1
PENGARUH JENIS BENTUK PENGADUK STIRRING BLADE TERHADAP
KEHOMOGENAN DAN SIFAT MEKANIK KOMPOSIT Al-SiC DENGAN METODE
STIR CASTING TANPA PEMBASAHAN
Qomarul Hadi ; Mustaqim Isa Dullah Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sriwijaya
Jl.Raya Palembang – Prabumulih Km. 32 Kec. Indralaya Ogan Ilir 30662 E-mail :Qoma2007@yahoo.co.id
ABSTRAK
Pembuatan alumunium matrik Komposit (AMC) dengan berpengaut silikon karbida (SiC) 5% menggunkan metode stir casting ,kecepatan putaran 750 rpm ,dengan memvariasikan jenis bentuk pengaduk stirring blade yaitu single stirring blade,twostirring blade,three stirring blade, proses pencampuran penguat silikon karbida dilakuakn pada kondisi semi solid agar tercapai kehomogenan pada alumunium matrik komposit (AMC),semkain merata penyebaran partikel penguat SiC maka semkain baik sifak mekanik material ,seperti nilai impack rata-rata unutk single stirring blade(4,282 joule),two stirring blade(5,769 joule),three stirring blade(3,653),dan untuk nilai rata-rata kekuatan tegangan (σ) tarik nya yaitu.single stirring blade (73,61 N/mm²),two stirring blade
(83,91 N/mm²),three stirring blade(36,64 N/mm²),dan unutk rata-rata nilai regangan (ε) single stirring blade 4,3%,two stirring blade 4,6% dan three stirring blade 3,6 %.untul nilai rata-rata modulus elastisitas single stirring blade 16,19 Gpa,two stirring blade 16,25 Gpa ,three stirrng blade 12,21 Gpa .setlah dilakuakn pengujian strukutur mikro dapat dilihat penyebaran partikel silikon karbida pada alumunium matrik komposit dengan pembesar lensa 20 kali pada variasi jenis pengaduk single stirring blade penguat SiC tidak tercampur merata yang mengakibatkan banyak terjadinya prositas dan pengendapan SiC ,sedangkan unutk pengaduk two stirring blade ,partikel penguat SiC terjadi penyebara secara merata dan kehomogenan pada (AMC) dapat tercapai, pada jenis pengaduk three stirring blade penguat partikel SiC tidak merata dikarenkan terjadi pengendapan pada daerah tertentu yang akibat efek dari gaya setrifugal pada saat proses stir casting.
Kata kunci : Alumunium matriks komposit, stir casting,single stirring blade,two stirring blade,three stirring blade.uji tarik,uji impack,struktur mikro.
I. Pendahuluan
Semakin berkembang nya ilmu pengetahuan dan teknologi dalam dunia Industri khususnya dalam bidang metalurgi,yang mana pada saat ini membutuhkan jenis material terbaru, dengan pemanfaat limbah atau pun mengabungkan dua material logam dengan material non logam seperti mengunakan metode teknologi material komposit.
Dengan mengabungkan dua sifat material yang berbeda membuat material komposit sangat banyak digunakan pada industri,seperti industri pesawat terbang, perkapalan,serta kebutuhan perlengkapan aplikasi baru dalam industri otomitif, merupakan salah satu contoh industri yang mengaplikasikan material jenis terbaru dengan mengunakan material yang memiliki sifat berdensitas rendah,kuat,tahan karat,tahan terhadap keausan dan fatigue serta ekonomis sangat efisien sebagai bahan baku untuk industri.
Komposit merupakan bentuk material baru yang dibuat dengan cara mengabungkan dua sifat material atau lebih ,dengan mempertahankan sifat karakteristiknya masing-masing yang berbeda.salah satunya dengan menggunakan metode metal matriks composite ( MMC ), memadukan sifat
mekanik matriks paduan (ulet dan tangguh) seperti sifat almunium dan campuaran penguat silikon karbida ( SiC ) yang memiki kekerasan yang tinggi. Alumunium matrix composite ( AMC ),adalah salah satu metode teknologi komposit yang banyak di gunakan, dalam hal ini almunium merupakan sebagai bahan utama matriks yang digunakan dengan campuran silikon carbida ( SiC )
sebagai penguat. alumunium salah satu logam yang banyak digunakan dalam industri, aulumunium memiliki sifat ringan,tahan terhadap korosi,dan mudah dibentuk.namun alumunium memiliki kekuatan dan kekerasan yang rendah,dan SiC jenis bahan keramik yang kelebihannya yaitu dapat berikatan dengan alumunium dan tidak
menyebabkan oksidasi pada logam
2
kontinyu dan dengan laju yang seragam, serta suhu cetakan (Seo dan Kang, 1995).2. Tinjauan Pustaka 2.1 Pengertian Komposit
Material komposit adalah merupakan sesauatu material yang tebentuk dari kombinasi dua material atau lebih, dengan tetap mempertahankan sifat karakteristik masing-masing dari material pembentuknya.hal ini di sebabkan material–material tersebut tidak saling melarutkan atau bercampur secara sempurna. Pengertian lain komposit adalah Material komposit merupakan kombinasi makroskopik dari dua atau lebih bahan yang berbeda, tetapi memiliki ikatan antar keduanya. Komposit digunakan tidak hanya untuk sifat struktural benda, tetapi juga untuk listrik, termal, tribologi, dan aplikasi di lingkungan. Material komposit yang dihasilkan memiliki keseimbangan sifat struktural yang lebih unggul dibanding bahan utamanya (Callister, D.W.Jr., 2003)
Material komposit tersusun atas 2 (dua) bagian yang berbeda yaitu matrik dan penguat. Matrik merupakan fasa utama dan kontinyu, berfungsi menahan fasa penguat dan meneruskan beban. Sedangkan penguat merupakan fasa kedua dan diskontinu yang dimasukkan kedalam matrik. Matrik memiliki sifat ulet, sementara itu penguat umumnya memiliki kekuatan lebih tinggi dari pada matrik, sehingga disebut fasa penguat (reinforcing phase). Sifat komposit tergantung dari beberapa faktor yang mempengaruhi diataranya adalah jenis material komposit yang digunakan, fraksi volume penguat, dimensi dan bentuk penguat dan beberapa variabel proses lainya.
