ANALISA STRUKTUR PADUAN AKIBAT PENGARUH
TEMPERATUR PEMANASAN DAN PENDINGINAN TERHADAP
SIFAT MEKANIK DAN EKSPANSI TERMAL PADUAN CuPbSn
SEBAGAI BUSHING
TESIS
Oleh :
TRI HARYA WIJAYA
087026019/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ANALISA STRUKTUR PADUAN AKIBAT PENGARUH
TEMPERATUR PEMANASAN DAN PENDINGINAN TERHADAP
SIFAT MEKANIK DAN EKSPANSI TERMAL PADUAN CuPbSn
SEBAGAI BUSHING
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Fisika
pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh
TRI HARYA WIJAYA
087026019/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGESAHAN TESIS
JudulTesis : ANALISA STRUKTUR PADUAN AKIBAT
PENGARUH TEMPERATUR PEMANASAN DAN PENDINGINAN TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN EKSPANSI TERMAL PADUAN CuPbSn SEBAGAI BUSHING
Nama Mahasiswa : Tri Harya Wijaya
Nomor Induk Mahasiswa : 08 70 26 019
Program Studi : Magister Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui
Komisi Pembimbing
(Prof.Drs.Mohammad Syukur,MS) (Dr.Anwar Dharma S.,M.S) Ketua Anggota
Ketua Program Studi, Dekan,
PERNYATAAN ORSINALITAS
ANALISA STRUKTUR PADUAN AKIBAT PENGARUH
TEMPERATUR PEMANASAN DAN PENDINGINAN TERHADAP
SIFAT MEKANIK DAN EKSPANSI TERMAL PADUAN CuPbSn
SEBAGAI BUSHING
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 20 Mei 2010
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Tri Harya Wijaya NIM : 08 70 26 019 Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :
ANALISA STRUKTUR PADUAN AKIBAT PENGARUH TEMPERATUR PEMANASAN DAN PENDINGINAN TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN
EKSPANSI TERMAL PADUAN CuPbSn SEBAGAI BUSHING
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 20 Mei 2010
Telah diuji pada
Tanggal : 20 Mei 2010
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.S
Anggota : 1. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S
2. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc
3. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap berikut gelar : Tri Harya Wijaya, S.Si.
Tempat dan tanggal lahir : T.Tinggi , 18 Februari 1975
Alamat Rumah : Jl. Karya II No.39 Medan
Telepon / HP : 081376207958
e-mail : triwijaya88@yahoo.com
Instansi Tempat Kerja : SMA Negeri 14 Medan
Alamat Kantor : Jl. Pelajar Timur Ujung
Telepon : (061) 7345465
DATA PENDIDIKAN
SD : SD Negeri 060890 Medan Tamat 1987
SMP : SMP Negeri 8 Medan Tamat 1990
SMA : SMA Negeri 1 Medan Tamat 1993
Strata -1 : FMIPA USU Medan Tamat 1998
Strata -2 : PSMF PPs FMIPA USU Tamat 2010
KATA PENGANTAR
Pertama-tama penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rakhmad dan karunia-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.
Kami ucapkan terima kasih sebesar – besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga kami dapat melaksanakan Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami menucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada:
Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof... atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.
Dekan Fakultas MIPA Univeritas Sumatera Utara, Prof. Dr.Eddy Marlianto, M.Sc. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Fisika, Prof. Dr.Eddy Marlianto, M.Sc. Sekretaris Program Studi Fisika, Drs. Nasir Saleh M.Eng.Sc.beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Prof.Drs.M.Syukur,M.S. selaku Pembimbing Utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongam, bimbingan dan pandangan pada kami, demikian juga kepada Dr.Anwar Darma S., M.S selaku Co. Pembimbing yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami hingga selesainya penelitian ini.
Kepada Ayahanda Buchari Jusuf dan Ibunda R.Rr.Retning Yati serta istri saya Nurhajijah, S.Pd. dan Bapak serta Ibu Mertua dan anakku terkasih Nanda Zahri Wibowo juga abang, kakak dan adik saya juga kepada teman satu tim dan teman angkata 08 terima kasih yang putih atas segala pengorbanannya yang telah memberikan dorongan moral serta doa restu selama kuliah hingga selesainya tesis ini, budi baik ini tidak dapat dibalas, hanya diserahkan kepada Allah SWT jua.
Semoga kiranya kita diberikan taufik, hidayah dan Inayah-Nya dalam memanfaatkan segala ciptaan-Nya bagi kesejahteraan umat manusia. Amin Ya Rabbal Alamin.
ANALISA STRUKTUR PADUAN AKIBAT PENGARUH
TEMPERATUR PEMANASAN DAN PENDINGINAN TERHADAP
SIFAT MEKANIK DAN EKSPANSI TERMAL PADUAN CuPbSn
SEBAGAI BUSHING
ABSTRAK
Bushing atau yang dikenal sebagai bantalan merupakan elemen atau bagian dari peralatan mesin yang dirancang agar dapat menahan beban yang diterimanya khususnya beban yang bergerak. Paduan logam CuPbSn banyak dipergunakan sebagai bahan dalam pembuatan bagian – bagian mesin, khususnya dalam pembuatan bushing. Agar diperoleh kualitas paduan logam CuPbSn yang sesuai dengan konstruksi mesin khususnya bushing dapat dilakukan dengan perlakuan panas. Karena paduan logam tersebut bila dibenahi dengan perlakuan panas akan mempengaruhi sifat mekanik, ekspansi termal dan struktur paduan. Pada penelitian ini, komposisi berat paduan adalah 75% Cu, 15% Pb dan 10 % Sn dengan temperatur pemanasan yang diberikan pada suhu 200oC, 400oC dan 600oC dengan waktu tahan 1 jam serta pendinginan dilakukan di dalam air dan furnace. Kemudian dilakukan pengujian sifat mekanik yaitu impak, kekerasan dan kuat tarik , sedangkan sifat panas dilihat dari koefisien ekspansi termal serta analisa struktur paduan digunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan mikroskop metalurgi. Analisa melalui mikroskop metalurgi menunjukkan bahwa paduan CuPbSn disusun oleh struktur inti dendrit dan struktur komposit. Struktur inti dendrit akan meningkat dan struktur komposit akan berdifusi pada pemanasan 200oC, 400oC, dan 600oC, disamping itu pendinginan dalam furnace lebih homogen dari pendinginan dalam air. Dan dari hasil analisa pengujian difraksi sinar x didapatkan fasa Cu81Sn22 sebagai fasa mayor (dominan) dan
fasa Pb sebagai fasa minor. Fasa – fasa tersebut lebih mengkristal dengan pemanasan 200oC, 400oC dan 600oC, disamping itu pendinginan dalam furnace menunjukkan semakin mengkristalnya paduan daripada di dalam air. Perubahan struktur paduan tersebut diikuti dengan perubahan sifat mekanik dan ekspansi termal. Sifat – sifat mekaniknya menujukkan kenaikkan dengan pemanasan 200oC, 400oC dan 600oC sedang perpanjangan dan koefisien ekspansi termal mengalami penurunan. Kondisi optimum diperoleh pada temperatur pemanasan 600oC dengan pendinginan furnace dengan karakteristik sebagai berikut impact Charpy = 17,52 J, kekerasan Brinell = 69,1 kg/mm2, kuat tarik = 219,60 N/mm2, perpanjangan = 7,9 % dan koefisien ekspansi termal = 22,81 x 10-6 / oC.
ANALYSIS OF ALLOY STRUCTURE CAUSED BY THE EFFECT
OF HEATING AND COOLING TREATMENT TOWARDS THE
MECHANICAL CHARACTERISTIC AND THERMAL EXPANSION
OF THE CuPbSn ALLOY AS THE BUSHING
ABSTRACT
Bushing or bearing is known as elements or parts of machine tools that are designed to support the weight of the load moving, especially receipt. CuPbSn alloys commonly used as ingredients in the manufacture of parts machine especially in the manufacture of bushings. In order to obtain quality metal alloy construction CuPbSn that match particular machine bushing can be done by heat treatment. Because the alloy when addressed by the heat treatment affects the mechanical properties, thermal expansion and structure of alloys. In this research, alloy composition is 75%Cu, 15% Pb and 10% Sn with a given heating temperature at a temperature of 200 oC, 400 oC and 600 oC with holding time of 1 hour and cooling applied in an aqueous and the furnace. Then test the impact of mechanical properties, hardness and tensile strength, thermal properties, while views of the thermal expansion coefficient and analysis of the structure of alloys used in X-Ray Diffraction (XRD) and metallurgical microscope. Through a metallurgical microscope analysis showed that the alloy CuPbSn were prepared by dendrites core structure and composite structure. Dendrite structure is increased and composite structure will be diffution on heating 200 oC, 400 oC, and 600oC, besides cooling in the furnace is more homogenous from an aqueous medium. And from the results of x-ray diffraction analysis showed the phase Cu81Sn22 as major (dominant) and Pb phase as a minor phase. Its phases is more crystalized with the heat treatment 200 oC,, 400 oC and 600 oC in addition to the cooling in the furnace showed that the more crystallized alloy from an aqueous medium. Changes in the structure of these alloys followed by changes in mechanical properties and thermal expansion. Mechanical properties showed significant increase with heating 200 oC, 400 oC and 600 oC but elongation and thermal expansion coefficient decreased. The optimum condition was obtained at a cooling temperature of 600oC heating furnace with the following characteristics Charpy Impact = 17.52 J, Brinell hardness = 69.1 kg/mm2 , tensile strength = 219.60 N/mm2 , elongation = 7.9% and the coefficient thermal expansion = 22.81 x 10-6 / oC.
