BAB II DASAR TEORI
2.5 Klasifikasi Paduan Aluminium
Paduan aluminium diklasifikasikan dalam berbagai standar oleh berbagai negara di dunia. Saat ini klasifikasi yang sangat terkenal dan sempurna adalah standar Aluminium Association di Amerika (AA) yang didasarkan atas standar terdahulu dari Alcoa (Aluminium of America). Dan juga paduan aluminium diklasifikasikan menjadi dua kelompok umum yaitu:
1. Paduan aluminium cor (cast aluminium alloys)
2. Paduan aluminium tempa (wrought aluminium alloys)
Paduan kelompok dibagi menjadi 2 kategori, yaitu paduan dengan perlakuan panas (heat treatable alloys) dan tanpa perlakuan panas (non heat treatable alloys). Sistem penandaan untuk kedua paduan kelompok ini tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.3 dan Tabel 2.4 (Sumber: Fransiskus Ipran, 2007)
Tabel 2.3 Klasifikasi Paduan Aluminium Cor Seri Paduan Unsur Paduan Aluminium
1xxx Al ≥ 99%
(Sumber: Malau V : Bahan Teknik Manufaktur, Diktat Kuliah, USD Yogyakarta)
Tabel 2.4 Klasifikasi Paduan Aluminium Tempa Seri Paduan Unsur Paduan Utama
1xxx Al ≥ 99%
(Sumber: Malau V : Bahan Teknik Manufaktur, Diktat Kuliah, USD Yogyakarta)
Perubahan cukup nyata dari sifat-sifat paduan aluminium dapat juga terjadi karena perlakuan panas tertentu seperti pengerasan regang, penganilan dan lain-lain.
2.5.1 Paduan Aluminium Cor
Proses pengecoran sangat tergantung pada laju pendinginan penuangan coran ke dalam cetakan. Laju pendinginan juga tergantung pada jenis cetakan yang digunakan. Dengan cetakan logam, pendinginan akan berlangsung sangat cepat dibanding dengan cetakan pasir, sehingga struktur logam cor yang
dihasilkan akan lebih halus dan menyebabkan peningkatan pada sifat mekaniknya.
Pada Tabel 2.5 dan Tabel 2.6 Memperlihatkan sifat-sifat mekanis dan pengaruh unsur paduan aluminium.
Tabel 2.5 Sifat-sifat mekanis Paduan Aluminium Cor
(Sumber: Malau V : Bahan Teknik Manufaktur, Diktat Kuliah, USD Yogyakarta)
Tabel 2.6 Pengaruh unsur Paduan Aluminium
(Sumber: Suroto, A. Sudibyo, b.Ilmu Logam) Keterangan:
++ : Sangat Meningkat + : Meningkat
- : Menurun
0 : Tidak Berpengaruh
2.5.2 Paduan Aluminium-Tembaga (Al-Cu)
Paduan aluminium-tembaga dalam penelitian ini adalah paduan aluminium yang mengandung tembaga 3,5%, memiliki sifat-sifat mekanis dan mampu mesin yang baik sedangkan mampu cornya agak jelek. Paduan ini biasanya di pakai untuk bagian – bagian motor, mobil, meteran, dan rangka utama dari katup.
Namun paduan yang mengandung tembaga mempunyai ketahanan korosi yang jelek, jadi apabila ketahanan korosi yang khusus diperlukan permukaannya di lapisi dengan Aluminium murni atau paduan aluminium yang tahan korosi yang Paduan Komposisi Rata-Rata (%) Proses Prmbentukan Perlakuan Panas
-Perlakuan panas dan pengerasan paduan aluminium dapat dilakukan kalau sistem di antara Al dan CuAl2. Larutan padat alfa di daerah sisi Al pada temperatur tinggi merupakan larutan padat dari berbagai komponen kedua, yang kelarutannya menurun kalau temperatur diturunkan. Bagi paduan yang mempunyai diagram fasa seperti pada Gambar 2.7, kalau paduan pada komposisi tertentu umpamanya 4%Cu-Al, didinginkan dari larutan padat yang homogen sampai pada temperatur memotong kurva kelarutan unsur kedua di mana konsentrasinya mencapai titik jenuh. Selanjutnya dengan pendinginan yang lebih jauh pada keadaan mendekati kesetimbangan, fasa kedua akan terpresipitasikan.
Presipitasi tersebut memerlukan keadaan transisi dari atom yaitu difusi, yang memerlukan pula waktu yang cukup.
Gambar 2.7 Diagram Fasa Al-Cu
(Sumber: Surdia T,Saito S, :Pengetahuan Bahan Teknik,hal 129)
Kelebihan:
Meningkatkan kekerasan bahan
Memperbaiki kekuatan tarik pada aluminium
Mempermudah proses pengerjaan dengan mesin
Kekurangan:
Menurunkan daya tahan terhadap korosi
Mengurangi keuletan bahan
Menurunkan kemampuan dibentuk dan di rol
2.5.3 Paduan Aluminium-Mangan (Al-Mn)
Mn adalah unsur yang memperkuat Al tanpa mengurangi ketahanan korosi, dan dipakai untuk membuat paduan yang tahan korosi. Dalam diagram fasa Al-Mn yang ada dalam keseimbangan dengan larutan padat Al adalah Al6Mn (25,3%), sistem ortorombik a=6,498 ̇, b= 7,552 ̇ c=8,870 ̇, dan kedua fasa mempunyai titik euktik pada 658,5 C, 1,95% Mn. Kelarutan padat maksimum pada temperatur euktektik ada;ah 1,82% dan pada 500 C 0,36%, sedangkan pada temperatur biasa kelarutannya hampir 0.