2.1.1 Klasifikasi Komposit
Komposit dapat digolongkan berdasarkan bahan matriks yang digunakan yaitu:
a. Komposit matriks logam (Metal Matrix Composite / MMCs), yaitu mempunyai matriks dari logam (aluminium, magnesium, besi, kobalt, tembaga) dan keramik tersebar (oksida, karbida) .
b.
Komposit matriks polimer (Polimer Matrix Composite / PMCs), yaitu jenis komposit dengan matrik dari bahan polimer, termoplastik (PVC, nylon, polysterene) dan kaca tertanam, karbon, baja atau serat kevlar.c. Komposit matriks keramik (Ceramics Matrix Composite / CMCs), yaitu komposit dengan matrik dari bahan keramik.
a. Metal Matrix Composite ( MMC )
Metal matrix composite (MMC) berasal dari gabungan material berbahan dasar logam dengan keramik. MMC bisa disebut juga material
yang terdiri dari matrik berupa logam dan paduannya yang diperkuat oleh bahan penguat dalam bentuk continous fibre, whiskers, atau particulate. Pembuatan metal matrix-composite dapat dilakukan dengan beberapa metode antara lain, powder metallurgy, diffusion bonding, liquid phase sintering, squeeze infiltration dan stir casting ( Clyne.T.W,2001 ).
2.2 Alumnium Matrik Komposit (AMC)
Merupakan salah satu metode teknologi komposit yang banyak di gunakan, dalam hal ini almunium merupakan sebagai bahan uatam matriks yang digunakan dengan campuran silikon carbida ( SiC ), sebagai penguat.
alumunium salah satu logam yang banyak digunakan dalam industri, aulumunium memiliki sifat ringan,tahan terhadap korosi,dan mudah dibentuk.namun alumunium memiliki kekuatan dan kekerasan yang rendah,dan SiC jenis bahan keramik yang kelebihan nya yaitu dapat berikatan dengan alumunium dan tidak menyebabkan oksidasi pada logam alumunium.Silikon carbida ( SiC ) merupakan salah satu penguat ( reinforcment) ,silikon carbida atau yang sring dikenal SiC memiki kekerasan yang tinggi,sehingga dapat meningkatkan sifat mekanis dari matriks pada saat pembuatan komposit ( Yosia Samuel,2012).
Material komposit tersusun dari dua fasa,satu disebut sebgai matriks dengan fase
countinous dan penguat dengan fasa
discontinous.terdapat 5 faktor umum dari penguat yang mempengaruhi sifat material komoposit yaitu, konsentrasi,bentuk,ukuran,distribusi,dan orientasi.
2.3 Silikon Karbida
Keramik mempunyai ikatan ionik yang tinggi, keadaan sedemikian menyebabkan bahan ini dikategorikan sebagai bahan yang bersifat kuat dan rapuh. Selain material keramik bersifat rapuh, tetapi juga mempunyai kelebihan, antara lain: koefisien ekspansi termalnya rendah sehingga lebih tahan terhadap kejut suhu. Ketahanannya pada suhu tinggi merupakan sifat penting dan menjadi faktor utama untuk dipertimbangkan dalam pemilihan bahan baru keramik yang berkekuatan tinggi. Kelemahan dari material keramik adalah sifat rapuhnya, sehingga bila terjadi retak mikro, maka akan mudah menjalar retakan tersebut dan dapat menyebabkan kerusakan (failure).
Silikon karbida dengan formula SiC tergolong salah satu jenis material keramik non oksida. SiC membentuk struktur tetrahedral dari ikatan atom karbon C dan atom Si. Material ini tergolong material yang sangat keras dan tahan terhadap abrasive. Serbuk keramik SiC ada dua macam, dapat dibagi berdasarkan bentuknya, yaitu: partikulat dan serabut (whiskers).
