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).
Alumunium foam adalah material hasil rekayasa yang menjanjikan karena
di samping ringan (1/
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
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
kemampuan serap bunyi Magnesium yang akan
dilebur dengan Aluminium.
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.
Bab III Metodologi Penelitian , berisikan metode pembuatan aluminium
foam. Berisi juga spesifikasi dari bahan yang digunakan dan jumlah campuran
yang digunakan dalam proses pembuatan aluminium foam serta berisi
Bab IV Hasil Dan Pembahasan, berisikan penyajian hasil yang diperoleh
dari uji tarik yang disimulasikan menggunakan software Ansys 14,0.
Bab V Kesimpulan Dan Saran, berisikan jawaban dari tujuan dari
penelitian.
Daftar Pustaka, berisikan literatur yang digunakan sebagai refenrensi