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR i
ABSTRAK ii
ABSTRACT iii
DAFTAR ISI iv
DAFTAR TABEL vii
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR LAMPIRAN xi
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Tujuan Penelitian 3
1.3. Perumusan Masalah 4
1.4. Batasan Masalah 4
1.5. Manfaat Penelitian 4
1.6. Hipotesa Penelitian 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6
2.1. Karakteristik Cu,Pb dan Sn 6
2.2. Paduan Logam CuPbSn 10
2.2.1. Pemaduan Logam CuPbSn 11
2.3. Bushing 15
2.4. Bushing dari Paduan CuPbSn 17 2.5. Efek Temperatur Pemanasan 18
2.6. Struktur Mikro 20
2.7. Sifat – Sifat Mekanik Bahan 20
2.7.1. Uji Impact 20
2.7.2. Uji Kekerasan 22
2.7.3. Uji Tarik. 24
2.7.3.1. Kuat Tarik Maksimum 24
2.7.3.2. Elongation (perpanjangan) 25
2.8. Koefisien Ekspansi Termal. 25
2.9. X – Ray Diffraction (XRD) 26
2.10. Mikroskop Metalurgi 28
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 29
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 29
3.2. Bahan dan Peralatan 30
3.3. Variabel Penelitian 31
3.4. Preparasi Sampel 31
3.5. Temperatur Pemanasan Sampel 34
3.6. Pengujian Sampel 35
3.6.1.Impact (Charpy Impact Test) 35
3.6.3.Kuat Tarik 38
3.6.4.Koefisien Ekspansi Termal 39
3.6.5.Analisa Struktur Mikro 41
3.6.5.1. X-Ray Diffraction 41
3.6.5.2. Mikroskop Metalurgi 42
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 45
4.1. Impact Charpy 45
4.2. Kekerasan Brinell 46
4.3. Kuat Tarik 48
4.4. Perpanjangan (elongation) 49
4.5. Koefisien Ekspansi Termal. 50
4.6. Analisa Struktur Paduan 51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 56
5.1. Kesimpulan 56
5.2. Saran 58
DAFTAR PUSTAKA 59
LAMPIRAN L-1
DAFTAR TABEL
Nomor J u d u l Halaman
Tabel
2.1 Sifat – sifat fisis, mekanik dan panas dari tembaga murni 7
2.2 Sifat – sifat fisis, mekanik dan panas dari timah hitam murni 9
2.3 Sifat – sifat fisis, mekanik dan panas dari timah putih murni 10
DAFTAR GAMBAR
Nomor J u d u l Halaman
Gambar
2.1. Sebuah Tembaga 6
2.2. Struktur Kristal Tembaga 7
2.3. Sebuah Timah Hitam 8
2.4. Struktur Kristal Timah Hitam 8
2.5 Sebuah Timah Putih 9
2.6. Struktur Kristal Timah Putih 10
2.7. Tanur Kruss (Jenis Pembakaram Minyak Residu) 11
2.8. Bantalan Bushing 16
2.9. Test Impact Charpy 21
2.10. Skema Uji Kekerasan Brinell 23
2.11. Difraksi Bidang Kristal 26
2.12. Sistem Mikroskop Optik Metalurgi 28
3.1. Diagram Alir Pemaduan Logam CuPbSn dan Pengujiannya 31
3.2. Cetakan CO2. 32
3.3. Diagram Peleburan CuPbSn 34
3.4. Diagram Alir temperatur Pemanasan dan Pendinginan Paduan
Logam CuPbSn dan Pengujiannya 34
3.5. Impact Tester metode Charpy 35
3.6. Spesimen Pengujian Impact Charpy 36
3.8. Spesimen Pengujian Kekerasan Brinell 37
3.9. Universal Tensile Testing Machine 38
3.10. Spesimen Pengujian Kuat Tarik 39
3.11. Termo Mecanical Analis (TMA) Shimadzu 40
3.12. Spesimen Pengujian Koefisien Termal Ekspansi 40
3.13. Skema Alat Uji XRD 42
3.14. Mikroskop Metalurgi 43
3.15. Penghalusan Permukaan Sampel Paduan Logam CuPbSn. 43
3.1. Hubungan Antara Temperatur Pemanasan Terhadap Impact
Charpy Dari Paduan Logam CuPbSn 45
3.2. Hubungan Antara Temperatur Pemanasan Terhadap Kekerasan (BH)
Dari Paduan Logam CuPbSn 47
4.3. Hubungan Antara Temperatur Pemanasan Terhadap Kuat Tarik
Dari Paduan Logam CuPbSn 48
4.4. Hubungan Antara Temperatur Pemanasan Terhadap Perpanjangan
Dari Paduan Logam CuPbSn 49
4.5. Hubungan Antara Temperatur Pemanasan Terhadap Koefisien
Ekspansi Termal Dari Paduan Logam CuPbSn 50
4.6 Pola Difraksi Sinar-X (XRD) Dari Paduan Logam CuPbSn Tanpa
Temperatur Pemanasan 52
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lampiran
Lampiran A Data Pengukuran Impact Charpy L-1
Lampiran B Data Pengukuran Brinell Hardness L-3
Lampiran C Data Pengukuran Kuat Tarik L-5
Lampiran D Data Pengukuran Perpanjangan (Elongation) L-7
Lampiran E Data Pengukuran Koefisien Ekspansi Termal L-9
Lampiran F Grafik Ekspansi Termal L-13
Lampiran G Grafik Pola XRD L-20
Lampiran H Hasil Foto Mikroskop Metalurgi L-28
Lampiran L Foto – Foto Kegiatan Penelitian L-32
ANALISA STRUKTUR PADUAN AKIBAT PENGARUH
TEMPERATUR PEMANASAN DAN PENDINGINAN TERHADAP
SIFAT MEKANIK DAN EKSPANSI TERMAL PADUAN CuPbSn
SEBAGAI BUSHING
ABSTRAK
Bushing atau yang dikenal sebagai bantalan merupakan elemen atau bagian dari peralatan mesin yang dirancang agar dapat menahan beban yang diterimanya khususnya beban yang bergerak. Paduan logam CuPbSn banyak dipergunakan sebagai bahan dalam pembuatan bagian – bagian mesin, khususnya dalam pembuatan bushing. Agar diperoleh kualitas paduan logam CuPbSn yang sesuai dengan konstruksi mesin khususnya bushing dapat dilakukan dengan perlakuan panas. Karena paduan logam tersebut bila dibenahi dengan perlakuan panas akan mempengaruhi sifat mekanik, ekspansi termal dan struktur paduan. Pada penelitian ini, komposisi berat paduan adalah 75% Cu, 15% Pb dan 10 % Sn dengan temperatur pemanasan yang diberikan pada suhu 200oC, 400oC dan 600oC dengan waktu tahan 1 jam serta pendinginan dilakukan di dalam air dan furnace. Kemudian dilakukan pengujian sifat mekanik yaitu impak, kekerasan dan kuat tarik , sedangkan sifat panas dilihat dari koefisien ekspansi termal serta analisa struktur paduan digunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan mikroskop metalurgi. Analisa melalui mikroskop metalurgi menunjukkan bahwa paduan CuPbSn disusun oleh struktur inti dendrit dan struktur komposit. Struktur inti dendrit akan meningkat dan struktur komposit akan berdifusi pada pemanasan 200oC, 400oC, dan 600oC, disamping itu pendinginan dalam furnace lebih homogen dari pendinginan dalam air. Dan dari hasil analisa pengujian difraksi sinar x didapatkan fasa Cu81Sn22 sebagai fasa mayor (dominan) dan
fasa Pb sebagai fasa minor. Fasa – fasa tersebut lebih mengkristal dengan pemanasan 200oC, 400oC dan 600oC, disamping itu pendinginan dalam furnace menunjukkan semakin mengkristalnya paduan daripada di dalam air. Perubahan struktur paduan tersebut diikuti dengan perubahan sifat mekanik dan ekspansi termal. Sifat – sifat mekaniknya menujukkan kenaikkan dengan pemanasan 200oC, 400oC dan 600oC sedang perpanjangan dan koefisien ekspansi termal mengalami penurunan. Kondisi optimum diperoleh pada temperatur pemanasan 600oC dengan pendinginan furnace dengan karakteristik sebagai berikut impact Charpy = 17,52 J, kekerasan Brinell = 69,1 kg/mm2, kuat tarik = 219,60 N/mm2, perpanjangan = 7,9 % dan koefisien ekspansi termal = 22,81 x 10-6 / oC.