3
tidak menyebabkan oksidasi pada logam Al. Material-material keramik seperti Al2O3 dan ZrO2 juga relatif keras dan kuat, tetapi sulit berikatan dengan logam Al. Adanya unsure oksigen juga dapat menyebabkan oksidasi pada material komposit Al [10]. Berikut ini beberapa penguat bentuk particulate (p), whisker (w) dan chopped fibre (c).2.4 Stir Casting
Stir casting adalah proses pengecoran dengan cara menambahkan suatu logam murni (biasanya aluminium) dengan suatu unsur penguat, dengan cara melebur logam murni tersebut kemudian logam murni yang sudah mencair tersebut diaduk-aduk secara terus menerus hingga terbentuk sebuah pusaran, kemudian unsure penguat (berupa serbuk) tersebut dicampurkan sedikit demi sedikit melalui tepi dari pusaran yang telah terbentuk itu, Stir casting adalah proses pengecoran dengan cara menambahkan suatu logam murni (biasanya aluminium) dengan suatu unsur penguat, dengan cara melebur logam murni tersebut kemudian logam murni yang sudah mencair tersebut diaduk-aduk secara terus menerus hingga terbentuk sebuah pusaran, kemudian unsure penguat (berupa serbuk) tersebut dicampurkan sedikit demi sedikit melalui tepi dari pusaran yang telah terbentuk itu.
Gambar 2.1.Desaign alat stir casting
2.5 Jenis Pengaduk (Stirring Blade)
a.Pengaadukan mekanik
Pada proses stir casting pengaduk kan merupakan hal yang harus diperhatikan pada kondisi matriks cair, pengadukan dilakukan guna mengurangi terjadinya partikel keramik untuk mengendap atau terapung, tergantung dari berat jenisnya apakah lebih besar atau lebih kecil dibanding matriks cair. Hal tersebut menyebabkan distribusi partikel keramik tidak seragam. Pada penelitian ini menggunakan pengadukan mekanik dengan mengunakan motor listrik sebagai pengerak dengan menggunakan belt sebagi penghubung pada
poros blade sehingga mengerakan blade stirrer. Posisi pengaduk yang tenggelam dalam lelehan material 35% berada dibawah dan 65% material berada diatasnya (Singla et,al., 2009).
2.5 Sifat Mekanis Material
Setelah menghasilkan spesimen dari eksperimen perbandingan fraksi volume, bahan komposit biasanya akan dilakukan beberapa pengujian di antaranya pengujian beban, tarik, tekan, geser atau lintang, lenturan, dan densitas untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis dari bahan yang di teliti. Namun pada penelitian ini hanya difokuskan pada karakter yang dihasilkan oleh hasil uji tarik, dan uji impact.
2.5.1Pengujian Struktur Mikro
Pengujian sturtuk mikro dilakukan bertujuan untuk mengetahui penyebaran partikel silikon karbida ( SiC ) pada saat proses stir casting dimana Dalam proses penambahan partikel selama pengadukan berlangsung, dapat mengakibatkan material yang diaduk tersebut akan menggumpal pada bagian-bagian tertentu yang disebabkan oleh partikel yang tidak merata, Meratanya penyebaran partikel penguat akan meningkatkan ikatan diantara partikel SiC dan aluminium itu sendiri. Keberhasilan penambahan partikel silikon karbida dalam paduan matriks telah menunjukkan bahwa ikatan diantara partikel silikon karbida dan sifat-sifat mekanik, seperti: kekuatan tegangan dan kekerasan akan meningkat secara signifikan.
2.5.1Uji Tarik
Uji tarik adalah salah satu uji stress-strain (stress straintest) untuk mencari tegangan dan regangan yang bertujuan mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik. Dalam pengujian tarik ini, penulis membuat bentuk dan ukuran spesimen sesuai dengan standar JIS Z2201
Mekanisme pengujian tarik dengan menarik suatu bahan lalu kita akan segera mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang.
2.5.2 Pengujian Kekuatan Impak
Pengujian impact adalah suatu pengujian yang digunakan bertujuan untuk mengetahui kegetasan atau keuletan suatu bahan (spesimen) yang akan diuji dengan cara pembebanan secara tiba-tiba terhadap benda yang akan diuji secara static.
Secara umum metode pengujian impak terdiri dari 2 jenis yaitu:
a. Metode Charpy : Pengujian tumbuk dengan meletakan posisi spesimen uji pada
tumpuan dengan posisi
4
b. Metode Izod : Pengujian tumbuk denganmeletakkan posisi spesimen uji pada tumpuan dengan posisi dan arah pembebanan searah dengan arah takikan.
