BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.7. Karakteristik Mekanik Aluminium Foam
2.7.6. ANSYS Secara Umum
ANSYS, Inc adalah simulasi rekayasa perangkat lunak penyedia didirikan
oleh perangkat lunak insinyur John Swanson. Ini mengembangkan tujuan umum
analisis elemen hingga dan perangkat lunak dinamika fluida komputasional.
Sementara ANSYS telah mengembangkan berbagai dibantu komputer (CAE)
produk rekayasa, itu adalah mungkin paling dikenal karena produk-produk
ANSYS Multiphysics Mekanikal dan ANSYS. ANSYS Mekanikal dan software.
ANSYS Multiphysics adalah alat analisis non ekspor menggabungkan
pra-pengolahan (penciptaan geometri, meshing), pemecah dan pra-pengolahan pasca
modul dalam antarmuka pengguna grafis. Ini adalah tujuan umum paket
pemodelan elemen hingga untuk menyelesaikan masalah numerik mekanis,
termasuk statis / dinamis analisis struktur (baik linear dan non-linier), perpindahan
panas dan masalah cairan, serta masalah akustik dan elektro-magnetik. Teknologi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Isu global mengenai penghematan energi turut mendorong manusia untuk berusaha mengurangi berat komponen otomotif, apabila komponen otomotif semakin ringan maka kebutuhan energi untuk mengoperasikan mesin tersebut pun akan berkurang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa setiap pengurangan berat komponen otomotif sebanyak 113,6 kg akan menghemat bahan bakar sebesar 0,425 km/liter (Schrems, 2003). Setiap 100 kg pengurangan dari berat kendaraan akan menghemat 0,5 liter bahan bakar untuk 100 km (Hornung, 2008). Sejak beberapa tahun yang lalu aluminium menjadi material alternatif yang banyak digunakan untuk bahan baku pembuatan komponen otomotif karena aluminium memiliki berat yang relatif lebih ringan dibandingkan dengan logam lainnya. Berkat perkembangan teknologi saat ini dapat diperoleh material aluminium yang lebih ringan namun kekuatannya tetap baik. Material ini biasa disebut aluminium
foam (aluminium busa). Aluminium foam adalah logam aluminium yang memiliki
struktur selular menyerupai pori-pori di seluruh bagiannya.
Desain kendaraan udara, laut, maupun darat selalu mengalami kemajuan, terutama didorong oleh 2 faktor penting, yaitu pertimbangan berat kendaraan (berkaitan dengan performa) dan keselamatan pengendara. Metal foam telah diketahui mempunyai kombinasi sifat material seperi kekakuan lentur yang tinggi dengan berat spesifik yang rendah. Selain itu, metal foam mempunyai karakteristik kompresi yang baik serta dikombinasikan dengan kemampuan penyerapan energy yang tinggi. Riset mengenai metal foam terutama dengan menggunakan aluminium, telah dikembangan sejak tahun 50-an. Akan tetapi, secara komersial mulai marak dikembangkan kembali pada tahun 90-an dan diperkirakan akan terus berlanjut. Aluminium foam mempunyai sifat yang sesuai untuk dikembangkan pada industri otomotif (kendaraan).
mempunyai kemampuan menyerap energi (dump energy) yang tinggi dari berbagai arah pembebanan. Secara umum, karakteristik aluminium foam adalah sebagai berikut :
Memiliki kombinasi antara nilai density yang rendah dengan kestabilan proses yang tinggi. Densitas aluminium foam didefinisikan sebagai fraksi berat dari aluminium foam terhadap aluminium pejal ketika mengisi volume yang sama. Densitas aluminium foam sekitar 1/5 dari aluminium padat (Suresh, 2006). Kekakuan yang tinggi pada berat jenis yang rendah (high strength 10 MPa,
stiffness 1 GPa)
Penyerapan energi impak yang tinggi, tanpa menghiraukan arah datangnya impak
Insulasi panas yang baik
Efisiensi yang tinggi dalam menyerap suara
Ketahanan terhadap panas dan tidak mudah terbakar Dapat didaur ulang sepenuhnya
Tantangan utama untuk memproduksi aluminium adalah mencari rute proses yang termurah namun tetap memiliki karakteristik mekanik yang baik. Dari berbagai jenis rute, melt based process dinilai menjanjikan efisiensi biaya produksi dalam skala produksi yang besar. Beberapa proses seperti AlporasTM, CymatTM, telah menjadi produk komersil yang lazim digunakan. Namun penggunaan titanium hidryde (TiH2) masih dinilai terlalu mahal dalam proses tersebut.
Usaha untuk mengganti blowing agent telah dilakukan dengan menggunakan CaCO3, selain lebih mudah dalam penanganan, ketersediaan CaCO3 yang banyak mnjadikannya cukup murah. Akan tetapi, penggunaan CaCO3 sebagai blowing agent masih memerlukan penelitian yang lebih lanjut. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan produk yang reproducible, memberikan karakteristik serta mempunyai distribusi yang homogen.