ANALYSIS OF ALLOY STRUCTURE CAUSED BY THE EFFECT
OF HEATING AND COOLING TREATMENT TOWARDS THE
MECHANICAL CHARACTERISTIC AND THERMAL EXPANSION
OF THE CuPbSn ALLOY AS THE BUSHING
ABSTRACT
Bushing or bearing is known as elements or parts of machine tools that are designed to support the weight of the load moving, especially receipt. CuPbSn alloys commonly used as ingredients in the manufacture of parts machine especially in the manufacture of bushings. In order to obtain quality metal alloy construction CuPbSn that match particular machine bushing can be done by heat treatment. Because the alloy when addressed by the heat treatment affects the mechanical properties, thermal expansion and structure of alloys. In this research, alloy composition is 75%Cu, 15% Pb and 10% Sn with a given heating temperature at a temperature of 200 oC, 400 oC and 600 oC with holding time of 1 hour and cooling applied in an aqueous and the furnace. Then test the impact of mechanical properties, hardness and tensile strength, thermal properties, while views of the thermal expansion coefficient and analysis of the structure of alloys used in X-Ray Diffraction (XRD) and metallurgical microscope. Through a metallurgical microscope analysis showed that the alloy CuPbSn were prepared by dendrites core structure and composite structure. Dendrite structure is increased and composite structure will be diffution on heating 200 oC, 400 oC, and 600oC, besides cooling in the furnace is more homogenous from an aqueous medium. And from the results of x-ray diffraction analysis showed the phase Cu81Sn22 as major (dominant) and Pb phase as a minor phase. Its phases is more crystalized with the heat treatment 200 oC,, 400 oC and 600 oC in addition to the cooling in the furnace showed that the more crystallized alloy from an aqueous medium. Changes in the structure of these alloys followed by changes in mechanical properties and thermal expansion. Mechanical properties showed significant increase with heating 200 oC, 400 oC and 600 oC but elongation and thermal expansion coefficient decreased. The optimum condition was obtained at a cooling temperature of 600oC heating furnace with the following characteristics Charpy Impact = 17.52 J, Brinell hardness = 69.1 kg/mm2 , tensile strength = 219.60 N/mm2 , elongation = 7.9% and the coefficient thermal expansion = 22.81 x 10-6 / oC.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Aplikasi material berbasis logam pada dunia industri cukup potensial di Indonesia,
seiring dengan terus berkembangnya industri otomotif dan kebutuhan masyarakat akan
kendaraan bermotor, komponen permesinan dan bidang lainnya (Khairul Sakti, 2009).
Paduan logam CuPbSn dikenal sebagai paduan perunggu, karena perunggu adalah
paduan logam yang terdiri terutama dari tembaga dan biasanya dengan timah sebagai
aditif utama, tetapi kadang – kadang juga dengan unsur – unsur seperti fosfor, mangan,
alumunium atau silikon (Wikipedia,2010a). Paduan ini banyak dipergunakan dalam
pembuatan bagian – bagian mesin, karena paduan ini memiliki karakteristik permesinan
yang baik, misalnya dalam pembuatan bushing atau bantalan (B.J.M.Beumer,1985)
Bushing (bantalan) harus dibuat dari bahan yang selain kokoh dan kuat juga perlu
memiliki kekerasan rata – rata rendah serta tahan aus, tahan karat dan mampu bekerja
pada suhu tinggi (Wikipedia,2010b). Untuk itu bahan yang dipilih adalah tembaga (Cu),
timah hitam (Pb) dan timah putih (Sn) (Kennth, 1991). Komposisi untuk Pb sebagai
paduan bantalan sebaiknya berkisar 8 hingga 30 % berat dan untuk Sn berkisar 0,5
Pengembangan material sebagai komponen alat konstruksi dan pekakas khususnya
bushing (bantalan) diusahakan untuk mencapai sifat – sifat mekanik yang lebih unggul
dari sebelumnya, terutama keunggulan dalam hal penerapan diberbagai kondisi
operasional. Salah satu tujuan terpenting dalam pengembangan material adalah
menentukan apakah struktur dan sifat – sifat material optimum agar daya tahan dicapai
maksimum (Taufikurrahman, dkk.,2005).
Heat treatment atau perlakuan panas merupakan salah satu cara dalam pengembangan
material, dikarenakan perlakuan panas ini bertujuan untuk meningkatkan sifat mekanik
material seperti tensile strength, elongation, impact resistance dan hardness. Proses
perlakuan panas ini meliputi proses kombinasi antara pemanasan dan pendinginan dengan
kecepatan pendinginan dan batas temperatur tertentu. Dengan adanya pemanasan dan
pendinginan dengan kecepatan tertentu maka bahan paduan logam akan memperlihatkan
perubahan strukturnya (nur-w,2009a).
Mikrostruktur dari suatu material (yang secara luas dapat digolongkan ke dalam
logam, polimer, keramik dan komposit) dapat juga mempengaruhi sifat – sifat mekanik
dari suatu material (Wikipedia,2007b). Aspek yang terpenting dari setiap bahan rekayasa
adalah strukturnya, dikarenakan struktur suatu material berkaitan dengan komposisinya,
sifat, sejarahnya dan kinerja pengolahannya. Oleh karena itu, mempelajari mikrostruktur
suatu material akan mendapatkan suatu informasi yang menghubungkan komposisi dan
pengolahan sifat – sifatnya serta kinerjanya. Analisa mikrostruktur digunakan untuk
memperoleh informasi tentang bagaimana bahan tersebut diproduksi dan kualitas bahan
Penelitian yang akan dilakukan adalah menganalisa perubahan struktur akibat
temperatur pemanasan dan pendinginan terhadap paduan CuPbSn sebagai bushing. Untuk
mengetahui kualitas bahan, perlu dilakukan pengujian mekanik dan thermal ekspansi. Uji
mekanik dan thermal akspansi ini sangat penting dalam usaha menghasilkan produk yang
bermutu sehingga sesuai dengan yang diharapkan. Selain itu, masa sekarang ini tingkat
persaingan pasar maupaun persaingan mutu semakin tajam sehingga orang berpikir
tentang kualitas yang didasarkan pada struktur bahan. Untuk itu, dilakukan analisa
struktur bahan dengan menggunakan mikroskop metalurgi dan XRD.
1.2. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian adalah :
1. Memahami teknik perlakuan panas, agar dapat memperjelas pengetahuan perubahan
struktur paduan serta sifat mekanik dan ekspansi termal paduan CuPbSn akibat
perlakuan panas.
2. Menjadikan acuan nasional untuk menumbuhkan industri baru melalui perbandingan
struktur paduan yang mengalami perlakuan panas terhadap sifat mekanik dan
ekspansi termal paduan CuPbSn sebagai bushing
1.3. Perumusan Masalah
Dalam penelitian ini yang menjadi permasalahan adalah bagaimana perubahan
struktur dan thermal ekspansi akibat temperatur pemanasan dan pendinginan yang
1.4. Batasan Masalah
Bushing yang dibuat dari paduan CuPbSn mempunyai komposisi bahan paduan
dalam persentase berat yakni 75%Cu, 15%Pb dan 10%Sn. Temperatur pemanasan
dilakukan pada temperatur 200 oC, 400 oC dan 600 oC dalam waktu penahanan 1 jam
dilanjutkan dengan pendinginan dalam air dan didalam oven. Sedangkan penganalisaan
struktur digunakan X-Ray Difraksi dan mikroskop metalurgi serta penganalisaan thermal
ekspansi digunakan Thermomechanical Analis (TMA).
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian adalah untuk menambah khasanah ilmu pengetahuan terutama
informasi dari struktur paduan akibat temperatur pemanasan dan pendinginan yang
bervariasi terhadap sifat mekanik bushing, sehingga membuat bushing memiliki sifat –
sifat lebih baik sesuai dengan fungsi dan kegunaannya.
1.6. Hipotesa
Melalui pemanasan dan pendinginan yang bervariasi terhadap paduan CuPbSn di
dapat sifat mekanik tertentu dikarenakan kecepatan pendinginan yang berbeda. Akan
tetapi heat treatment secara umum akan meningkatkan sifat – sifat mekanik suatu
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Karakteristik Cu, Pb dan Sn
Tembaga adalah unsur kimia dengan simbol Cu dengan nomor atom 29, yang
diketemukan sebagai bijih tembaga yang masih bersenyawa dengan zat asam, asam
belerang atau bersenyawa dengan kedua zat tadi.