Gambar 2.2. Ilustrasi pengujian impact dengan metode charpy dan izod (Callister et al, 1940 )
III. Metodologi penelitian 3.1 Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.1. Skema metode penelitian 3.2.Persiapan Alat Dan Bahan
a. Persiapan Alat
Persiapan alat yaitu penulis melakuakan beberapa persiapan sebagai berikut:
1. Pembuatan Tungku Pengecoran 2. Pembuatan Crusible
3. Pembuatan Stir Casting
4. Pembuatan Stirring blade ( pengaduk ) 5. Pembuatan Cetakan
6. Motor Listrik 7. Thermo Copel 8. Blower
9. Timbangan Digital
b. Persiapan Bahan
Pada tahapan ini penulis melakukan persiapan bahan-bahan yang akan digunkan pada penelitian ini yaitu: Alumunium daur ulang,silikon karbida
,
3.3 Diagram Alir Pembuatan Spesimen
Gambar 3.3. Diagram alir pembuatan spesimen
3.4Tahapan Persiapan Metode Penelitian a. Mulai
Pada tahap pertama ini penulis melakukan perincian,serta persiapan kelengkapan dengan berkonsultasi terlebih dahulu dengan dosen pembimbing skripsi.
b. Survei Lapangan
Survei lapngan yaitu penulis melakukan survei lapangan untuk mendapatkan Alumunium dan silikon karbida,serta pembuatan tungku pengecoran,crusible, stirer ( Pengaduk) ,motor listrik,belt,yang diperuntukan pada proses metode stir casting.
a. Studi Literatur
Studi literatur yaitu penulis mencari sumber referensi sebagi acuan penulis dalam melakukan penelitian, dalam penelitian ini penulis banyak mendapatkan sumber referensi dari berbagai jurnal dan handbook.
b. Desaign Skema Proses Stir Casting
Desaign skema stir casting penulis merancang proses stir casting dan membuat rangka dangan mengguna kan besi sebagai rangka utama yang d las, motor listrik yang berfungsi sebagai penggerak dihubung kan dengan menggunakan belt pada poros blade guna menggerakan stirer sebagai pengaduk pada saat pemaduan alumunium dengan silikon karbida pada saat proses stir casting. b. Pembuatan Cetakan
5
Pada tahapan ini dalam proses persiapan paduan pada penelitian ini menggunakan fraksi volume 5% silikon Karbida ( SiC ),dengan campuran 95% Alumunium Pada tahapan ini dalam proses persiapan paduan pada penelitian ini menggunakan fraksi volume 5% silikon Karbida ( SiC ),dengan campuran 95% AlumuniumCara menghitung massa Al dan SiC,dimana diameter crusible 11 cm dan tinggi 18 cm:
Volume Crusible : �.�2 . t (3.1)
: , . 2 . 18cm = 1709,73cm3
Dengan fraksi volume 5% SiC dan 95% Al jadi : Al = 95% x 1709,73cm3 = 1624,2435 cm3
d.Proses Pengecoran Dengan Metode Stir Casting
proses pengecoran dengan cara
menambahkan suatu logam murni (biasanya aluminium) dengan suatu unsur penguat, dengan cara melebur alumunium daur ulang tersebut kemudian alumunium yang sudah mencair tersebut diaduk-aduk secara terus menerus menggunakan stirring blade hingga terbentuk sebuah pusaran, kemudian unsur penguat partikel SiC tersebut dicampurkan sedikit demi sedikit melalui tepi dari pusaran yang telah terbentu
e.Proses Percampuran Paduan
Setelah tahanpan persiapan paduan komposisi komposit,selanjutnya proses percampuran paduan,terlbih dahulu 95% alumunium dilebur pada kisaran temperatur 610° C- 750°C,kemudian masukan 5% silikon karbida yang terlebih dahulu kita panas kan.setelah komposis suda kita masukan dalam cruisible ,diaduk dengan mengguna pengaduk yang pada skema proses stir casting
f. Proses Pengadukan
Proses Pengadukan di lakukan agar penyebaran partikel penguat silikon karbida dapat terdistribusi dengan merata serta menceggah terjadinya pengendapan pada saat proses pengecoran ,proses pengadukan dilakuakn dengan cara menggunakan jenis bentuk pengaduk diantaranya:
1. Single Stirring blade 2. Two Stirring blade 3. Three stirring balde
g.Proses Penuangan Pada Cetakan
Pada tahapan ini setelah proses pengecoran dengan metode stir casting dan penambahan partikel penguat silikon karbida dengan fraksi volume yang telah ditentukan dan setelah diaduk dengan jenis pengaduka kemudian alumunium cair yang suda di campur silikon karbida dituangkan pada cetakan, h. Penyesuaian Bentuk Specimen
Pada pembuatn spicimen setelah proses pembuat komposit matrik logam berpenguat silikon karbida ( SiC) dengan mengguna proses stir casting ,selanjut proses penuangan pada cetakan dengan dimensi cetakan sesuai dengan ukuran standar untuk pengujian tarik JIS Z2201 Untuk pengujian impak dilakukan dengan standar JIS Z 2202
3.5.Pengujian Struktur Mikro
Pengujian sturtuk mikro dilakukan bertujuan untuk mengetahui penyebaran partikel silikon karbida ( SiC ) pada saat proses stir casting dimana Dalam proses penambahan partikel selama pengadukan berlangsung, dapat mengakibatkan material yang diaduk tersebut akan menggumpal pada bagian-bagian tertentu yang disebabkan oleh partikel yang tidak merata, Meratanya penyebaran partikel penguat akan meningkatkan ikatan diantara partikel SiC dan aluminium itu sendiri. Keberhasilan penambahan partikel silikon karbida dalam paduan matriks telah menunjukkan bahwa ikatan diantara partikel silikon karbida dan sifat-sifat mekanik, seperti: kekuatan tegangan dan kekerasan akan meningkat secara signifikan.
