ORIENTASI KRISTALIT BAJA SILIKON INTI TRANSFORMATOR

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sains dAn Teknologi Menuju Era Tinggal Landas

Bandung, 8 -10 Oktober 1991 PPTN - BATAN

KECENDERUNGAN

ORIENTASI KRISTALIT BAJA SILIKON INTI

TRANSFORMATOR

* .•.•

*.

Mohtar , Rahmat Sa toto , Hans K. Sujono

• Pusat Penelitian Sains Materi - Badan Tenaga Atom Nasional

_••

Pusat Penelitian dan Pengembangan Fisika Terapan - LIPI

ABSTRAK

KECENDERUNGAN ORIENTASI KRISTALIT BAJA SILIKON INTI TRANSFOR-MATOR.Telah dilakukan analisis kecenderungan orientasi kristalit baja silikon inti trans-formator lampu tabung, untuk mengetahui sejauh mana dukungan orientasi kristalit terha-dap fungsinya sebagai inti transformator. Penelitian dilakukan pada dua macam lampu tabung dari pasaran merek "Sinar" dan "Ballast":. Analisis bahan dilakukan dengan teknik difraksi sinar x, menggunakan metoda "inveres pole figure". Hasil yang diperoleh me-nunjukkan bahwa pada kedua merek dagang tersebut arah bidang <100> dominan meng-hada p ke arah longitudinal, dan "Ballast" lebih kua t dari "Sinar", sedangkan arah transversal vertikal keduanya acak.Pada arah transversal horisontal untuk merek "Sinar" ada sedikit kecenderungan arah bidang <310>. Dari hasil di atas menunjukkan bahwa kecenderungan orientasi kristalit kedua cuplikan di atas mendukung fungsinya sebagai inti transformator. ABSTRAK

PREFERRED ORIENTATION IN SILICON STEAL OF TRANSFORMER CORE.The preferred orientation in silicon steal of transformator core has been investigated for getting the understanding how the preferred orientation supports the function as a transformer core.Investigation has been done for two transformer cores from "Sinar" and "Ballast" trade mark. The analysis was done by diffraction technique and inverse pole figure method. The result of the preferred orientation analysis was as follows; longitudinal direction of the transformer core is in accordance with the plane direction <100>., and "Ballast" is stronger than "SINAR",while the transversal vertical is random for both samples. Transversal horizon-tal direction of"Sinar" is tending toward plane <310>.Therefore the experimenhorizon-tal results could be concluded that the preferred orientation of both transformer cores are equal, and in accordance with their function as transformer cores.

ISOO

f--o 100 400 600 800 1000 11lOcI

Gambar 1. Kurva anisotropi magnetik yang dilakukan oleh Honda dan Kaya [1].

sebanyak-banyaknya menghadap arah longi-tudinal.

Dari penelitian ini diharapkan bisa di-ketahui arah kecenderungan orientasi kristalit inti transformator lampu tabung yang ada di

PENDAHULUAN

Inti transformer pada umumnya terbuat dari baja silikon dengan kadar silikon sekitar

:3,2%. Baja tersebut pada fasa-a (ferit) dan ber- _

f3ifat ferromagnetik karena sifat itulah maka 1;

bahan tersebut banyak digunakan sebagai inti ~ transformator [1,2,3]. Hasil penelitian Honda .~ dan Kaya [1] pada kristal tunggal besi me-nunjukkan adanya anisotropi magnetik. Arah mudah untuk magnetisasi dan de-magnetisasi pada besi tersebut adalah arah bidang <100>, menengah <110> dan arah sui it adalah <111> iseperti terlihat pada Gambar 1.

Hasil penelitian di atas telah mapan dan menjadi bahan rujukan sampai saat ini.

Berdasarkan fungsinya, inti transformator akan dimagnetisasi dan demagnetisasi. Dari kurva anisotropi di atas, maka inti transfor-mator yang terbuat dari baja silikon dengan matrik besi-a (ferit) akan semakin efIsien jika arah bidang kristal <100> pada bahan tersebut

1600

r-H~rd \~ Moed1um X < L' 1400 1200 1000800 600 400 1000

Proreedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sains dun TekTUJlogiMenuju Era Tinggal Landas

Bandung, 8-10 Oktober 1991 PPTN - BATAN

Gambar 3. Pola difraksi sinar x dari cuplikan serbuk : (a) "Sinar" dan (b) "Ballast"

HASILDAN PEMBAHASAN

Berikut ini pola difraksi arah acak (serbuk) dari kedua cuplikan.

Dari pola difraksi tiap cuplikan, intensitas relatif tiap bidang kristal dan tiap cuplikan di-tentukan. Kemudian koefisientexture dihitung menurut persamaan 1 [5,6].