Studi tentang alumunium magnesium foam baru pertama kali dilakukan di Departemen Teknik Mesin USU, namun untuk studi tentang aluminium alloy sendiri sebelumnya telah beberapa kali dilakukan di bengkel maupun laboratorium Departemen Teknik Mesin.
Tabel 1.1 : Road Map Penelitian Tentang Aluminium
Tahun Topik Pembahasan Peneliti
2011 perubahan temperatur penuangan pada proses pengecoran Aluminium akan mempengaruhi laju pembekuan dan menyebabkan terjadinya laju porositas, sehingga akan mempengaruhi sifat mekanis yaitu ketangguhan impak, dan kekerasan coran Aluminium sekrap. Semakin meningkatnya temperatur penuangan akan menghasilkan bentuk struktur mikro dan sifat mekanis yang berbeda.
Hamdi Abdul Hakim
2011 Pada dasarnya unsur silikon dapat meningkatkan kekerasan (hardness) dan kekuatan tarik (tensile
strength) dari unsur Aluminium. Tetapi jika kadar
yang diberikan berlebihan, maka terdapat
kemungkinan kekuatan tarik dan kekerasan akan menurun. Oleh karena itu perlu dilakukan pengujian untuk mengetahui kadar optimum Silikon (%)yang akan dilebur dengan Aluminium sekrap.
Muhammad Wirza
2012 Unsur magnesium dapat meningkatkan kemampuan serap bunyi dan kekuatan tarik (tensile strength) dari unsur Aluminium. Tetapi jika kadar yang diberikan berlebihan, maka terdapat kemungkinan kekuatan tarik akan menurun. Oleh karena itu perlu dilakukan pengujian untuk mengetahui seberapa besar
2012 unsur magnesium dapat meningkatkan kemampuan serap bunyi dari unsur Aluminium. Tetapi jika kadar yang diberikan berlebihan, maka terdapat kemungkinan struktur dan kekuatan menurun.Maka dari itu perlu dilakukan pengamatan struktur mikro melalui foto mikro dan pengujian kekerasan aluminiuum magnesium.
Henriandus Sitio
2012 Pembuaatan AL-Mg dengan kadar Mg 4%, 6%, 8% serta mengamati sifat fisis (densitas dan kekerasan) dan mekanis (kekuatan tekan) dari aluminium foam.
Wicahya Indra Agustian
2012 Pembuaatan AL-Mg dengan kadar Mg 4%, 6%, 8% serta mengamati pengaruh kadar magnesium terhadap aluminium magnesium foam melalui uji impak dan foto mikro.
Palvis Syafri
1.2 Tujuan Penelitian
1.2.1 Tujuan Umum Penelitian
Tujuan umum dari penelitian ini adalah membuat aluminium magnesium
foam dengan CaCO3 sebagai blowing agent dan mengetahui pengaruh kadar magnesium terhadap sifat fisis dan mekanis nya serta mensimulasikan mengunakan software Ansys 14,0.
1.2.2 Tujuan Khusus Penelitian
1. Mengetahui proses pembuatan aluminium magnesium foam melalui porses direct foaming.
2. Mensimulasikan perilaku mekanis berupa kekuatan tarik menggunakan software Ansys 14,0.
1.3 Manfaat Penelitian
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui sejauh mana stabilitas
Selain itu penelitian ini juga diharapkan bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan industri maupun instansi pemerintah, juga kepada para peneliti-peneliti lain dalam mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi terutama di bidang material dan kekuatan bahan.
1.4 Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah membuat produk aluminium foam menggunakan blowing agent CaCO3. Bahan baku yang digunakan sebagai parent
material adalah aluminium dan magnesium, aluminium berasal dari raw material
aluminium dengan kemurnian > 97% yang dilebur kembali bersama campuran magnesium yang dipakai sebagai bahan campuran. Sedangkan pengujian yang dilakukan adalah uji tekan, uji kekerasan, uji densitas serta uji tarik yang disimulasikan menggunakan software Ansys 14,0.
1.5 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah pembuatan aluminium foam dengan metode direct foaming melalui tahap blowing agent CaCO3. Dalam proses ini tidak dilakukan penambahan thickening agent dan solid refractory yang lazim digunakan pada proses komersil. Paremeter produksi semisal peleburan bahan baku, pencampuran foaming agent, pengadukan dan penanganan proses dilakukan dengan cara yang sama.
1.6 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, manfaat dan sistematika penulisan.
Bab II Tinjauan Pustaka, berisikan landasan teori dan studi literatur yang berkaitan dengan pokok permasalahan serta metode pendekatan yang digunakan untuk menganalisa persoalan.