3.6 Tahapan Pengujian Tarik
Pengujian kekuatan tarik dengan menarik suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang. Alat eksperimen untuk uji tarik ini harus memiliki cengkeraman (grip) yang kuat dan kekakuan yang tinggi (highly stiff). Pengujian ini didasarkan pada standar pengujian JIS Z2201
Gambar 3.6.Dimensi Specimen Uji Tarik JIS Z2201
3.7Tahapan Pengujian Impak
Pengujian impact pada penelitian ini dilakukan dengan menggunakan mesin Charpy Impact Testing Machine. Bahan kompositpada pengujianimpact dibuat dengan bentuk dan ukuran mengacu pada standar uji JIS Z 2202
Adapun langkah-langkah pengujian impact tipe charpy ini adalah sebagai berikut :
6
pisau pada pendulum berada sejajar dengan takikan benda tersebut.b. Kemudian menyetel posisi jarum penunjuk pada 0º.
c. Lalu mengangkat pendulum sampai
membentuk sudut 90º dengan cara memutar berlawanan arah jarum jam secara perlahan-lahan.
d. Setelah itu melepaskan pendulum untuk mengayun dan mematahkan benda ujisehingga terjadi deformasi.
e. Setelah patah, hasil data yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk pada busur derajat dicatat.
f. Dari data pengujian yang telah
diperolehdilakukan perhitungan, yaitu menghitung besarnya usaha (E) dengan rumus (4),(5),(6) dan harga impact (W)dengan rumus (7).
3.8 Analisa dan Pengolahan Data
Setelah semua pengujian selesai, data-data yang ada disusun dan kemudian diolah untuk menganalisa kekuatan tarik, kekuatan impak. Selanjutnya data hasil perhitungan disusun dalam bentuk tabel kemudian ditampilkan dalam bentuk grafik.
3.9 Perencanaan Tempat dan Waktu Penelitian Waktu pelaksanaan pengumpulan data direncanakan dari tanggal September s/d Desember 2014 di Laboratorium Metalurgi Teknik Mesin Unsri dan PT. Pusri Palembang.
IV. Analisa Data dan Pembahasan
Pembuatan material komposit dengan matrik alumunium menggunakan silikon karbida sebagai penguat dilakukan dengan menggunakan metode stir casting untuk pencampuran bahan .Sampel yang sudah siap kemudian dilakukan pengujian, seperti : pengujian tarik, penguian impact .struktur mikro
4.1.Hasil Pengujian Impack
Pengujian impack dilakuakn dalam penelitian ini menggunkan metode charpy dengan sudut ayunan (
α ) sebesar 90 ͦ .pengujian ini bertujuan untuk
mengetahui kegetasan atau keuletan spesimen hasil pengecoran komposit matrik alumunium dan campuran silikon karbida 5 %, Dengan manggunakan spesimen berbentuk dan memiliki ukuran pengacu pada standar uji JIS Z 2202 memakai mesin Charpy Impact Testing Machine dimana P = Berat palu (25,68 kg) = (25,68 kg x 9,81
Gambar 4.1. Grafik hubungan antara nilai energi impact( E ) rata-rata dengan variasi Jenis Bentuk
Pengaduk stirring blade
Gambar 4.2Grafik hubungan antara nilai energi impact per satuan luas (W) rata-rata dengan variasi
jenis bentuk pengadukan stirring blade
Dari hasil pengujian impack yang telah dilakukan maka dapat dianalisa perbandingan rata-rata energi impack ( E ) dan rata-rata-rata-rata energi impack persatuan luas ( W ) pembuatan alumunium matrik komposit dengan penguat silikon karbida ( SiC ) dengan varisi bentuk pengaduk stirring bladde, pada variasi jenis bentuk pengaduk Single stirring blade yaitu 4,282 Joule , untuk two stirring blade yaitu 5,769 joule ,sedang kan jenis bentuk pengaduk three stirring blade yaitu 3,653 jolue, Energi impact (E) rata-rata tertinggi yaitu sebesar 5,769 J/mm² yang diperoleh dari jenis bentuk pengaduk two stirring blade, Sedangkan harga impact ( E ) rata-rata terendah yaitu 3,653 joule sebesar yang diperoleh jenis bentuk pengaduk three stirring blade.