Gambar 2.1. Sebuah Tembaga
Logam ini termasuk logam berat non ferro ( logam dan paduan yang tidak
mengandung Fe dan C sebagai unsur dasar ) yang memiliki sifat penghantar listrik dan
panas yang tinggi, keuletan yang tinggi dan sifat tahanan korosi yang baik (
Wikipedia,2010c). Sehingga produksi tembaga sebagian besar dipakai sebagai kawat atau
bahan untuk menukar panas dalam memanfaatkan hantaran listrik dan panasnya yang
baik. Biasanya dipergunakan dalam bentuk paduan, karena dapat dengan mudah
membentuk paduan dengan logam – logam lain diantaranya dengan logam Pb dan logam
Struktur kristal tembaga murni adalah face centered cubic (FCC) seperti yang
ditunjukkan pada gambar 2.2 dan memiliki titik leleh 1084,62 oC (WebElements,2009b),
pada tabel 2.1 diperlihatkan sifat – sifat fisis mekanik dan sifat panas dari tembaga murni.
Gambar 2.2. Struktur Kristal Tembaga
Tabel 2.1. Sifat – sifat fisis, mekanik dan panas dari tembaga murni
(WebElements,2009b)
Sifat Fisis Satuan
Densitas 8920 kg / m3
Sifat Mekanik Satuan
Kuat Tarik 200 N / mm2
Modulus Elastisitas 130 GPa
Brinnel Hardness 874 MN m-2
Sifat Panas Satuan
Koefisien Ekspansi Thermal 16,5 x 10-6 K-1
Konduktivitas Panas 400 W / mK
Timah hitam adalah suatu unsur kimia dengan simbol Pb dengan nomor atom 82 dan
juga merupakan salah satu logam berat yang lunak serta mudah dibentuk dan memiliki
Gambar 2.3. Sebuah Timah Hitam
Timah hitam memiliki sifat konduksi listrik dan daya tahan korosi yang baik, tahan
juga terhadap zat – zat kimia serta pelindung yang baik terhadap pancaran radioaktif dan
peredam yang baik terhadap suara dan getaran ( Wikipedia,2010d). Sebagai bahan
konstruksi timah hitam ini tidak begitu diperlukan tetapi sangat penting sebagai unsur
paduan. Sebagai unsur paduan boleh dikatakan timbal tidak larut di dalam logam – logam
lain melainkan terpisah dalam bentuk bola – bola kecil timbal yang bebas dan bola – bola
kecil ini berfungsi sebagai pelumas darurat (Van Vliet,et.all.,1984).
Struktur kristal timah hitam murni adalah face centered cubic (FCC) seperti pada
gambar 2.4 dan memiliki titik leleh 327,46 oC (WebElements,2009c), pada tabel 2.2
diperlihatkan sifat – sifat fisis mekanik dan sifat panas dari timah hitam murni.
Gambar 2.4. Struktur Kristal Timah Hitam
Tabel 2.2. Sifat – sifat fisis, mekanik dan panas dari timah hitam murni
Sifat Fisis Satuan
Densitas 11340 kg / m3
Sifat Mekanik Satuan
Kuat Tarik 15 N / mm2
Modulus Elastisitas 16 GPa
Brinnel Hardness 38,3 MN m-2
Sifat Panas Satuan
Koefisien Ekspansi Thermal 28,9 x 10-6 K-1
Konduktivitas Panas 35 W / mK
Timah putih adalah suatu unsur kimia dengan simbol Sn dengan nomor atom 50 dan
mempunyai karakteristik fisis yang hampir sama dengan timah hitam yaitu lunak dan
mudah ditempa serta memiliki warna putih perak terkadang agak kekuning – kuningan
oleh lapisan oksidasinya( Wikipedia,2010e).
Gambar 2.5. Sebuah timah putih
Dalam jumlah yang besar timah putih dipakai sebagai unsur paduan terutama pada solder
(bersama dengan timah hitam) pada zaman modern ini dan di dalam perunggu (Van
Struktur kristal timah putih murni adalah tetragonal seperti pada gambar 2.6 dan
memiliki titik leleh 231,93 oC (WebElements,2009c), pada tabel 2.3 diperlihatkan sifat –
sifat fisis mekanik dan sifat panas dari timah hitam murni.
Gambar 2.6. Struktur Kristal Timah Putih
Tabel 2.3. Sifat – sifat fisis, mekanik dan panas dari timah putih murni
(WebElements,2009c)
Sifat Fisis Satuan
Densitas 7310 kg / m3
Sifat Mekanik Satuan
Kuat Tarik 27,59 N / mm2
Modulus Elastisitas 50 GPa
Brinnel Hardness 51 MN m-2
Sifat Panas Satuan
Koefisien Ekspansi Thermal 22 x 10-6 K-1
Konduktivitas Panas 67 W / mK
2.2. Paduan Logam CuPbSn
Paduan logam merupakan pencampuran dari dua jenis logam atau lebih untuk
Salah satu komponen campuran tersebut haruslah unsur logam dan unsur lainnya dapat
merupakan unsur bukan logam, asalkan ikatan utama dalam kristal adalah ikatan logam
(Wapedia,2010f).
2.2.1. Pemaduan Logam CuPbSn
Proses pemaduan logam CuPbSn menggunakan bahan bakar minyak dan dilakukan
[image:30.612.97.488.264.401.2]dalam tanur kruss atau krussible, seperti gambar berikut
Gambar 2.7. Tanur Kruss (jenis pembakaran minyak residu)
Dalam bermacam – macam peleburan logam, kecuali dalam keadaan tertutup logam akan
menyerap gas. Maka pada peleburan logam CuPbSn yang paling penting adalah
mengurangi absorbsi gas H2, karena H2 menyebabkan cacat tuangan seperti rongga udara,
lubang gas dan lubang jarum. Untuk itu dalam proses pemaduan diperhatikan hal – hal
berikut :
1. Tanur kruss atau krussible yang akan dipakai harus dibersihkan dulu dan di keringkan
2. Sebelum bahan – bahan dimasukkan dalam krussible, krussible dipanaskan lebih
dahulu pada temperatur diatas 100 oC selama 15 menit.
3. Dalam peleburan, bahan yang dimasukkan terlebih dahulu adalah bahan yang
dimasukkan adalah tembaga yang terlebih dahulu dipanaskan guna menghilangkan
gas H2.
4. Logam ini harus betul – betul cair sesuai temperatur leburnya, baru ditambahkan bahan
pemadunya. Logam pemadu ini harus betul – betul dapat dicairkan termasuk
komponen dan molekul – molekul yang ada dalam logam yang dilebur.
5. Dilakukan pengadukan yang rata dan bila semua bahan betul – betul mencair, maka
dapat dilakukan penuangan ke dalam cetakan yang telah tersedia.
(Tata Surdia,1991)
2.2.2. Karakteristik Paduan Logam CuPbSn
Dari karakteristik masing – masing logam Cu, Pb dan Sn dapat dikatakan bahwa Cu
meningkatkan kekerasan permukaan dan kekuatan tarik, sedangkan Sn memperbaiki sifat
ketahanan terhadap korosi dan unsur Pb akan larut padat cuma beberapa persen dan
selebihnya akan mengendap dalam batas butir, didalam batas butir unsur ini
terdispresikan secara halus, sifat unsur ini memperbaiki sifat mampu mesin dan membuat
permukaan halus (Taufikurrahman, dkk.,2005).
Paduan logam CuPbSn dikenal sebagai paduan perunggu, dimana perunggu adalah
paduan logam yang terdiri terutama dari tembaga, biasanya dengan timah sebagai aditif
utama, tetapi kadang – kadang dengan unsur – unsur seperti fosfor, mangan, alumunium
atau silikon (Wikipedia,2010a). Perunggu itu keras, tetapi kenyal dan mempunyai sifat
luncur yang sempurna. Sehingga paduan logam CuPbSn yang termasuk dalam paduan
Pada tabel 2.4 dibawah ini diperlihatkan standar untuk perunggu ( bronze) dan
[image:32.612.89.498.177.665.2]kuningan (brass),
Tabel 2.4. Standar perunggu (bronze) dan kuningan (brass)
(Wikipedia, 2009f)
Br ass & Br onze Cast ing Alloy
Nom inal Chem ical Com posit ions
Family CDA AMS CU% SN% PB% ZN% NI% FE% AL% OTHERS% 833 93
1-1/ 2 1- 1/ 2 4
836 4855B 85 5 5 5
RED BRASS
838 83 4 6 7
844 81 3 7 9
SEMI-RED
BRASS 848 76 3 6 15
862 64 Rem .26 3 4 MN3 863 4862B 63 Rem .25 3 6 MN3 MANGANESE
BRONZE
865 4860A 58 .5 39.5 1 1 MN- .25
903 88 8 4
905 4845D 88 10 .3
Max. 2
TIN BRONZE
907 89 11 .5
Max. .5 Max .
922 88 6 1.5 4.5
923 87 8 1 Max. 4
926 4846A 87 10 1 2
LEADED BRONZE
927 88 10 2 .7 Max .