T. C'<h,k,/> = koefisien "texture" tiap arah bi-dang kristal <h,k,l> dan tiap arah spesimen

I<h,k,l> = intensitas bidang <h,k,l> arah spesimen tertentu.

I

R<h k 1>=, , intensitas bidang <h,k,l> dari cu-plikan serbuk.

n

=jumlah puncak difraksi.

(1) "U.DO ,n ...I..

'"

". .b... ". n. n. '" I II <h,k,l> R<h,k,l> (01 T. C'<h,k,l>

- r

_{n 1}

1

n I<h,k,l>IIR <"h k l>

""si""l

-II.

,

..

...J~_J..

Dari puncak-puncak yang muncul pada po-la difraksi di atas, maka struktur kristal kedua cuplikan adalah kubus-pusat-ruang (BCC). Struktur tersebut menunjukkan bahwa kedua cuplikan tersebutmerupakan besi fasa-a (ferit).

Koefisien texture untuk seluruh arah bi-dang kristal yang dihitung dari pola difraksi tiap-tiap spesimen adalah sebagai berikut (lihat Tabel1 sid 6).

Dari harga-harga T,C<200:>kedua cuplik-an, pada arah longitudinal 'tampak harganya sangat besar yakni 2,13 untuk cuplikan "Sinar" dan 2,63 untuk cuplikan "Ballast". Sedangkan untuk arah transversal tidak ada harga T.C yang menyolok besarnya. Arah bidang <200> adalah sarna dengan arah bidang <100>,sehing-ga kenyataan di atas menunjukkan banyaknya arah bidang <100>yang menghadap ke arah longitudinal. Sedangkan untuk transversal re-latif acak. Kecenderungan orientasi kristalitnya tampak lebih jelas pada proyeksi ste- reografi standarnya (Gambar 4). Pada pola ste- reografi standar kedua cuplikan, "Ballast" dan "Sinar"

~:~=_~

LONGITUDINAL

TATA KERJA DAN PERCOBAAN

Gambar 2. Ketiga macam arah pengambilan data intensitas.

TRANSYERSAL-HORJSONTAL

TRANSVERSAL-VERTIKAL

Untuk cuplikan arah transversal-horison-tal, pelat-pelat inti transformator ditumpuk ber-lapis-lapis sampai cukup untuk ukuran cuplik-an difraksi sinar-x. Sedcuplik-angkcuplik-an untuk menyiap-kan cuplimenyiap-kan serbuk, pelat inti transformator di-kikir.

Peralatan

Sebagai alat utama digunakan difrakto-meter sinar x, merek RIGAKUmilik P3FT-LIPI di Bandung,dengan sumber radiasi CuKa, ren-tang sudut 40,00° sampai dengan 140,00°, dan langkah tiap 0,02°.Untuk mempersiapkan cu-plikan digunakan alat-alat bantu berupa : kikir untuk membuat serbuk, gergaji besi,dan pere-kat besi.

Bahan

Bahan cuplikan berupa dua macam trans-formator lampu tabung dari pasaran dengan merek dagang "Sinar" dan "Ballast".

Prosedur kerja

Kedua cuplikan dipersiapkan untuk di-fraksi sinar x p~da tiga macam arah, dan satu serbuk. Ketiga macam arah adalah longitudi-nal, transversal-vertikal dan transversal- hori-sontal (Gambar 2).

pasaran, untuk melihat kesesuaiannya dengan arah terbaik berdasarkan fungsinya sebagai inti transformator.

Analisis kecenderungan orientasi kristalit dilakukan dengan teknik difraksi sinar x. Se-dangkan metoda yang digunakan adalah

inver-se pole figure [4,7], di mana orientasi kristalit

ditentukan dari intensitas relatifnya terhadap intensitas serbuk untuk tiap-tiap arah spesimen dan masing-masing bidang kristal. Pola-pola arah bidang kristalit terbaca dari proyeksi ste-reografi standar.

Proceedings Seminar Reakt<JrNuklir dalam Penelitian Sains dan. Teknologi Menuju Era Tinggal Landas

Tabell. Analisis difraksi sinar-x "SINAR" longitudinal No. hhZcae. I ITl IIIRT.C. 1 11015161001000,871,00 2 20058539162,132,44 3 21129820270,650,74 4 220114890,890,78 5 31016311110,871,00 6 222554_50,800,70 Jurnlah 6,87

1~abel3. Analisis difraksi sinar-x "SINAR" transversal horizontal. No. hhZcae. I ITl I/ITlT.C. 1 1104491,001001000,87 2 2001182,6316261,12 3 211150_1,2227_0,8033 4 220631,55141,089 5 3101102,2711251,57 6 22224_1,005_0,695 Jurnlah 9,67

Tabel 5. Analisis difrkasi sinar-x "BALLAST" transversal vertikal.