Untuk harga ( w ) impack rata-rata yang didapat dari perbandingan variasi jenis bentuk pengaduk stirring blade ,single stirring 0,0535 joule/mm² ,two stirring blade 0,072 joule/mm², three stirrring blade 0,0456 jolue/mm². untuk harga impack ( w ) rata-rata terbesar yaitu 0,072 joule/mm yang diperoleh dari jenis bentuk pengaduk two stirring blade,sedang kan unutk harga impack ( w ) rata-rata terenda yaitu 0,0456 yang diperoleh dari jenis pengaduk three single blade.
Dari gambar 4.3 dan 4.4 grafik hubungan antara nilai energy impack (E) dan haraga impack (w) rata-rata dengan variasi jenis bentuk pengaduk stirring blade, alumunium matrik komposit dengan penguat silikon karbida (SiC)
4,282
JENIS BENTUK PENGADUK STIRRING BLADE
0,0535
Single stirring bladetwo stirring bladethree stirring blade
7
dijelaskan bahwa jenis bentuk pengaduk stirring blade pada proses alumunium matrik komposit berpenguat silikon karbida (SiC) berpengaruh pada proses penyebaran partikel SiC pada proses stir casting,dengan kecepatan putaran pengaduk konstan 750 rpm,dengan menggunkan jenis pengaduk two stirring blade pada proses stir casting penyebaran partikel SiC lebih merata serta nilai haraga energy impack dan harga impack rata-rata yang lebih besar di banding kan dengan menggunkan jenis pengaduk single stirring,three stirring blade. Dari penelitian ini dapat diperoleh jenis pengaduk two stirring blade lebih baik digunakan pada proses stir casting untuk penyebaran partikel SiC yang lebih merata pada pembuat alumunium matriks komposit.dengan penyebaran SiC yang merata maka akan meninggkat kan nilai harga energy impack.4.2.Hasil Pengujian Tarik Komposit Al-SiC
Berdasarkan hasil pengujian dan pengelolahan data uji tarik material alumunium matrik komposit dengan variasi jenis bentuk pengaduk stirring blade pada proses stir casting
diperoleh tegangan (σ) rata-rata pada tabel 4.4 untuk variasi jenis pengaduk single stirring blade yaitu 73,61N/mm², jenis bentuk pengaduk two stirring blade yaitu 83,91/mm², jenis bentuk pengaduk three stirring blade yaitu 36,64 N/mm².untuk nilai tertinggi tegangan rata-rata diperoleh jenis bentuk pengaduk two stirring blade yaitu sebesar 83,91 N/mm²,sedangkan untuk nilai tegangan rata-rata terendah diperoleh dari variasi jenis bentuk pengaduk three stirring blade yaitu 36,64 N/mm²
Hasil pengujian tarik seperti yang tercantum pada tabel 4.4 menunjukan bahwa jenis bentuk pengaduk stirring blade berpengaruh terhadap penyebaran partikel silikon karbida (SiC) sebagai penguat komposit matrik alumunium yang berpengaruh terhadap kekuatan tarik material alumunium matrik komposit berpenguat silikon karbida (SiC),semkin merata penyebaran partikel silikon karbida (SiC)pada alumunium matrik
komposit maka nilai tegangan(σ) rata-rata
kekauatan tarik nya akan semkain besar .dan juga pada gambar 4.4 menunjukan bahwa semakain tidak
merata penyebaran partikel SiC akan
mengakibatkan penurunan nilai kekuatan tarik dari sebelumnya.nilai regangan (ε) rata-rata alumunium matrik komposit dengan berpunguat silikon karbida (SiC) didapatkan nilai regangan rata-rata untuk variasi jenis bentuk pengaduk single stirring blade yaitu sebesar 4 % untuk variasi jenis bentuk pengaduk two stirring blade yaitu sebesar 5% , untuk variasi three stirring blade matrik yaitu sebesar 3,6 % Nilai tegangan rata-rata tertinggi diperoleh dari variasi jenis bentuk two stirring blade yaitu sebesar 5 % sedangkan nilai regangan rata-rata terendah diperoleh dari variasi three stirring blade % yaitu sebesar 3,6 %.
Dari gambar 4.4 merupakn hubungan grafik regangan rata-rata dan perbandingan variasi jenis bentuk pengaduk stirring blade pada proses pembuatan alumunium matrik komposit dengan penguat silikon karbida (SiC) dengan metode stir casting,menjelaskan bahwa variasi jenis bentuk pngaduk stirring blade dapat mempengaruhi penyebaran partikel silikon karbida (SiC) sebagai penguat yang mempengaruhi terhadap regangan yang terjadi .dan juga terhadap pertambhan panjang
(∆L),pada alumunium matrik komposit (AMC)
dengan penguat silikon karbida (SiC). Namun dari gambar 4.4 menunjukan bahwa pengguna pengaduk three stirring blade pada proses stir casting mengakibat terjadinya penurunan nilai regangan dari sebelumnya.
