EFEK ZIRKONIUM TERHADAP KONDUKTOR
ALUMINIUM TAHAN PANAS
(Thermal Aluminium)
Zulkifli
Dosen Universitas Indo global Mandiri Palembang
Abstrak
Dengan adanya daya listrik yang tinggi diperlukan jaringan transmisi dan distribusi yang mempunyai kapasitas-kapasitas hantar dan daya yang besar, kawat penghantar aluminium konvensional yang umumnya digunakan seperti jenis EC Grade (AAC) atau alloy 6201/6101 pada jaringan transmisi/distribusi listrik memiliki Kapasitas Hantar Arus (KHA) yang relatif rendah. Hal ini disebabkan karena kawat penghantar tersebut hanya mampu dioperasikan secara kontinu pada suhu sekitar 900 C. Untuk meningkatkan KHA, maka kawat penghantar tersebut harus mampu dioperasikan pada suhu yang lebih tinggi dan untuk itu diperlukan jenis kawat penghantar dengan sifat tahan panas yang tinggi, pada penelitian ini membandingkan Kemampuan Hantaran Arus Konduktor Aluminium Tahan panas yang disebut TAL (Thermal Resistant Aluminium Alloy). Dalam kajian ini ada dua bentuk TAL yang diteliti yaitu TAL+ dan TAL -
Kata kunci : TAL, EC Grade, Alloy, KHA, Transmisi
Pendahuluan Latar Belakang
Di Indonesia, pemakaian jaringan tenaga listrik masih konduktor convensional yaitu jenis AAC atau dikenal juga dengan EC grade yang kemampuan daya hantarnya masih relative rendah, sedangkan kebutuhan akan tenaga listrik semakin meningkat, sehingga dengan meningkatnya kebutuhan akan energi listrik akan membuat penyaluran enegi listrik ke konsumen diperlukan penghantar yang baik yang memiliki daya hantar yang tinggi serta mampu untuk dialiri arus yang besar yang melebihi konduktor yang sekarang, untuk itu perlunya kita mengadakan perbaikan dibidang penghantar yang dapat dipergunakan dengan kemampuan yang handal serta tahan terhadap panas, maka dengan ini peneliti mengadakan kajian ulang terhadap kemampuan konduktor EC grade yang ada sekarang sebagai pembanding dari konduktor yang akan dibuat yaitu konduktor Aluminium Tahan Panas dengan nama TAL yaitu Thermal Aluminium dengan komposisi yang berbeda dari konduktor EC garde yang ada yaitu dengan menambah campuran dengan Zirconium sehingga mendapatkan sifat konduktor yang baru dan tahan terhadap panas yang tinggi.
Tujuan Penelitian
a) Mengevaluasi konduktor EC grade (AAC) terhadap sifat fisiknya dan mekanik. b) Menentukan bahan campuran terhadap Konduktor Aluminium yang baru.
c) Mempelajari sifat-sifat konduktor yang baru dan membandingkan terhadap yang konvensional.
Tinjauan Pustaka
Aluminium Tahan Panas (TAL)
Sifat aluminium yang diharapkan adalah memliki daya tarik yang tinggi serta konduktivitasnya memenuhi standar internasional (IACS). Dan perlunya rancangan campuran yang harus diujikan di laboratorium sehingga konduktor ini benar-benar dapat diharapkan kemampuannya dimana Aluminium ini, dengan penambahan campuran terhadap Zirkonium serta campuran alloy yang lainnya seperti Zn dan Cu dengan komposisi yang sudah ditentukan. Dari hasil percobaan campuran yang dibuat dapat dilihat dari tabel pengujian pada hasil riset.
Hasil Riset
dengan diameter yang sama. Kuat tarik rata-rata TAL adalah 18,28 kg/mm2 , sedangkan untuk EC 16,99 kg/mm2 . Bila kawat TAL+ dibandingkan dengan TAL-, ternyata kawat TAL+ Relative lebih kuat yaitu 19,35 kg/mm2 untuk TAL+ dan 17,20 kg/mm2 untuk TAL-. Sedangkan Tabel 1.1 menunjukkan hasil pengujian kuat tarik pada berbagai temperature. Pada tebel 1.2 memperlihatkan kuat tarik masing-masing sample dan kuat tarik sisa.
Pada pemanasan 1 sampai 5 jam. Pada gambar 1.2 menunjukkan hasil pengujian kuat tarik pada temperature 2300 C. Dari hasil pengujian komposisi terhadap kawat TAL, terdapat unsure FE berkisar antara 0,0125 sampai 0,157 % dan Si 0,035 sampai 0,05 %. Adanya Fe dapat meningkatkan kekuatan dari panduan aluminium, tetapi kadar Fe ini harus dijaga sesuai dengan persyaratan yang dibutuhkan material.
(Tesis UI oleh : Zulkifli)
Tabel 1.1
Rata-rata Tuat Tarik dan Kuat Tarik Sisa Kawat Tal dan EC Grade Pada Pemanasan Selama 1 Jam Pada Berbagai Temperatur (3,2 mm)
Tabel 1.2.
Kuat Tarik (TS) dan Kuat Tarik Sisa (RTS) Kawat TAL dan EC Grade 3,2 mm Pada Pemanasan 1-5 Jam Pada Temperatur 2300C.
No Sampel
TS (Kg/mm2)
RTS (Kg/mm2) Pada Lama Pemasanan (Jam )
Pengujian Kuat Tarik Pada Temperatur 230
Kekerasan
Kekerasan yang diukur adalah kekerasan Vickers dan hasilnya ditampilkan pada tabel 1.3 dan gambar 1.3. Pada pengujian ini dilakukan pada setiap sample di tiga titik, kemudian dihitung harga rata-ratanya.