No. II IT?hhZIT?cae.T.C.I

1 1101,005121001000,59 2 2001582,3813311,41 3 211193_1,41270,8338 4 220591,71121,017 5 3101372,4511271,45 6 222331,2050,716 Jurnlah 10,15

tarnpak adanya kutub-kutub yang rnernuneak ke arah bidang kristal <100> pada arah longi-tudinal. Sedangkan arah cuplikan transversal kesernuanya relatif aeak, kecuali arah bidang kristal <310> ada sedikit kecenderungan rneng-hadap ke arah transversal horisontal untuk ba-han dari "Sinar".

KESIMPUIAN

Dari hasil yang didapat rnenunjukkan bah-wa orientasi kristalit kedua inti transforrnator

Bandung, 8-10 Okt<Jber1991 PPTN - BATAN

Tabel 2. Analisis difraksi sinar-x "SINAR" transversal vertikal.

No. hhZII1RIT?cae.T.C.I

1 1101555100100_1,471,00 2 20018612161,100,75 3 21126427170,930,63 4 22077590,560,82 5 3101208111,080,73 6 22255250,400,59 Jurnlah 4,07

Tabel 4. Analisis difraksi sinar-x "BALLAST" longitudinal

No. hhZII IT?IRcae.T.C.I

1 11018651,001001000,83 2 2007563,15132,6341 3 211_0,5929727_0,4916 4 2201431,1470,968 5 3101860,91110,7610 6 222380,40520,33 Jurnlah 7,19

Tabel 6. Analisis difrkasi sinar-x "BALLAST" transversal horizontal.

No. hIlZ_I/ITlIncae.T.C.I

1 1101650_1,00100100_1,20 2 200311_1,4613_1,7819 3 2111630,37270,4510 4 220100_0,867_1,056 5 310146_0,8211_1,009 6 222370,40520,39 Jurnlah 4,91

tersebut adalahh harnpirr sarna, yakni pada arah longitudinal dorninan diisi oleh bidang

<100>, dan "Ballast" lebih kuat dari "Sinar". Keduanyajuga relatifaeak untuk arah euplikan transversal.Keeenderungan orientasi kristalit kedua inti transformator tersebut sangat sesuai dengan fungsinya sebagai inti transformator rnaupun sebagai bahan rnagnetik lunak lainnya.

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sains clan Tekrwlagi MenuJu Era Tinggal Landas

'SINAR' -J

_<

Z

-Q

:J

t

-l!)

z

a

-J -J

<

~

-

t-~ W

>

_I

-J

<

V1 ffi

>

V1

Z

_<

~

t--J

<

t-Z

a

V1 •...• 0::

a

_I

I

. ..J <: (J) a:: w

>

In

Z

_<

0::

t-100 Bandung, 8 - 10 Oktober j'991 PPTN - BATAN 'BALLAST' 110 101

Proceedings Seminar Reakwr Nuklir dalam Penelitian Sains den Teknologi MenuJu Era Tinggal Landas

DAFfAR PUSTAKA

Banchtng, 8-10 Okwber 1991 PPTN - BATAN

l.BRAILSFORD, F., Physical Principles of Magnetism, D. Van Nostran Company LTD., London (1966).

2.VAN VLACK, SRIATI DJAPRIE, Ilmu dan teknologi bahan, Erlangga, Jakarta (1981).

3.CULLITY, B. D., Introduction to magnetic materials, Addison-Wesley Publishing Company, Inc., California (1972).

4.CULLITY, B. D., X-Ray Diffraction, Addison-Wesley Publishing Company, Inc., London (1959).

5.WINEGAR, J. E., Measurement of Crystallographic Texture at Chalk River Nuclear

Laboratories, Ontario (1977).

6.ROBERTI, R., Preferred Orientation in Drawn Austenitic Stainless Steel, Metallurgical Science and Technology, Vol. 5 [1] (1987).

7.MIRKIN, L. I., Handbook of Polycrystalline Materials, Consultan Bureau, New York (1964). IHSKUSI

I~ngkirS.:

Sebaiknya penelitian ini tidak hanya membuktikan baik tidaknya bahan yang dibuat pabrik, tetapi sebaiknya dapat memberikan saran untuk peningkatan kualitas produk bahan tersebut.

Mohtar:

Betul, tetapi itu sudah porsinya litbang industri, tetapi akan saya coba lakukan ke arah itu. l'erimakasih