932 83 7 7 3
934 84 8 8 .7 Max . 935 85 5 9 1 .5 Max . 937 4842A 80 10 10 .7 Max . 938 78 7 15 .75 Max. HIGH
LEADED TIN BRONZE
943 4840A 70 5 25 .7 Max .
952 88 3 9
953 89 1 10
954 4870B
4872B 85 4 11
955 81 4 4 11
ALUMINUM BRONZE
958 81 5 4 9 MN1
SILICON
BRONZE 878 80 .25 .15 16 Max . .20 .15 .15
Br ass & Br onze Cast ing Alloy
Mechanical Pr oper t ies
Family CDA
TENSILE STRENGTH
Min. ( k si)
Typ ( k si)
YIELD STRENGTH Min. ( ksi) Typ ( ksi) ELONGATION Min. ( % ) Typ ( % ) BRINELL HARDNESS 10MM-500KG TYPICAL WEIGHT Lbs. Per Cu. In. MACHIN-ABILITY Free Cut YB=100
833 32 10 35 35 .318 35
836 30 37 14 17 20 30 50- 65 .318 84 RED BRASS
838 29 35 12 16 15 25 50- 60 .312 90 844 29 34 13 15 18 26 50- 60 .314 90 SEMI RED
BRASS
848 25 36 12 14 15 30 50- 60 .310 90 862 90 95 45 48 18 20 170 - 195 .288 30 863 110 119 60 83 12 18 225 .283 8 MANGANESE
BRONZE
865 65 71 25 28 20 30 130 .301 26 903 40 45 18 21 20 30 60- 75 .318 30 905 40 45 18 22 20 25 75 .315 30 TIN BRONZE
907 35 44 18 22 10 20 80 .317 20 922 34 40 16 20 22 30 60- 72 .312 42 923 36 40 16 20 18 25 60- 75 .317 42 926 40 44 18 20 20 30 65- 80 .315 40 LEADED
BRONZE
927 35 42 21 10 20 77 .317 45 932 30 35 14 18 12 20 60- 70 .322 70 934 25 32 16 8 20 55- 65 .320 70 935 25 32 12 16 8 20 55- 65 .320 70 937 25 35 12 18 8 20 55- 70 .320 80 938 25 30 14 16 10 18 50- 60 .334 80 HIGH
LEADED TIN BRONZE
943 21 27 13 7 10 42- 55 .336 80 952 65 80 25 27 20 35 110 - 140 .276 50 953 65 75 25 27 20 25 140 .272 55 954 75 85 30 35 12 18 140 - 170 .269 60 955 90 100 40 44 6 12 180 - 200 .272 50 ALUMINUM
BRONZE
958 85 95 35 38 18 25 150 - 170 .276 50 SILICON
BRONZE 878 80 83 30 37 15 29 115 .300 40
ksi indicates thousands pounds per square inch. Brinell 3000 Kg Load.
Br ass & Br onze Cast ing Alloy
Typical Uses
Family CDA
833 Electrical Contact Parts
RED BRASS
838 Low-Pressure Valves and Fittings 844 Hardware and Ornamental Castings
SEMI RED
BRASS 848 Plumbing Fittings and Hardware 862 Marine Castings, Bushings, and Gears 863 Heavy-Duty Gears, Bushings, and Slippers
MANGANESE BRONZE
865 Pipe Plugs, Arms, and Gears
903 Bearings, Bushings, Rings, and Gears 905 Bearings, Bushings, Rings, and Valves
TIN BRONZE
907 Gears, Bearings, and Bushings
922 Medium-Pressure Hydraulic and Steam to 550° F. Marine and Ornamental Castings, Valves, and Pressure Parts.
923 High-Pressure Steam Castings 926 Bearings, Bushings, Rings, and Gears
LEADED BRONZE
927 Bearings, Bushings, and Fittings 932 General-Utility Bearings and Bushings 934 Bearings and Bushings
935 Small Bearings and Bushings
937 High-Speed Heavy-Pressure Bearings and Bushings; Acid-Resistant to Sulphite Fluids
938 General Service Bearings; Acid-Resisting
HIGH LEADED TIN BRONZE
943 High-Speed Bearings with Light Loads
952 Acid-Resisting Pumps, Bearings, Gears, and Valves
953 Gears; Cams; Stripper Nuts; Slippers; High-Temperature Applications; and Mining Machine Parts, Nuts, Gears, and Slippers
954 Spur Gears, Nuts, Pumps, and Landing Gear Parts 955 Tank Gun Recoil Mechanisms and Landing Gear Parts
ALUMINUM BRONZE
958 Propeller Hubs, Blades, and Other Parts
SILICON
BRONZE 878 Brush Holders, Brackets, Clamps, and Lever Arms
2.3. Bushing
Bushing atau yang dikenal sebagai bantalan merupakan elemen atau bagian dari
peralatan mesin yang dirancang agar dapat menahan beban yang diterimanya, khususnya
beban yang bergerak seperti poros sehingga putaran atau gerak bolak – baliknya dapat
berlangsung secara halus dan aman. Bushing harus cukup kokoh untuk memungkinkan
halnya dengan pondasi pada gedung, dan hampir semua bagian mesin yang berputar
ditumpu oleh bushing (J.J.M.Hangendorm,1989). Gambar di bawah memperlihatkan
sebuah bush – bantalan perunggu ,
Gambar 2.8. Bantalan Bushing
Dalam memilih bahan bushing yang perlu diperhatikan adalah :
1. Dapat menahan beban tanpa mengalami patah atau perubahan bentuk, tahan terhadap
beban yang berubah – ubah dan tahan terhadap temperatur tinggi
2. Tahan gesekan dan tahan aus
3. Tahan terhadap korosi
4. Dapat menghantar panas
5. Pelekatan yang baik untuk bidang luncur yang di cor
6. Koefisien muai kecil
7. Sifat dapat dikerjakan (mampu tempa) yang baik (Wikipedia,2010b)
Pemakaian bushing ini, antara lain bushing pada poros engkol, bushing pada mesin
perkakas, bushing pada roda kereta api, bushing untuk penggunaan umum, dan masih
banyak lagi sesuai dengan yang dibutuhkan.(rizaumamil,2009g)
2.4. Bushing dari Paduan CuPbSn
Bahan baku yang sering dipergunakan dalam pembuatan bushing salah satunya
adalah paduan logam CuPbSn. Bahan baku ini termasuk kepada kelompok copper – base
alloys, yang artinya tembaga merupakan logam dasar untuk perunggu tuang atau disebut
juga sebagai paduan tembaga. Untuk memahami kinerja paduan yang berbeda, perlu di
pahami apa yang terjadi pada struktur dasar tembaga bila sejumlah kecil timah hitam dan
timah putih ditambahkan. Ada tiga kemunkinan cara timah hitam dan timah putih
menemukan tempatnya di kisi tembaga , yaitu :
1 . Mengganti atom tembaga dalam kisi fcc
Di sini komposisi Sn kurang dari 11 % dan pada kondisi kesetimbangan, fase padat
yang terbentuk adalah fase alfa fcc dimana atom Sn menempati kisi di tempat atom
tembaga. Sehingga menghasilkan satu-fasa larutan padat timah putih ditembaga, yang
mengakibatkan paduan tembaga mengalami kenaikan kekuatan dan mempertahankan
keuletan yang tinggi .
2. Bergabung dengan tembaga dan membentuk fase, dimana terbentuk struktur kristal
yang berbeda dari kristal fcc tembaga.
Di sini komposisi Sn lebih dari 11 % serta fase baru muncul yang diselingi oleh
seluruh kristal alfa fcc yaitu fase delta. Fase delta membuat paduan tembaga menjadi
lebih keras dan kuat juga meningkatkan ketahanan aus material, akan tetapi
mengurangi keuletan
3. Tidak bergabung memperkuat kisi tembaga , akan tetapi terperangkap dalam paduan
Di sini timah hitam (Pb) sama sekali tidak dapat bergabung dalam kisi tembaga, akan
tetapi membuat bushing menjadi lebih baik (William D. Nielsen, 2010).
Dengan demikian, bushing yang terbuat dari paduan ini mempunyai sifat penting
yaitu mampu mesin yang baik dan mempunyai daya lumas pada suhu tinggi sehingga
dapat menjadi pelumas cadangan bagi mesin.
2.5. Efek Temperatur Pemanasan
Temperatur pemanasan atau perlakuan panas adalah proses kombinasi antara proses
pemanasan atau pendinginan dari suatu logam atau paduannya dalam keadaan padat
untuk mendaratkan sifat – sifat tertentu. Untuk mendapatkan hal ini maka kecepatan
pendinginan dan batas temperatur sangat menentukan (education.web,2009).
Secara umum perlakuan panas (heat treatment) diklasifikasikan dalam 2 jenis, yaitu :
1. Near Equilibrium (Mendekati Kesetimbangan )
Tujuan dari perlakuan panas near equilibrium adalah untuk :
- melunakkan struktur kristal
- menghaluskan butiran
- menghilangkan tegangan dalam
- memperbaiki machineability
Jenis dari perlakuan panas near equilibrium, misalnya :
- full annealing (annealing)
- stress relief annealing
- process annealing
- homogenizing
2. Non Equilibrium (tidak setimbang)
Tujuan panas non equilibrium adalah untuk mendapatkan kekerasan dan kekuatan
yang lebih tinggi.
