DAFTAR TABEL
4. Tahap Kasinasi
2.1.3 Temper Aluminium
Gambar 2.2 Diagram fasa Al-Cu (Calister, Jr & Rethwisch, 2009)
Paduan aluminium merupakan material utama yang saat ini digunakan dalam industri pesawat terbang. Material yang digunakan harus melalui perlakuan temper untuk mendapatkan sifat atau karakteristik material yang dibutuhkan sebagai material pesawat terbang yang tepat guna. Proses ini juga dapat dikenal sebagai precipitation hardening (Calister, Jr & Rethwisch, 2009). Pada proses ini dibutuhkan diagram fasa seperti yang ditunjukkan
11 pada Gambar 2.2 untuk menunjukkan proses yang terjadi pada saat precipitation hardening berlangsung dari solution heat
treatment hingga aging. Untuk penelitian ini, digunakan material
AA 2024 dengan perlakuan temper T3. Pada perlakuan temper dengan kode T3 bersifat heat treatable, dimana material paduan didapatkan dari proses solution heat treated, cold worked/quenching, dan natural aging seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 2.3 (Rooy, 1990).
Gambar 2.3 Proses aging pada paduan aluminium (United States of America Patent No. US20140261907 A1, 2014)
Solution heat treatment diaplikasikan pada rentang waktu
yang cukup untuk mendapatkan struktur lewat jenuh yang homogen. Proses ini harus dilakukan pada waktu yang tepat. Jika waktu pengoperasian terlalu singkat, maka tidak semua elemen paduan akan terlarut secara merata. Jika waktu pengoperasian terlalu lama, maka akan memboros energi yang digunakan. Temperatur yang digunakan pada proses ini biasanya dibatasi hingga 495 0C. Temperatur yang terlampau tinggi akan memicu adanya tegangan termal yang lebih tinggi yang berimbas pada proses quenching dan beresiko meleburkan fasa Cu. Meleburnya
490 ± 5 °C 160 ± 1 °C Tempe rat ur 0C
Solution Treating Natural Aging Artificial Aging
Air Cooling Quenching
12
fasa Cu berdampak pada kecenderungan sifat mekanik yang turun (Mohamed & Samuel, 2012).
Quenching merupakan proses penurunan temperatur secara
cepat hingga temperatur ruang. Quenching bertujuan untuk menekan presipitat dengan jumlah maksimal pada larutan logam untuk membentuk larutan padat lewat jenuh pada temperatur rendah dan untuk menjebak ruang kosong semaksimal mungkin dalam kisi-kisi atom. Laju quenching yang makin cepat akan menahan konsentrasi ruang kosong yang lebih besar dan memungkinkan mobilitas elemen pada fasa Al yang lebih besar selama proses aging. Laju optimum quenching sangat penting untuk menahan konsentrasi ruang kosong dan meminimalisir bagian yang terdistorsi setelah quenching. Laju quenching yang pelan akan mengurangi tegangan residu dan distorsi pada komponen, hal itu disebabkan oleh dampak yang mengganggu seperti presipitasi selama quenching, over aging lokal, reduksi batas butir, meningkatkan kecenderungan terjadinya korosi, dan mengurangi pengaruh yang ditimbulkan dari proses aging
treatment (Mohamed & Samuel, 2012).
Gambar 2.4 Proses perubahan butir pada aging (Smith, 1993)
Aging merupakan metode paling penting pada proses hardening logam paduan aluminium. Pada proses ini terjadi
presipitasi fasa paduan yang dipengaruhi oleh waktu dan temperatur aging sesuai dengan Gambar 2.4. Pada proses pembuatan paduan aluminium 2024 T3 mengaplikasikan natural
13
aging, dimana proses aging dilakukan pada temperatur ruang dan
dalam rentang waktu yang berhari-hari, bahkan berbulan-bulan. Pada proses ini akan terjadi pengelompokan atom paduan Cu hingga membentuk klaster kisi yang tersebar secara merata pada matriks aluminium dan membentuk G-P zones yang lebih tahan terhadap pergeseran dislokasi terhadap kisi dan membuatnya menjadi kuat. Pada G-P zones terdapat beberapa fase metastabil yaitu θ", θ', dan fasa stabil θ seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 2.5 (Calister, Jr & Rethwisch, 2009).
Gambar 2.5 Hubungan antara kekerasan dan kekuatan terhadap waktu aging pada temperatur konstan selama presipitasi (Calister, Jr & Rethwisch, 2009)
Gambar 2.6 Skema terjadinya pembentukan fasa presipitat θ. (a) larutan pada fasa tunggal α. (b) transisi fasa θ" (c) fasa setimbang fasa θ dengan matriks fasa α. (Calister, Jr & Rethwisch, 2009)
Pada Gambar 2.6 menunjukkan skema mikro terjadinya proses presipitasi. Diawali dengan pada tahap (a) yaitu atom Cu
14
masih tersebar secara merata pada matriks Al karena proses
solution heat treatment. Kemudian selama waktu berjalan, proses aging mulai terjadi, dimana atom Cu membentuk kelompok atau
klaster yang terjadi pada tahap (b), dan terjadi distorsi kisi kristal disekitar fasa Cu. Selama proses deformasi plastis, gerakan dislokasi secara efektif berkurang dikarenakan distorsi yang terjadi dan sebagai konsekuensinya paduan menjadi lebih keras dan kuat. Kemudaian pada tahap (c) terbentuk fasa θ diakibatkan oleh
overaging dimana material menjadi lemah dan lunak (Calister, Jr
& Rethwisch, 2009).
2.2 Anodizing
Anodizing merupakan proses pembentukan oksida pada
permukaan aluminium dengan proses elektrolisis dimana benda kerja diposisikan pada anoda. Pada proses ini katoda hanya berfungsi sebagai penghantar arus listrik dan tidak berfungsi sebagai logam pelapis. Pada prinsipnya, proses anodizing alumunium adalah menghasilkan aluminium oksida (Al2O3) atau lapisan pasif yang melapisi material dasar yang ada di bawahnya, hal tersebut dapat terjadi setelah proses anodizing dikondisikan dalam temperatur yang dibutuhkan, konsentrasi elektrolit dan aditif yang digunakan, serta diberikan tegangan listrik dan arus listrik dengan besar tertentu pada proses elektrolisis anodizing (Stevenson, 1990).
Banyak kelebihan yang diberikan proses anodizing pada sebuah material, antara lain (Stevenson, 1990) ;
1. Meningkatkan ketahan terhadap korosi dengan adanya lapisan pasif oksida yang terbentuk diatas permukaan material dasar.
2. Meningkatkan penampilan dekoratif material dasar. 3. Meningkatkan ketahanan abrasi (ketahanan abrasi)
khususnya untuk proses hard anodizing. 4. Meningkatkan daya rekat cat.
5. Mempermudah lubrikasi.
15 7. Dapat dilapisi dengan proses lain
8. Dapat digunakan sebagai indikator pendeteksi kecacatan.
9. Meningkatkan emisivitas.
Pada dunia industri manufaktur seperti industri otomotif dan pesawat terbang terdapat 3 macam tipe anodizing, yaitu (Stevenson, 1990) :
1. Chromic Acid Anodizing (menggunakan larutan asam kromik) atau disebut juga anodizing tipe I.
2. Sulfuric Acid Anodizing (menggunakan larutan asam sulfat) atau disebut juga anodizing tipe II.
3. Hard Anodizing (menggunakan larutan asam sulfat dengan pengkodisinan rapat arus yang lebih tinggi dan temperature operasi yang rendah) atau disebut juga
anodizing tipe III.
Selain ketiga macam anodizing yang umum di dunia industri manufaktur saat ini, terdapat juga beberapa jenis anodizing yang penggunaannya dilakukan secara khusus sesuai dengan kebutuhan perusahaan maupun penggunaannya dilakukan untuk menggantikan peran dari 3 tipe anodizing untuk menutupi kekurangannya seperti penggunaan tartaric sulfuric acid anodizing yang digunakan untuk menggantikan chromic acid anodizing karena sifat krom yang beracun dan tidak ramah lingkungan. Berikut ini beberapa macam anodizing diluar 3 tipe yang umum ada di industri manufaktur saat ini (Stevenson, 1990) :
1. Oxalic Acid Anodizing 2. Phosporic Acid Anodizing
3. Boric Acid Anodizing
4. Sulfosalicylic Acid Anodizing 5. Sulfophtalic Acid Anodizing 6. Tartaric Acid Anodizing