Effect of Squeeze Casting Parameter Process ( Melt Temperature, Die Temperature And Al-3,22Si ) On Microstructure, Hardness And Tensile Strength In Thin Wall Casting Aspiyansyah Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Pontianak Email : aspi_pbunyahoo.co.

(1)

Effect of Squeeze Casting Parameter Process ( Melt Temperature, Die Temperature And Al-3,22%Si ) On Microstructure, Hardness And Tensile

Strength In Thin Wall Casting

Aspiyansyah

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Pontianak Email :aspi_pbun@yahoo.co.id

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur tuang dan temperatur cetakan terhadap struktur mikro dan kekerasan pada pengecoran squeeze (direct squeeze casting) paduan Al-6,04%Si. Paduan dilebur pada dapur krusibel dan dituang pada temperatur 665°C, 775°C dan 855°C, pada cetakan yang berbentuk die-punch yang dipanaskan pada temperatur 220°C, 275°C dan 330°C. Tekanan diberikan sebesar 135 MPa untuk menekan logam cair yang ada pada cetakan. Struktur mikro diamati menggunakan mikroskop optik dan sifat kekerasan diuji menggunakan pengujian kekerasan Vickers. Hasil pengujian menunjukkan peningkatan temperatur tuang dan temperatur cetakan berpengaruh terhadap kekerasan dan struktur mikro. Kekerasan menurun dengan kenaikan temperatur tuang, peningkatan temperatur cetakan menyebabkan nilai kekerasan menurun dan struktur silikon semakin kasar.

Kata kunci: pengecoran squeeze, kekerasan dan struktur mikro

PENDAHULUAN

Pengecoran squeeze adalah proses pengecoran dengan memberikan tekanan saat pembekuan dan merupakan penggabungan keunggulan proses tempa (forging) dan cor (casting). Proses pengecoran squeeze mampu meningkatkan sifat fisis dan mekanis terutama pada material dengan paduan dasar aluminium dan magnesium (Ghomashchi dan Vikrov, 1998). Pengecoransqueeze pada paduan dasar aluminium mampu menghasilkan coran yang mempunyai karakteristik seperti hasil proses tempa (Yue, 1997).

(2)

Penelitian tentang pengecoran squeeze paduan Al-Si telah dilakukan oleh beberapa peneliti dintaranya Baek dan Kwon (2008); Wahyudiono dan Purwanto (2007); Chang, dkk., (2007); Raji dan Khan (2006) dan Yang (2003). Ketebalan hasil coran dengan bahan Al-Si yang diteliti bervariasi, Wahyudiono dan Purwanto (2007) meneliti benda cor dengan ketebalan 10 mm sedangkan Raji dan Khan (2006) meneliti dengan perbandingan ukuran 2,5:1 dengan ketebalan minimum yang dihasilkan 10 mm, namun penelitian benda cor tipis dengan ketebalan 3 mm pada paduan Al-6,04%Si masih belum dilakukan sedangan benda cor tipis ini digunakan secara luas pada berbagai macam produk.

Penelitian ini akan menguji paduan Al-6,04%Si pada benda cor tipis yang dihasilkan dari proses pengecoran squeeze, selanjutnya dipelajari pengaruh parameter pengecoran squeeze yaitu temperatur tuang dan temperatur cetakan hasil pengecoran terhadap struktur mikro dan kekerasan.

METODE PENELITIAN

Paduan Al-Si diuji komposisi dengan spektrometer untuk mengetahui kandungan dari paduan, hasil komposisi ditunjukkan pada table 1. Paduan dilebur dalam dapur krusibel dan dituangkan pada temperatur 655, 775 dan 885o_C. Pemanasan die dan punch pada temperatur 220, 275 dan 330o_{C menggunakan} sprayer, gambar-1 menunjukan dies dan punch yang digunakan. Colloidal grafit digunakan sebagai pelapisan cetakan untuk menghidari terjadinya keausan erosi.

Tabel 1

Komposisi Paduan Al-6,04%Si

Al Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Cr Ni Pb Sn

(3)

Cairan alumunium yang sudah mencapai temperatur penelitian dituang pada die, kemudian dilakukan proses penekanan menggunakan penekan hidrolis pada tekanan 135 Mpa dan ditahan selama 30 detik.

Benda hasil pengecoransqueezedipotong kemudian melalui proses pemesinan dibuat spesimen uji kekerasan dan struktur mikro. Pengujian kekerasan menggunakan Vickers Hardness dengan pembebanan 15,62 kg sedangkan pengamatan struktur mikro menggunakan mikroskop optik.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Struktur Mikro

Struktur mikro dengan variasi temperatur tuang 665, 775 dan 885°C pada tekanan 135 Mpa diperlihatkan pada gambar-2 a, b dan c. Secara umum struktur silikon berbentuk serpih (platelike) dengan kecenderungan semakin halus seiring dengan peningkatan temperatur tuang. Struktur silikon yang semakin halus ini disebabkan oleh semakin tinggi gradien temperatur cairan dengan cetakan. Gradien temperatur yang tinggi menyebabkan laju pembekuan yang cepat yang dimungkinkan juga dapat memperhalus butir.