4.3 Struktur Mikro Komposit Al-SiC a.Jenis Pengaduk Singel Stirring Blade
Struktur makro permukaan struktur mikro komposti Al- Patah komposit Al-SiC SiC
(a)Struktur mikro penyebaran (b)struktur mikro Partikel SiC titik a ,penyebaran Partikel SiC titik b
73,61 83,91
36,64
4,3 5 3
16,19 16,25
12,21 0
20 40 60 80 100
Single Stirring
Blade
Two Stirring
blade
Three Stirring
Blade
Chart Title
Tegangan(σ)rata-rata
Regangan(ε)rata-rata
8
Struktur mikro penyebaran partikel SiC titik cGambar 4.3 struktur mikro penyebaran partikel SiC komposit Al-SiC pada titik (a),(b),(c).
1. Terlihat pada gambar struktur mikro diatas untuk jenis pengaduk single stirring blade pada titik (a )terlihat terjadi pengendapan SiC dikarenakan distribusi partikel SiC pada komposit Al-SiC tidak merata.
2. Penggumpalan SiC diakibatkan
pengadukan partikel pada saat pengecoran alumunium pada proses stir casting. b.Jenis Pengaduk Two Stirring Blade
Struktur makro patahan struktur mikro komposit Al- Komposit Al-SiC SiC
(a)Strukturmikro penyebaran(b)strukturmikro penyebaran SiC titik a SiC pada titik b
(c) struktur mikro penyebaran SiC titik c Gambar 4.4Struktur mikro penyebaran SiC pada
titik(a),(b),(c).
1. Pada gambar struktur mikro untuk jenis pengaduk two stirring blade pada titik (a),(b).(c),terlihat bahwa SiC terdistribusi secara merata pada alumunium matrik komposit,ditunjukkan dengan butir
berwarna hitam yang tersebar secara merata., dengan penyebaran partikel yang merata sehingga diperoleh kehomogenan komposit Al-SiC.
c.Three stirring blade
Struktur makro patahan struktur mikro komposit Komposit Al-SiC komposit Al-SiC
(a)struktur mikro penyebaran (b)struktur mikro SiC pada titik a , penyebaran SiC titik b
Struktur mikro penyebaran SiC titik c Gambar4.5 struktur mikro penyebaran SiC pada
titik(a),(b),(c).
1. Terlihat pada gambar struktur mikro dengan pengaduk three stirring blade terjadi penyebaran partikel SiC yang merupakan sebagai penguat Alumunium matrik komposit yang tidak merata ,ditunjukan butir berwaran hitam ,pada titik (a),(b),(c).
Semkain merata penyebaran partikel yang terjadi pada alumunium matrik komposit (AMC) berpenguat SiC dengan metode stir casting maka semakain besar terjadinya kehomogenan pada alumunium matrik komposit,dengan variasi jenis bentuk pengaduk stirring blade.
Pada gambar permukaan patah untuk jenis pengaduk(a)single stirring blade terjadinya ketidak merataan partikel penguat SiC dimana terjadi pengendapan SiC pada daerah tertentu dan juga banyak terjadi porositas yang mengakibatkan material tersebut memiliki sifat getas tidak terlalu ulet.
9
pada alumunium matrik komposit (AMC) lebih merata yang mana terlihat pada gamabr diatas,dengan semkin merata nya penyeberan partikel SiC maka meterial tersebut keuletan nya semkin meningkat,Pada permukaan patah variasi jenis bentuk pengaduk three stirring blade dengan terjadi ketidak merataan paertikel penguat SiC tidak terdespersi secara merata akibat adanya efekdari gaya sentrifugal pengadukan didalam crusible yang mengakibatkan material bersifat getas,dan tidak ulet.
5.kesimpulan Dan Saran 5.1 Kesimpulan
1. Proses pembutan alumunium matrik
komposit (AMC) dengan berpenguat partikel silikon karbida (SiC) pada kondisi semi solid pada temperatur 610 ͦ sampai 750 ͦ tanpa pembasahan dapat dilakukan.
2. Dengan menggunkan jenis pengaduk two stirring blade pada proses stir casting maka penyebaran partikel semkain merata dan
kehomogenan Alumunium matrik
komposit dapat tercapai dibandingkan dengan jenis pengaduk single stirring blade,three stirring blade,seperti terlihat pada gambar Struktur mikro dan juga permukaan patah nya.
3. Semkin merata SiC pada alumunium matrik komposit maka semkin meningkat nya kekutan tarik dan juga kekuatan impack,untuk nilai rata-rata kekuatan tarik tegangan (σ) single stirring blade (6,3635
N/mm²), Two stirring blade
(6,8289N/mm²),three stirring blade (4,8592N/mm²),untuk nilai rata-rata kekuatan impack (E),single stirring blade(4,282 joule),
two stirring blade (5,769joule),three stirring blade (3,653 joule).
4. Pembasahan yang tidak sempuran pada alumunium matrik komposit menyebabkan terjadinya penggumpalan SiC ,sehingga partikel silikon karbida tidak terdistribusi secara merata.