Dengan paduan Al-1,2%Mn dan Al-1,2%Mn-1,0%Mg dinamakan paduan 3003 dan 3004 yang digunakan sebagai tahan korosi tanpa perlakuan panas.
Kelebihan:
Meningkatkan kekuatan dan daya tahan pada temperatur tinggi
Meningkatkan daya tahan terhadap korosi
Mengurangi pengaruh buruk pada unsur besi Kekurangan:
Menurunkan kemampuan penuangan
Meningkatkan kekerasan butiran partikel
2.5.4 Paduan Al-Si
Paduan Al-Si merupakan paduan aluminium yang sering digunakan dengan kadar Si yang bervariasi dari 5-20%. Kebanyakan paduan ini memiliki struktur mikro eutektik atau hypoeutektik. Paduan ini mempunyai viskositas yang baik dan tahan terhadap korosi dan memiliki sifat mampu cor yang baik, sehingga terutama digunakan untuk di elemen-elemen mesin. Terlihat pada Gambar 2.8 menunjukan diagram fasa dari sistem ini. Tipe ini adalah eutektik yang sederhana, mempunyai titik eutektik pada suhu 577ºC, 11,7% Si, larutan padat terjadi pada sisi AL,
karena batas kelarutan padat sangat kecil akan pengerasan penuaan sukar di harapkan.
Kalau paduan ini didinginkan pada cetakan logam, setelah cairan logam diberi natrium flourida kira-kira 0,05-1,1% kadar logam natrium, tampaknya temperatur eutekik meningkat kira-kira 15, dan komposisi eutektik bergeser ke daerah kaya Si kira-kira pada 14%. Hal ini biasa terjadi pada paduan hypoeutektik seperti 11,7-14% Si, Si mengkristal sebagai kristal primer, tetapi karena perlakuan yang disebut di atas Al mengkristal sebagai kristal primer dan struktur eutektiknya menjadi sengat halus. Ini dinamakan stuktur yang dimodifikasi. Sifat-sifat mekaniknya sangat diperbaiki yang ditunjukan pada Gambar 2.9. Fenomena ini ditemukan oleh A. Pacz tahun 1921 dan paduan yang telah diadakan perlakuan tersebut dinamakan silumin.
Gambar 2.8 Diagram fasa Al-Si
(Sumber: Surdia T,Saito S, :Pengetahuan Bahan Teknik,hal 137)
Gambar 2.9 Perbaikan sifat-sifat mekanik oleh modifikasi paduan Al-Si (Sumber : Surdia T,Saito S, :Pengetahuan Bahan Teknik,hal 137) Paduan Al-Si memiliki tingkat kecairan yang baik, memiliki permukaan bagus, tanpa kegetasan panas, dan sangat baik untuk paduan coran,. Sebagai tambahan, paduan Al-Si mempunyai ketahanan korosi yang baik, sangat ringan, koefisien pemuaian yang kecil dan sebagai penghantar yang baik untuk listrik dan panas. Karena mempunyai kelebihan menyolok, paduan ini sangat banyak dipakai. Koefisien pemuaian termal dari Si sangat rendah sehingga paduannya pun mempunyai koefisien yang rendah apabila ditambah. Kandungan Si tidak memiliki butir primer yang tidak efektif, namun dengan tambahan P oleh paduan Cu-P atau penambahan fosfor klorida (PCI5) untuk mencapai presentasi 0,001%P, dapat dipakai untuk penghalusan kristal primer sehingga paduan Al-Si banyak dipakai sebagai elektroda untuk pengelasan, yaitu mengandung 5%Si.
2.5.5 Paduan Al-Mg
Paduan aluminium dengan kadar Mg sekitar 4-10% mempunyai ketahanan korosi dan sifat-sifat mekanis yang sangat baik. Paduan ini mempunyai kekuatan tarik di atas 300Mpa, dan perpanjangan di atas 12% setelah dilakukan perlakuan panas. Paduan Al-Mg (disebut juga hidronalium) dipakai untuk bagian-bagian dari
alat-alat industri kimia, kapal laut, pesawat terbang yang membutuhkan daya tahan terhadap korosi. Paduan mempunyai daya tahan yang sangat baik terhadap korosi dalam air laut dan udara dalam kadar garam relatif tinggi. Komposisi dari paduan ini yaitu: Al-38%Mg – 0,18%Si – 0,39%Mn – 0,29%Fe – 0,07%Cu.
Paduan seri 5052 dengan 2-3%Mg dapat dengan mudah di tempa, di rol dan diekstrusi. Paduan 5056 merupakan paduan paling kuat dalam sistem ini, dan dapat dipakai setelah pengerasan bila diperlukan kekerasan tinggi. Paduan 5083 dengan 4,5%Mg setelah di anil merupakan paduan cukup kuat dan mudah di las.
Paduan ini sering di pakai sebagai bahan produksi LNG.
Paduan yang mengandung Cu mempunyai daya tahan jelek terhadap korosi, bila kita ingin meningkatkan ketahanan korosinya maka biasanya pada permukaan paduan tersebut di lapisi dengan aluminium murni atau paduan aluminium tahan korosi. Paduan dengan sistem ini terutama dipakai sebagai bahan pesawat terbang.
Tabel 2.7 Sifat-sifat mekanik paduan Al-Cu-Mg
(Sumber: Surdia T,Saito S, :Pengetahuan Bahan Teknik, hal 137)
Perpanjangan Kekuatan Batas