(a) (b) (c)

(4)

Struktur mikro paduan pada temperatur cetakan 220,275 dan 330o_C ditunjukkan gambar-3 a,b dan c. Pengamatan secara umum menunjukkan dengan kenaikan temperatur cetakan terlihat mempengaruhi bentuk struktur mikro. Struktur silikon berbentuk serpihan mengalami peningkatan jumlah dan serpihan semakin kasar seiring dengan peningkatan temperatur cetakan. Pengkasaran struktur silikon ini disebabkan semakin tinggi temperatur cetakan maka perbedaan atau gradien dengan temperatur logam cair semakin rendah yang mengakibatkan laju pembekuan yang semakin lambat.

Kekerasan

Hubungan antara temperatur tuang dengan kekerasan Vickers pada variasi temperatur cetakan dengan tekanan 135 Mpa diperlihatkan pada gambar-4. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kekerasan menurun dengan semakin tingginya temperatur tuang.

60 65 70 75 80

ra

sa

n

(

VH

N

)

Temperatur cetakan 220°C

Temperatur

(a) (b) (c)

Gambar 3. Struktur Mikro Spesimen pada Temperatur Tuang 775o_{C dengan:} (a) Temperatur Cetakan 220o_{C; (b) Temperatur Cetakan 275}o_{C dan}

(5)

Nilai kekerasan maksimum pada temperatur tuang 665o_{C diperoleh pada} temperatur cetakan 220o_{C dengan nilai 68,8502 VHN, berkurang menjadi 66,1614} VHN pada temperatur cetakan 275o_{C dan kekerasan minimum pada temperatur} cetakan 330o_{C dengan nilai 63,3980 VHN. Nilai kekerasan maksimum pada} temperatur tuang 775o_{C diperoleh pada temperatur cetakan 220°C dengan nilai} 65,7255 VHN dan minimum pada temperatur cetakan 330°C dengan nilai 61,1023 VHN. Nilai kekerasan maksimum pada temperatur tuang 885o_{C diperoleh pada} temperatur cetakan 220°C dengan nilai 64,9775 VHN dan minimum pada temperatur cetakan 330°C dengan nilai 56,1117 VHN.

Pengaruh temperatur cetakan terhadap kekerasan ditunjukkan pada gambar-5. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kekerasan menurun dengan semakin tingginya temperatur cetakan Nilai kekerasan maksimum pada temperatur tuang 665o_C diperoleh pada temperatur cetakan 220o_{C dengan nilai 68,8502 VHN, berkurang} menjadi 65,7255 VHN pada temperatur cetakan 275 o_{C dan kekerasan minimum} pada temperatur cetakan 330o_{C dengan nilai 64,9775 VHN. Nilai kekerasan} maksimum pada temperatur tuang 775o_{C dan 885}o_{C dapat dilihat pada gambar-5.}

Gambar 5. Pengaruh Temperatur Tuang Terhadap Kekerasan

Dari hasil ini struktur mikro besar pengaruhnya terhadap kekerasan, terlihat struktur silikon semakin kasar pada temperatur cetakan 330°C (gambar 3) yang mengakibatkan kekerasan semakin rendah. Hasil ini menunjukkan bahwa perubahan temperatur cetakan besar pengaruhnya terhadap kekerasan produk hasil pengecoran squeeze. Pengkasaran struktur silikon ini disebabkan semakin tinggi temperatur cetakan maka perbedaan atau gradien dengan temperatur logam cair semakin rendah yang mengakibatkan laju pembekuan yang semakin lambat.

(6)

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian pengecoran squeeze pada benda cor tipis paduan Al–6,04%Si dengan tekanan 135 Mpa dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Peningkatan temperatur tuang berpengaruh terhadap struktur silikon dan kekerasan, struktur silikon berbentuk serpih dengan kecenderungan semakin halus seiring dengan peningkatan temperatur tuang. Peningkatan temperatur menurunkan nilai kekerasan sebesar 7,9% pada temperatur tuang 665o_{C, 7% pada temperatur} tuang 775o_{C, dan 13,6% pada temperatur tuang 885}o_C.

2. Struktur silikon semakin kasar dan kekerasan menurun dengan peningkatan temperatur cetakan. Peningkatan temperatur cetakan mengurangi nilai kekerasan sebesar 5,6% pada temperatur cetakan 665o_{C, 5% pada temperatur cetakan} 775o_{C, dan 11,5% pada temperatur cetakan 885}o_C.

DAFTAR PUSTAKA

1. Baek Jong-Kyu and Kwon Hae-Wook “Effect of Squeeze Cast Process Parameters on Fluidity of Hypereutectic Al-Si alloy”, School of Materials Science and Engineering, vol. 24, pp. 7-11, 2008.

2. Chang K.H., Jang G.C., Lee C.H., and Lee S.H., “Temperature and Thermal Stress Distribution for Metal Mold in Squeeze Casting Process”, Institute of Technology and Science, vol.24, no. 3, pp. 347-350, 2008.

3. Ghomashchi, M.R., and Vikhrov, A., “Squeeze Casting: an Overview”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 101, pp. 1-9. 2000.

4. Raji A., and Khan R. H., “Effects ofPouring Temperature and Squeeze Pressure on Al-8%Si Alloy Squeeze Cast Parts”, Department of Mechanical Engineering, Adamawa State, Nigeria, pp. 229-237, 2006.