5.2 Saran
Pada proses pembuatan alumnium matrik komposit (AMC) harus diperhatikan keadan pada saat pengecoran alumunium ,apa bila proses pencampuran SiC di lakuakn pada saat alumunium mencapai titik liquiditas maka SiC tidak akan tercampur karena tanpa pembasahan atau tanpa menggunakan Mg.
Daftar pustaka
Anon.(2001),” ASM Handbook. Composites”, Vol. 21, ASM International, Cleveland Ohio,2001.
Ahmad Zamheri.(2011),” Pengaruh Wakrtu Stirring ,Fraksi Volume,dan Ukuran Besar Butir partikel SiC Terhadap Kekerasan MMC Al 6061–SiC Dengan Sistem Stir Casting”. Vol 3, No 2.
Ajiriyanto, M.k.(2010),” Fabrikasi Komposit Al/Al2O3(p) Coated dengan Metode Stir
Casting dan Karakterisasinya “. Master Thesis, Departemen Teknik Metalurgi dan
Material”. Universitas Indonesia, Depok. Arman. ( 2006 ),” Pengaruh Kecepatan Pengadukan
Dan Penambahan Persentase Magnesium Terhadap Karakteristik Paduan Al-Mg +
Al2O3 Hasil Stir Casting ”. Tesis Jurusan Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik Universitas Indonesia.
Bhushan, R.K. and Kumar, S. (2011), “Influence of SiC particles distribution and Weight
percentage on 7075 Al alloy”, Journal of Materials Engineering and Performance, Volume 20(2) March 2011, 317 – 323.
Callister William D and David G
Rethwisch.(1940),” Materials Science and
Engineering an Introduction- 8th edition,
United States of America.Gibson O.F.
“Principles of Composite Material Mechanics”. McGraw-HillInternational Editional Editions. USA.
Clyne, T.W.(2001),” Metal Matrix Composites : Matrices and Processing”. University of Cambrige, UK.
Callister, D.W.Jr(2003),” Materials Science and Engineering An Introduction. Sixth Edition. John Wiley & Sons, Inc.
Gibson O.F.(1994), “Principles of Composite Material Mechanics”. McGraw -HillInternational EditionalEditions. USA.
Hashim, J.(2001), “ The Production of Cast Metal Matrix Composite by A Modified Stir
Casting Method”, Jurnal Teknologi, Universiti Teknologi Malaysia, vol. 35, pp. 9-20.
Khumar, G.B Veeresh et.al.(2010), “ Studies on Al6061-SiC and Al7075-Al2O3 Metal Matrix Composite, Journal of Minerals and
Materials Characterization And
Engineering,” Vol.9 No.1, pp 43-55.
Lestari, F.P.(2008), ” Pengaruh Temperatur Sinter dan Fraksi Volume Penguat Al2O3 Terhadap Karakteristik Komposit Lamina Hibrid Al/SiC-Al/Al2O3 Produk Metalurgi Serbuk,”Master Thesis, Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Universitas Indonesia, Depok.
Laboratorium Metallurgy Jurusan Teknik Mesin Universitas Sriwijaya.(2006), "Panduan Pengujian Mekanik dan Metalurgy". Moraes, E.E.S., Grace, M.L.A and Cairo,
10
Brasilero de Engenharia e Ciencia dos Materiais, Brazil.Prabu, S.B, Karunamoorthy, L., Kathiresan, S., and
Mohan, B.(2006), ”Influence of stirring
speed and stirring time on distribution of particles in cast metal matrix composite”, Journal of Materials Processing Technology, 171, 268–273.
Shubham Mathur, Alok Barnawal.(2003),”Effect of Process Parameter of Stir Casting on Metal
Matrix Composites,”Volume 2 International Journal of Science and Research (IJSR) ISSN (Online): 2319-7064.
Suyanto.(2013), ”Analisa Ketangguhan Komposit Alumunium Berpenguat Serbuk,”SiCJurnal SIMETRIS, Vol 6 No 1, ISSN: 2252-4983.
Singla, M., Singh, L., and Chawla, V, ”Study of
wear properties of Al-SiC
composites”, Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, Vol. 8, No.10,813-819.2006.
Sumsun Naher.(2004),”Examination Of The stir
Casting Method To Produce Al-
SiC Composite”,
S. Wilastari,AP. Bayuseno,S. Nugroho.(2011),”
Variasi Kecepatan putaran Dalam Metode Stir casting Terhadap Densitas Dan Porositas Al-SiC Untuk Aplikasih Blok Rem Kereta Api “, Vol. 7, No. 2, Oktober 2011 : 31- 35.
Sadi, Viktor Malau, M. Waziz Wildan,
Suyitno.(2014),” Analisa Pengaruh
Kandungan SiC,Temperatur
Cairan,Kecepatan Putaran,Dan Durasi Waktu Pengadukan Pada Kekuatan Tarik
Komposit”, Al-SiC Vol. 16, No. 1,7−13.
Yosia Samuel.(2004),” Karaterisitik Komposit
Alumunium AC8H Dengan Proses