Jenis dari perlakuan panas non equilibrium, misalnya :
- hardening
- martempering
- austempering (gregoriusagung,2009)
Jenis perlakuan panas yang diterapkan pada tembaga dan paduannya antara lain :
- Homogenisasi, yang diterapkan untuk melarutkan dan menyerap segregasi dan
coring dari cor struktur, terutama yang mengandung timah dan nikel serta menciptakan
struktur yang lebih seragam
-Annealling, untuk melunakkan bahan pada suhu rekristalisasi dan jika diinginkan
pelunakkan maksimum dilakukan pemanasan diatas suhu rekristalisasi
- Menghilangkan Stress, bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan tegangan
sisa yang menyebabkan retak atau korosi
- Pengerasan Prespitasi, untuk memberikan peningkatan pengutan
( Herring, 2006)
2.6. Struktur Mikro
Struktur mikro merupakan butiran – butiran suatu benda logam yang sangat kecil dan
tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, sehingga perlu menggunakan mikroskop optik
material berkaitan dengan komposisi, sifat ,sejarah dan kinerja pengolahan, sehingga
dengan mempelajari struktur mikro akan memberikan informasi yang menghubungkan
komposisi dan pengolahan sifat serta kinerjanya.
Analisis struktur mikro digunakan untuk menentukan apakah parameter struktur
berada dalam spesifikasi tertentu dan didalam penelitian digunakan untuk menentukan
perubahan – perubahan struktur mikro yang terjadi sebagai akibat komposisi atau
perlakuan panas.
2.7. Sifat – Sifat Mekanik Bahan
Sifat mekanik bahan adalah hubungan antara respons atau deformasi bahan terhadap
beban yang bekerja. Sifat – sifat mekanik yang dilakukan terhadap paduan logam
CuPbSn meliputi impact, kekerasan dan kuat tarik.
2.7.1. Uji Impact
Uji impact dirancang untuk mengukur ketahanan bahan terhadap pembebanan tiba –
tiba atau gaya kejut dan yang diukur adalah energi impak atau energi yang diserap
sebelum bahan patah. Metode yang paling umum untuk mengukur energi impak adalah :
- Test Impact Charpy
- Test Impact Izod
Dalam penelitian ini test yang digunakan adalah test impact Charpy, seperti yang
Gambar 2.9. Test Impact Charpy
Test impact Charpy ini paling sering digunakan pada logam, juga digunakan pada
polimer, keramik dan komposit dikarenakan test ini lebih ekonomis dan cepat untuk
menentukan ketangguhan bahan dan aplikasi pengendalian kualitas (Azom,2005) .
Dari gambar diatas, bahwa pengujian dilakukan dengan jalan memukul bahan dengan
kecepatan tertentu oleh suatu bandul yang diayunkan yang mengakibatkan bahan patah.
Besarnya energi impak yang menyebabkan bahan patah dapat dinyatakan dengan
persamaan :
E = P D ( Cos B – Cos A ) ... (2.1)
dimana :
E = Energi Impact (Joule)
P = Beban pendulum ( 251,3 N)
A = Sudut pukulan awal (147o)
Catatan : sudut awal 147o sesuai dengan standar alat impact Charpy untuk mematahkan baja atau bahan non ferro
2.7.2. Uji Kekerasan
Kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan suatu bahan terhadap penetrasi
permukaan, yang disebabkan oleh penekanan oleh benda tekan yang berbentuk tertentu
karena pengaruh gaya tertentu. Pengujian kekerasan sangat berguna sekali untuk
mengetahui kualitas suatu bahan yang akan dipergunakan pada produk – produk logam
seperti komponen mesin. Beberapa metode pengujian kekerasan logam, yaitu :
- metode test gores
- metode kekerasan Brinell
- metode kekerasan Rockwell
- metode kekerasan Vickers
- metode kekerasan Vickers mikro
Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalah metode kekerasan Brinell.
Metode ini sangat cocok untuk mengukur bahan – bahan yang tidak homogen
umpamanya besi tuang atau perunggu.
Pengujian kekerasan dengan metode Brinnell menggunakan indentor bola baja
sebagai alat untuk mengukur kekerasan logam, seperti yang diperlihatkan pada gambar
Gambar 2.10. Skema Uji Kekerasan Brinell
Besarnya nilai uji kekerasan Brinell dinyatakan dengan persamaan berikut
(gordonengland,2009e) ,
BHN =
(
)2
2 2
i D D D D
F
− −
π ... (2.2)
dimana :
BHN = Nilai kekerasan Brinell
F = Beban Penekanan (kg)
D = Diameter Indentor/Pemukul (mm)
Di = Diameter Indentasi/Jejak (mm)
2.7.3. Uji tarik
Melalui uji tarik akan didapat kuat tarik maksimum dan elongation (pertambahan
panjang).
2.7.3.1. Kuat tarik maksimum
Kuat tarik suatu bahan dapat ditentukan dengan menarik bahan tersebut sampai beban
maksimum. Keterangan – keterangan yang diperoleh pada penarikan bahan dipengaruhi
Sifat yang umum dilakukan terhadap logam adalah kuat tarik maksimum (UTS) yaitu
pembebanan maksimum yang diberikan terhadap bahan yang menyebabkan penciutan
luas penampang yang akhirnya putus. Nilai kuat tarik maksimum dinyatakan dengan
persamaan berikut ( Surdia,T. Dan Shinroku, 1995)
UTS,
o TS
A
Pmax
=
σ ... (2.3)
dimana :
σTS = kuat tarik maksimum (N/m2)
Pmax = beban maksimum pada waktu pengujian (N)
Ao = luas penampang (m2)
Kenaikan tegangan dari titik luluh sampai kuat tarik maksimum menunjukkan bahwa
bahan mengalami pengerasan pengerjaan, sehingga pada logam terjadi deformasi plastis.
Kuat tarik maksimum sampai kuat tarik putus mengakibatkan luas penampang bahan
mereduksi (mengecil) dan terjadi lokalisasi pertambahan panjang hingga membentuk
necking dan akhirnya putus.
2.7.3.2. Elongation (perpanjangan)
Pertambahan panjang suatu bahan setelah mengalami uji tarik disebut elongation.
Nilai keuletan suatu bahan biasa ditunjukkan dari harga elongation ini. Apabila harga
elongation besar maka bahan tersebut dikatakan ulet (ductility).
Keuletan (ductility) adalah kemampuan logam untuk berdeformasi plastis sebelum
putus. Persentase elongation dinyatakan dengan persamaan berikut
% elongasi =
o o
L L
L−
dimana :
Lo = panjang mula – mula (mm)
L = panjang setelah bahan putus (mm)
Panjang mula – mula di ukur pada dua batas bagian tengah sampel uji tarik dan
panjang akhir sampel di ukur pada batas yang sama setelah kedua bagian yang putus
disatukan kembali.
2.8. Koefisien Ekspansi Termal
Pada umumnya material apabila dipanaskan atau didinginkan akan mengalami
perubahan panjang dan volume secara bolak – balok (reversible), sepanjang material
tersebut tidak mengalami karusakan (distorsi) yang permanen. Sifat ekspansi termal dari
paduan logam CuPbSn sangat penting karena ada kaitannya dengan aplikasinya yaitu
pada bushing. Untuk bushing yang baik, diharapkan koefisien bahan tersebut harus kecil.
Pengujian ekspansi termal untuk bahan ini digunakan thermomechanical analyzer
(TMA). Thermomechanical analyzer (TMA) merupakan bagian dari instrumen analisis
termal, seperti DTA, TGA dll. yang digunakan untuk menentukan perubahan sifat – sifat
mekanik dari bahan uji melalui pemanasan atau pendinginannya. Melalui analisa grafik
yang dicatat recorder TMA, dapat dihitung besarnya koefisien ekspansi termal dengan
persamaan (Tipler,P.A.,1998),
T l
L
o Δ Δ =
α ... (2.5)
dimana :
α = koefisien ekpansi thermal ( / oC )
ΔT = perubahan temperatur pemanasan (oC )
ΔL = perubahan panjang (mm)
2.9. X-Ray Diffraction (XRD)
Struktur kristal (jarak antar kristal dan jarak antar atom) dari suatu sampel kristal
tunggal biasanya ditentukan dengan difraksi sinar – x. Pada gambar II.11, menunjukkan
suatu berkas sinar – X dengan panjang gelombang λ jatuh pada sudut θ pada sekumpulan
bidang kristal berjarak d,
Sinar jatuh Sinar yang dipantulkan
hkl θ N θ
P Q d
hkl
[image:45.612.132.432.289.403.2]2θ O
Gambar 2.11. Difraksi bidang kristal (Smallman,R.E.,1991;Pecahrsky,V,K,et.all,2005)
Sinar yang dipantulkan dengan sudut θ hanya dapat terlihat jika berkas dari setiap bidang
yang berdekatan saling menguatkan. Oleh sebab itu, jarak tambahan satu berkas
dihamburkan dari setiap bidang yang berdekatan dan menempuh jarak sesuai dengan
perbedaan kisi, yaitu sama dengan panjang gelombang n λ .
Sebagai contoh, berkas kedua yang ditunjukkan pada gambar 2.11, menempuh jarak
lebih jauh dari berkas pertama, yaitu PO + OQ. Syarat pemantulan dan saling
menguatkan dinyatakan dengan hukum Bragg dan sudut kritis θ dikenal dengan sudut
Bragg (Smallman, R.E., 1991;Pecahrsky,V,K,et.all,2005)
Arah berkas sinar yang dipantulkan sepenuhnya tergantung oleh geometri kisi, dimana
sebaliknya geometri kisi diatur oleh orientasi dan jarak antara bidang – bidang kristal.
Jika untuk suatu kristal kubus simetri, diberikan ukuran struktur sel a, sudut – sudut
dimana berkas sinar didifraksikan oleh bidang – bidang kristal (hkl) dapat dihitung
dengan mudah dari rumus jarak antar bidang (Smallman, R.E., 1991),
) (h2 k2 l2
a dhkl
+ +
= ... (2.6)
Untuk memastikan bahwa hukum Bragg dapat terpenuhi dan pemantulan dari
berbagai bidang kristal dapat terjadi, maka penting untuk memberikan batas ambang pada
harga θ atau λ. Berbagai cara dimana hal tersebut mengawali metode standar difraksi
sinar-X yang dinamakan dengan metode Laue, metode perputaran kristal dan metode
serbuk.
2.10. Mikroskop Metalurgi
Mikroskop metalurgi merupakan mikroskop optik yang berbeda dari yang lain yaitu
dalam metode iluminasi specimen mikroskop. Metode ini menyebabkan bahan logam
harus diterangi oleh pencahayaan frontal, sehingga cahaya berada di dalam tabung
Gambar 2.12. Sistem mikroskop optik metalurgi
Parameter yang penting dalam mikroskop metalurgi meliputi pembesaran dan
resolusi. Umumnya perbesaran dari mikroskop metalurgi berada dalam kisaran 50 kali
sampai 1000 kali sedangkan resolusi merupakan ketajaman gambar suatu objek oleh
perangkat optikyang baik.
Mikroskop metalurgi digunakan untuk berbagai aplikasi diantaranya manufaktur
wafer semikonduktor silicon, inspeksi dan pengendali mutu, kristalografi ,analisis besi
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
1. Tempat Penelitian I : Balai Riset dan Standardisasi Industri Medan Jl. Sisingamaraja
No. 24 Medan
Waktu Penelitian : 8 – 13 Februari 2010
2. Tempat Penelitian II : Laboratorium Uji Mekanik PTKI Jl. Medan
Tenggara VII
Waktu Penelitian : 15 – 20 Februari 2010
Laboratorium Thermal Ekspansi PTKI Jl. Medan Tenggara
VII
Waktu Penelitian : 22 – 27 Februari 2010
3. Tempat Penelitian III : Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Jl.
Sangkuriang (Kompleks LIPI)
Waktu Penelitian : 27 Februari – 4 Maret 2010
4. Tempat Penelitian IV : Laboratorium Logam Departemen Teknik Mesin
Universitas Sumatera Utara
3.2. Bahan dan Peralatan
Bahan penelitian yang gunakan :
● Logam Tembaga (Cu) dengan berat 75 kg
● Logam Timah Hitam (Pb) dengan berat 15 kg
● Logam Timah Putih (Sn) dengan berat 10 kg
Peralatan penelitian yang digunakan :
● Tanur Kruss
● Cetakan Pasir
● Mesin Bubut
● Mistar
● Jangka Sorong
● Furnace
● Mesin Uji Tarik ”Universal Tensile Testing Machine” type Torsee, Tokyo -
Jepang
● Mesin Uji Kekerasan Brinnel
● Mesin Uji Impact Charpy
● Thermomechanical Analyzer (TMA)
● Mikroskop Metallurgy
3.3. Variabel Penelitian
a. Variabel Bebas
Variabel bebas dalam penelitian ini yaitu pengaruh temperatur pemanasan pada
temperatur 200 oC, 400 oC dan 600 oC selama 1 jam diikuti dengan pendinginan
dalam furnace dan air.
b. Variabel Terikat
Adapun yang menjadi variabel terikat dalam penelitian ini adalah pengaruh
terhadap uji impact, tarik, kekerasan, thermal akspansi dan struktur mikro.
3.4. Preparasi Sampel
Preparasi sampel paduan logam CuPbSn dilakukan dengan peleburan di dalam tanur
kruss dan ditunjukkan pada diagram alir pada gambar 3.1.,
- impact Charpy
- kekerasan Brinnel - kuat tarik
- koef.ekspansi thermal
[image:50.612.104.471.409.683.2]- analisa XRDdan Mikroskop M.
Gambar 3.1. Diagram alir pemaduan logam CuPbSn dan pengujiannya
Logam Tembaga (Cu) 75 kg
Logam Timbal (Pb) 15 kg
Logam Timah Putih (Sn) 10 kg
Peleburan (tanur kruss) 1100 oC
Penuangan ke dalam cetakan dan pendinginan ± i hari
Pembubutan sampel paduan CuPbSn
Proses pemaduan logam CuPbSn meliputi :
● Pembuatan cetakan
Dalam penelitian ini jenis cetakan yang digunakan adalah cetakan CO2, yang
diterapkan untuk bentuk yang rumit dan dapat menghasilkan permukaan yang licin,
[image:51.612.213.400.235.391.2]seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.2,
Gambar 3.2. Cetakan CO2
Cetakan ini dibuat dari pasir Silica (SiO2) yang dicampur dengan air kaca (water glass)
yang berfungsi sebagai pengikat, sehingga pasir yang mengering akan terbentuk
permukaan yang keras. Air kaca (water glass) ditambahkan 5% dari berat pasir Silica dan
dicampur dengan menggunakan pengaduk pasir. Pencampuran pasir Silica dan air kaca
(water glass) dilakukan selama 3 menit dan campuran harus diisolasi dari udara luar.
Selanjutnya pasir ini dipadatkan dalam kotak inti ( kotak yang mengandung gambar pola
uji ) dan lubang angin di buat dengan menggunakan jarum – jarum. Kemudian dialirkan
gas CO2 melalui lubang – lubang itu dan cetakan ini akan mengeras dalam waktu singkat.
Selanjutnya dilakukan penimbangan masing – masing bahan, dengan komposisi
dalam persentase berat yakni 75% Cu, 15 %Pb dan 10 % Sn. Kemudian tanur kruss
(crussible) dipanaskan dengan bahan bakar minyak solar, pada suhu diatas 100 oC selama
15 menit agar tidak terjadi kejutan pertambahan panas. Bahan yang pertama dimasukkan
adalah tembaga dalam jumlah yang kecil ke dalam tanur. Karena tembaga cenderung
mengandung gas H2 yang cukup banyak, maka sebelum dicairkan terlebih dahulu
dipanaskan untuk menghilangkan gas tersebut. Lalu sisa tembaga yang ada dimasukkan
ke dalam tanur hingga mencair (T = ± 1100 oC), selanjutnya timah hitam dimasukkan ke
dalam tanur ke dalam tanur. Kemudian setelah 15 menit ditambahkan timah putih, lalu
diaduk dari atas ke bawah dengan pengaduk khusus
● Penuangan logam cair ke dalam cetakan
Setelah semua logam sudah dilebur, maka kotoran – kotoran yang terapung
dikeluarkan dan selanjutnya penuangan logam cair kedalam cetakan yang dilakukan
setelah temperatur mencapai 1130 oC selanjutnya dibiarkan selama ± 1 hari. Tahapan
temperatur peleburan dapat di lihat pada gambar 3.3 ,
T (oC)
1130 oC penuangan logam cair ke dalam cetakan
1080 oC
Penambahan Tembaga Pb dan Sn
32 oC dicairkan lebih dahulu
[image:52.612.136.481.472.661.2]0 30 45 60 t (menit) Gambar 3.3. Diagram peleburan CuPbSn
Temperatur pemanasan sampel atau perlakuan panas untuk paduan logam CuPbSn
ditunjukkan pada diagram alir pada gambar 3.4.,
- impact Charpy
- kekerasan Brinnel
- kuat tarik
- koefisien ekspansi thermal
- analisa XRD
[image:53.612.147.488.149.414.2]- analisa mikroskop meta - lurgy
Gambar 3.4. Diagram alir temperatur pemanasan dan pendinginan paduan logam CuPbSn dan pengujiannya
Temperatur pemanasan (perlakuan panas) dilakukan setelah sampel paduan CuPbSn
dibubut atau dibentuk sesuai dengan uji yang akan dilakukan.
