struktur mikro untuk jenis
pengaduk two stirring blade pada titik
(a),(b).(c),terlihat bahwa SiC terdistribusi
secara merata pada alumunium matrik
komposit,ditunjukkan
dengan
butir
8
Ahmad Zamheri.(2011),” Pengaruh Wakrtu Stirring
,Fraksi Volume,dan Ukuran Besar Butir
partikel SiC Terhadap Kekerasan MMC Al
6061–SiC Dengan Sistem Stir Casting”. Vol
3, No 2.
Ajiriyanto, M.k.(2010),”
Fabrikasi Komposit
Al/Al2O3(p) Coated dengan Metode Stir
Casting dan Karakterisasinya “. Master
Thesis, Departemen Teknik Metalurgi dan
Material”. Universitas Indonesia, Depok.
Arman. ( 2006 ),” Pengaruh Kecepatan Pengadukan
Dan Penambahan Persentase Magnesium
Terhadap Karakteristik Paduan Al-Mg +
Al2O3 Hasil Stir Casting ”. Tesis Jurusan
Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas
Teknik Universitas Indonesia.
Bhushan, R.K. and Kumar, S. (2011), “Influence of
SiC particles distribution and Weight
percentage on 7075 Al alloy”, Journal of
Materials Engineering and Performance,
Volume 20(2) March 2011, 317 – 323.
Callister
William
D
and
David
G
Rethwisch.(1940),” Materials Science and
Engineering an Introduction- 8th edition,
United States of America.Gibson O.F.
“Principles
of
Composite
Material
Mechanics”.
McGraw-HillInternational
Editional Editions. USA.
Clyne, T.W.(2001),” Metal Matrix Composites :
Matrices and Processing”. University of
Cambrige, UK.
Callister, D.W.Jr(2003),” Materials Science and
Engineering An Introduction. Sixth
Edition. John Wiley & Sons, Inc.
Gibson O.F.(1994), “Principles of Composite
Material
Mechanics”.
McGrawHillInternational EditionalEditions. USA.
Hashim, J.(2001), “ The Production of Cast Metal
Matrix Composite by A Modified Stir
Casting Method”, Jurnal Teknologi,
Universiti Teknologi Malaysia, vol. 35, pp.
9-20.
Khumar, G.B Veeresh et.al.(2010), “ Studies on
Al6061-SiC and Al7075-Al2O3 Metal
Matrix Composite, Journal of Minerals and
Materials
Characterization
And
Engineering,” Vol.9 No.1, pp 43-55.
Lestari, F.P.(2008), ” Pengaruh Temperatur Sinter
dan Fraksi Volume Penguat
Al2O3
Terhadap Karakteristik Komposit Lamina
Hibrid Al/SiC-Al/Al2O3 Produk Metalurgi
Serbuk,”Master
Thesis,
Departemen
Teknik Metalurgi dan Material, Universitas
Indonesia, Depok.
Laboratorium Metallurgy Jurusan Teknik Mesin
Universitas Sriwijaya.(2006), "Panduan
Pengujian Mekanik dan Metalurgy".
Moraes, E.E.S., Grace, M.L.A and Cairo,
C.A.A.(2006) ,” Study of Alumunium Alloys
Wettability on SiC Perform,” Congresso
pada alumunium matrik komposit (AMC) lebih
merata yang mana terlihat pada gamabr
diatas,dengan semkin merata nya penyeberan
partikel SiC maka meterial tersebut keuletan nya
semkin meningkat,
Pada permukaan patah variasi jenis bentuk
pengaduk three stirring blade dengan terjadi
ketidak merataan paertikel penguat SiC tidak
terdespersi secara merata akibat adanya efekdari
gaya sentrifugal pengadukan didalam crusible yang
mengakibatkan material bersifat getas,dan tidak
ulet.
5.kesimpulan Dan Saran
5.1 Kesimpulan
1.
2.
3.
4.
Proses pembutan alumunium matrik
komposit (AMC) dengan berpenguat
partikel silikon karbida (SiC) pada kondisi
semi solid pada temperatur 610 ͦ sampai
750 ͦ tanpa pembasahan dapat dilakukan.
Dengan menggunkan jenis pengaduk two
stirring blade pada proses stir casting maka
penyebaran partikel semkain merata dan
kehomogenan
Alumunium
matrik
komposit dapat tercapai dibandingkan
dengan jenis pengaduk single stirring
blade,three stirring blade,seperti terlihat
pada gambar Struktur mikro dan juga
permukaan patah nya.
Semkin merata SiC pada alumunium
matrik komposit maka semkin meningkat
nya kekutan tarik dan juga kekuatan
impack,untuk nilai rata-rata kekuatan tarik
tegangan (σ) single stirring blade (6,3635
N/mm²),
Two
stirring
blade
(6,8289N/mm²),three
stirring
blade
(4,8592N/mm²),untuk
nilai
rata-rata
kekuatan impack (E),single stirring
blade(4,282 joule),
two stirring blade (5,769joule),three
stirring blade (3,653 joule).
Pembasahan yang tidak sempuran pada
alumunium matrik komposit menyebabkan
terjadinya penggumpalan SiC ,sehingga
partikel silikon karbida tidak terdistribusi
secara merata.
5.2 Saran
Pada proses pembuatan alumnium matrik komposit
(AMC) harus diperhatikan keadan pada saat
pengecoran alumunium ,apa bila proses
pencampuran SiC di lakuakn pada saat alumunium
mencapai titik liquiditas maka SiC tidak akan
tercampur karena tanpa pembasahan atau tanpa
menggunakan Mg.
Daftar pustaka
Anon.(2001),” ASM Handbook. Composites”, Vol.
21, ASM International, Cleveland
Ohio,2001.
9
Brasilero de Engenharia e Ciencia dos
Materiais, Brazil.
Prabu, S.B, Karunamoorthy, L., Kathiresan, S., and
Mohan, B.(2006), ”Influence of stirring
speed and stirring time on distribution of
particles in cast metal matrix composite”,
Journal of Materials Processing Technology,
171, 268–273.
Shubham Mathur, Alok Barnawal.(2003),”Effect of
Process Parameter of Stir Casting on Metal
Matrix Composites,”Volume 2 International
Journal of Science and Research (IJSR) ISSN
(Online): 2319-7064.
Suyanto.(2013), ”Analisa Ketangguhan Komposit
Alumunium Berpenguat Serbuk,”SiC Jurnal
SIMETRIS, Vol 6 No 1, ISSN: 2252-4983.
Singla, M., Singh, L., and Chawla, V, ”Study of
wear properties of Al-SiC
composites”, Journal of Minerals &
Materials
Characterization
&
Engineering, Vol. 8, No.10,813-819.2006.
Sumsun Naher.(2004),”Examination Of The stir
Casting Method To Produce AlSiC Composite”,
S. Wilastari,AP. Bayuseno,S. Nugroho.(2011),”
Variasi Kecepatan putaran Dalam Metode
Stir casting Terhadap Densitas Dan
Porositas Al-SiC Untuk Aplikasih Blok
Rem Kereta Api “, Vol. 7, No. 2, Oktober
2011 : 31- 35.
Sadi, Viktor Malau, M. Waziz Wildan,
Suyitno.(2014),”
Analisa
Pengaruh
Kandungan
SiC,Temperatur
Cairan,Kecepatan Putaran,Dan Durasi
Waktu Pengadukan Pada Kekuatan Tarik
Komposit”, Al-SiC Vol. 16, No. 1,7−13.
Yosia Samuel.(2004),” Karaterisitik Komposit
Alumunium AC8H Dengan Proses
Stir Casting”,
10