Pembuatan Logam Berstruktur Non-dendritik Dengan Metoda
Rheocasting Dalam Rangka Pengembangan Proses Semisolid
Forming Sebagai Alternatif Perbaikan Proses
Pengecoran Konvensional
Eko Surojo, Heru Sukanto, Teguh Triyono Jurusan Teknik Mesin FT UNS
Abstrak
Penelitian ini bertujuan menghasilkan logam semisolid berstruktur
dendritik (globular) dengan metoda rheocasting. Logam semisolid berstruktur
non-dendritik nantinya digunakan untuk bahan baku proses semisolid forming. Hal ini
terkait dengan tujuan jangka panjang penelitian ini yakni memanfaatkan proses
semisolid forming untuk pembuatan komponen otomotif yang ringan dan ekonomis
pada industri pengecoran di Indonesia. Proses semisolid forming ini merupakan
alternatif proses baru untuk memperbaiki proses pengecoran konvensional.
Sedangkan tujuan khusus penelitian ini (tahun kedua) adalah studi pengaruh
parameter proses terhadap pembentukan struktur globular, optimasi proses dan studi
kelayakan sejauh mana hasil rheocasting dapat digunakan untuk bahan proses
pengecoran konvensional (misalkan die casting). Bahan yang diproses rheocasting
adalah paduan cor Al-Si hipoeutektik yang diperoleh dengan melebur velg mobil
Proses rheocasting dilakukan dengan cara memberikan geseran pada logam
cair melalui pengadukan secara mekanik (menggunakan batang pengaduk). Batang
pengaduk berbentuk silinder berdiameter 20 mm dengan kecepatan putar 200 rpm.
Pemasukan batang pengaduk ke logam cair dilakukan pada saat temperatur logam
cair mencapai 635 oC dan batang pengaduk dikeluarkan pada saat logam semisolid
mencapai temperatur 610 oC. Parameter proses yang diteliti adalah temperatur
pemanasan mula atau preheat (variasi : 200 oC, 300 oC, 400 oC dan 500 oC),
kedalaman pengadukan (variasi : 30 mm, 40 mm, 50 mm dan 60 mm), bahan
pengaduk (variasi : tembaga, baja karbon dan grafit) dan selanjutnya dilakukan uji
coba pengecoran sand casting menggunakan logam semisolid hasil pengadukan.
Sampel hasil proses pengadukan diamati struktur mikronya untuk mengukur harga
suatu nilai yang menunjukkan tingkat kebulatan dari suatu butir. Faktor bentuk
memiliki rentang harga 0 sampai dengan 1. Faktor bentuk berharga 1 berarti butir
tersebut berbentuk bulat sempurna, sedangkan bentuk yang sangat tidak beraturan
akan memiliki harga faktor bentuk 0. Selain itu, sampel hasil pengadukan juga
diukur rongga bekas pengadukannya. Pada uji coba pengecoran sand casting diamati
sampai sejauh mana logam semisolid mampu mengalir ke rongga cetakan.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin tinggi temperatur preheat
batang pengaduk menghasilkan struktur mikro yang semakin globular dan ukuran
butir yang semakin besar. Faktor bentuk tertinggi 0,7 didapatkan pada variasi
temperatur preheat batang pengaduk 500 oC dan kedalaman pengadukan 50 mm.
Pada temperatur preheat 400 oC kedalaman pengadukan relatif tidak berpengaruh
terhadap faktor bentuk. Pada kedalaman pengadukan 30 mm diperoleh faktor bentuk
0,64 sedangkan pada kedalaman pengadukan 60 mm diperoleh faktor bentuk 0,68.
Sedangkan ukuran butir dipengaruhi oleh kedalaman pengadukan dimana semakin
dalam pengadukan menghasilkan ukuran butir yang semakin kecil. Bahan pengaduk
relatif tidak berpengaruh terhadap faktor bentuk hasil rheocasting. Bahan pengaduk
grafit menghasilkan faktor bentuk 0,66 dan bahan pengaduk tembaga menghasilkan
faktor bentuk 0,62. Proses pengadukan menggunakan bahan pengaduk baja karbon,
kedalaman pengadukan 50 mm, kecepatan putar 200 rpm dan temperatur preheat
bahan pengaduk 440-470 oC mampu menghasilkan logam semisolid berstruktur
globular dan dapat diproses lebih lanjut dengan proses pengecoran konvensional.
Model mesin rheocasting hasil penelitian ini siap discale-up untuk diaplikasikan di
industri pengecoran.