3.6. Pengujian Sampel
Sampel paduan CuPbSn yang sudah dibubut akan di uji impact Charpy, kekerasan,
kuat tarik, koefisien ekspansi termal, analisa struktur mikro dengan X – Ray Diffraction
(XRD) dan Mikroskop Metallurgy.
3.6.1. Impact ( Charpy Impact Test )
Sampel paduan CuPbSn yang telah dibubut
Temperatur pemanasan (perlakuan panas) pada temperatur 200 oC, 400 oC dan 600 oC selama 1 jam di dalam furnace
Pendinginan dalam media air dan furnace
Ketangguhan atau ketahanan terhadap gaya kejut pada sampel paduan logam CuPbSn
di uji dengan menggunakan Impact Tester metode Charpy seperti yang diperlihatkan
[image:54.612.218.395.153.325.2]pada gambar 3.5 dan pengujiannya mengacu pada standar ASTM E 23 – 07.
Gambar 3.5. Impact Tester metode Charpy
Spesimen memiliki ukuran (ASTM E-23) 55 X 10 X 10 mm dan takik pada bagian
tengah dengan sudut 45o dan kedalaman 2 mm, seperti yang diperlihatkan pada gambar
III.6,
10 mm 55 mm
10 mm
Gambar 3.6. Spesimen pengujian impact Charpy
Proses uji impact adalah sebagai beikur :
[image:54.612.156.345.460.587.2]b. Takikan spesimen berada ditengah spesimen tersebut dengan sudut takikan 45o dan
kedalaman 2 mm
c. Letakkan spesimen pada landasan Impact Tester dan disesuaikan letaknya dengan mal
ukur
d. Lakukan pengujian dengan palu pukulan menggunakan metode Charpy, dengan
sudut pukulan awal 147o dan beban 300 J
e. Catat sudut pemukulan akhir
Besarnya nilai uji impact dari sampel paduan CuPbSn dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan 2.1.
3.6.2. Kekerasan (Brinell Hardness Test)
Kekerasan paduan logam CuPbSn diuji dengan menggunakan Brinell Hardness Tester
yang diperlihatkan pada gambar 3.7 dan pengujiannya mengacu pada standar ASTM E
[image:55.612.229.384.442.599.2]10,
Gambar 3.7. Hardness Tester metode Brinell
3 cm
0,5 cm
Gambar 3.8. Spesimen pengujian kekerasan Brinell
Prosedur uji kekerasan adalah sebagai berikut :
a. Permukaan benda uji terlebih dahulu dipoles hingga rata dan halus dengan
menggunakan alat poles. Amplas yang digunakan mulai dari ukuran kasar sampai ke
yang paling halus untuk menghilangkan kotoran – kotoran dan korosi.
b. Spesimen diberi tanda 3 titik pada permukaan yang halus tadi dengan spidol/pulpen
c. Spesimen diletakkan pada landasan spesimen yang ada pada mesin Brinell
Hardness Tester
d. Bola baja sebagai penetrator diset pada titik yang akan diuji dengan kondisi
bersinggungan (bola baja hanya menyentuh titik)
e. Kemudian diberi beban dengan menggunakan handle hingga 1500 kg dan tahan
selama 15 detik
f. Setelah 15 detik, katup pembuang dibuka dengan pelan
g. Diameter indentasi / jejak bola baja diukur dengan menggunakan teropong untuk
ketiga titik
h. Diameter yang diperoleh dikonversikan dengan nilai diameter dan beban ( dalam
hal ini beban 1500 kg )
Besarnya nilai kekerasan dari paduan logam CuPbSn dapat dihitung dengan
3.6.3. Kuat Tarik
Besarnya kuat tarik dari paduan logam CuPbSn yang telah di bubut, diuji dengan
menggunakan Univesal Tensile Testing Machine yang diperlihatkan pada gambar 3.9 dan
[image:57.612.182.432.183.339.2]prosedur pengujiannya mengacu pada standar ASTM B208-58T,
Gambar 3.9. Universal Tensile Testing Machine
Bentuk dan ukuran spesimen diperlihatkan pada gambar 3.10,
60 mm
16 mm
Gambar 3.10. Spesimen pengujian kuat tarik
Prosedur pengujian kuat tarik adalah sebagai berikut :
a. Sampel berbentuk silinder diukur panjang dan diameternya, kemudian jepitkan
sampel sampel pada dudukan yang telah tersedia, berupa penjepit atas dan bawah
pada alat yang dikendalikan dengan kontrol penjepit.
b. Sebelum pengujian berlangsung, alat ukur (gaya) terlebih dahulu dikalibrasi dengan
jarum penunjuk tepat pada angka nol, selanjutnya atur tegangan supply dan putar
c. Dengan bergeraknya penjepit atas dan bawah, maka jarum penunjuk yang
menunjukkan berat beban bergerak juga hingga pembebanan maksimum.
d. Dicatat berapa kgf pada saat benda menerima beban maksimum dan beban putus
Besarnya kuat tarik maksimum dan elongasi dari paduan logam CuPbSn dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan 2.3 dan 2.4 .
3.6.4. Koefisien Ekspansi Termal
Pengukuran koefisien ekpansi termal dilakukan dengan menggunakan alat Termo
Mecanikal Analis (TMA) Shimadzu yang diperlihatkan pada gambar III.11 dan prosedur
[image:58.612.157.457.335.521.2]pengujiannya mengacu pada standar ASTM E831 - 06,
Gambar 3.10. Termo Mecanikal Analis (TMA) Shimadzu
Bentuk dan ukuran spesimen diperlihatkan pada gambar 3.12,
d = 0,5 cm
Gambar 3.12. Spesimen pengujian koefisien termal ekspansi
Prosedur pengukurannya sebagai berikut :
a.Main swicht ON, TMA swicht ON dan tunggu selama 30 menit
b.Ukur panjang sampel ( 10 mm – 15 mm ) dengan menggunakan jangka sorong dan
letakkan pada tempat sampel (sampel holder)
c.Set Detector pada posisi TMA dan Thermocouple CA
d.Set program : mode UP dan rate 10 oC / menit
e.Set Recorder :
- set pulpen temperature pada posisi nol (pada kertas recorder)
- set tombol temperatur pada posisi 50 mV
- tentukan posisi pulpen TMA dan set 20 mV
- pilih chart speed yang diinginkan (misal 5mm / menit)
f.Set start temperatur ( 3 oC) dibawah temperatur awal dan set limit temperatur sesuai
temperatur percobaan
g.Swicht ST By ON
h.Swicht start ON
i.Amati perubahan yang terjadi pada chart recorder
Dari grafik pada chart recorder akan diperoleh pertambahan panjang ΔL serta melalui
persamaan II.5 dapat ditentukan nilai koefisien ekspansi termal paduan logam CuPbSn.
3.6.5. Analisa Struktur Mikro
Analisa struktur mikro dilakukan dengan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD)
dan diberi temperatur pemanasan dianalisa komponen – komponen yang terbentuk
dengan menggunakan diffraksi sinar-X (XRD). Untuk mengetahui mikrostruktur
digunakan observasi dengan mikroskop metalurgi.
3.6.5.1. X Ray Diffraction (XRD)
Analisa struktur kristal diperlukan untuk mengetahui perubahan fase struktur bahan dan
dilakukan dengan menggunakan metode difraksi sinar – X (XRD). XRD adalah suatu
peralatan yang dapat memberikan data – data difraksi dan besar
kuantitas intensitas difraksi pada sudut – sudut dfraksi (2θ). Secara umum prinsip kerja
XRD dapat diperlihatkan pada gambar 3.13,
C
D θ 2θ
E
[image:60.612.123.482.307.464.2]F
Gambar 3.13. Skema alat uji XRD (Smallman,R.E.,1991)
Pada prinsipnya prosedur kerja XRD adalah :
1. A adalah generator tegangan tinggi yang berfungsi sebagai catu daya sumber sinar-x
(B).
2. Sampel (C) diletakkan pada tatakan (D) yang dapat diputar.
3. Sinar – X dari sumber (B) didifraksi oleh sampel menjadi berkas sinar konvergen
yang terfokus dicelah E, kemudian masuk ke alat pencacah (F).
A
B
G
4. D dan F dihubungkan secara mekanis. Jika F berputar sebesar 2θ maka D akan
berputar sebesar θ.
5. Intensitas difraksi sinar – X yang masuk dalam alat pencacah (F) di konversikan
dengan alat kalibrasi (G) dalam signal tegangan yang sesuai dan direkam oleh alat
rekam (H) dalam bentuk kurva.
Dari pengujian ini diperoleh grafik hubungan sudut 2θ dengan intensitas pola struktur
dari berbagai puncak. Nilai – nilai d yang telah dihitung dicocokan dengan nilai – nilai d
pada ICDD yang sesuai dengan komponen – komponen kristal yang terbentuk pada file
material paduan logam CuPbSn.