Hasil pengujian kekerasan Vickers rata-rata kawat TAL adalah 43,23 Kg/mm2, sedikit lebih tinggi dari kawat kawat EC dengan kekerasan kawat 42,30 Kg/mm2. Sementara itu kekerasan TAL + (44,13 Kg/mm2) lebih tinggi disbanding TAL- (42,30 Kg/mm2) Nilai kekerasan kawat TAL yang sedikit lebih tinggi dapat disebabkan oleh adanya pengaruh pengerasan akibat pressipitasi. Pada TAL terbentuknya ZrA13 dikarenakan adanya penambahan Zr pada pembuatannya dan presipitat ZrA13 dapat berada pada daerah batas butir atau daerah subbutir .
Hasil pengujian SEM dan difraksi electron pada TEM, menunjuukkan adanya presipitat ZrA13 yang relative tersebar merata pada matrik alumunium. Perbedaan kekerasan yang tidak terlalu besar antara TAL dan EC, kemungkinan disebabkan oleh pengaruh kadar Zr yang relatif rendah (dalam jumlah kecil). Pada TAL+ dan TAL- perbedaan ini dimungkinkan karena adanya variasi penambahan Zr serta unsur-unsur lain seperti Fe dan Si.
Tabel 1.3
Harga Kekerasan Vickers Kawat TAL dan EC Grade tanpa pemanasan
No Sampel Hv pada P=1Kg Rata-rata (Kg/mm2)
1.
2. 3.
TAL + TH42 42,17 43,23 (TAL) TH51 44,83 44,13 TH56 44,67
TH64 44,33 TH46 44,67
TAL – TF02 41,83 42,33 TF03 42,17 TF04 43,00
EC H74 42,83 42,30 H07 42,12
G496 41,94
Harga Kekerasan Vickers Kawat TAL dan EC
Grade tanpa pemanasan
0 10 20 30 40 50
0 100 200 300
SUHU
k
E
K
E
R
A
S
A
N Sampel
Hv pada P=1 Kg (Kg/mm2)
Gambar 1.3 Kesimpulan
Dengan penambahan zirconium (Zr) pada proses pembuatan kawat TAL membentuk presipitat ZrAl3 yang relatif tersebar merata pada matrik aluminium, yang memberikan peningkatan kekuatan dan sifat tahan panas dari kawat TAL sehingga mampu dioperasikan pada suhu yang tinggi dengan KHA yang lebih besar jika dibadingkan dengan kawat EC yaitu mencapai 1,3 kali dari KHA kawat EC, Konduktivitas TAL + sedikit cenderung menurun jika dibandingkan dengan TAL – RE atau EC
Pengujian sifat tahan panas untuk kawat TAL dan EC dilakukan dengan mengukur kuat tarik kawat setelah dipanaskan pada suhu tertentu. Sifat tahan panas yang dinyatakan dalam persen adalah merupakan perbandingan antara kuat tarik kawat setelah dipanaskan pada suhu dan waktu tertentu dengan kuat tarik kawat sebelum dipanaskan.
Sifat tahan panas pada pemanasan 1 jam dengan suhu yang bervariasi dan sifat tahan panas dengan temperatur pemanasan 2300C. Dari Pengujian dengan variasi pemanasan pada suhu 2300 diperoleh bahwa kekuatan kawat TAL lebih tinggi dibandingkan kawat EC. Nilai TR untuk TAL- ternyata lebih baik dibandingkan dengan TAL+. Kuat tarik untuk TAL- yang dipanaskan sampai 5 jam, masih diatas 90%, sedangkan untuk kawat TAL+ Nilai TR-nya pada pemanasan 2 jam sudah kecil dari 90%. Dengan pemanasan pada berbagai temperature ternyata TAL+ dan TAL- yang dipanaskan pada suhu 2300C masih tinggi nilai TR-nya. Hal ini dengan sifat tahan panasnya yang tinggi, maka kemampuan hantar arusnya kawat TAL akan lebih tinggi pula bila dibandingkan dengan kemampuan hantar arus EC Grade.
Dari hasil pengujian Thermal Resistant kawat TAL dan EC Grade terlihat jelas akan sifat tahan panas dari kawat TAL jauh lebih baik dari EC Grade. Hal ini ada hubungannya dengan penambahan Zikronium yang dapat meningkatkan suhu rekristalisasi yang dilaporkan oleh Harrington.
THESIS UI (ZULKIFLI) Daftar pustaka
Adyana, 1992, Kawat Penghantar Aluminium Tahan Panas (TAL), Karakteristik, dan Aplikasinya,
PT. Sucaco dan PT. Supreme Alurodin, Jakarta
Annual Book of ASTM Standards, 1985,Volume B.02.03.
Dedi Suhendri, 1996, Penelitian Terhadap Hubungan Sifat Mekanis Dengan Struktur Mikro Konduktor Aluminium Tahan Panas, Universitas Indonesia, Jakarta
Inoue, 1970, 60% IACS Conductivity New Thermo-Resistant Aluminium Alloys Conductor for Transmission Line, UDC : 621-315.53-426:669.018.4.
John E. Hatch, 1990, Aluminium:Properties and Physical Metallurgy, American Society for Metal, Ohio, USA
K. Kawkami, M. Okuno, Ogawa, and K. Yoshida, 1991, Properties of Heat-Resistant Aluminium Alloys Conductor Overhead Power Transmission Line”, Reprinted form Furukawa Review No.9. Mondolfo, L.F, 1976, Aluminium Alloys : Structure and Properties, Butterworth and Co.Ltd, London
Smallman, R.E, 1991, Metalurgi Fisik Modern, Edisi Keempat Terjemahan, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta
