Home >Documents >Powder Metalurgi

Powder Metalurgi

Date post:09-Jul-2015
Category:
View:430 times
Download:7 times
Share this document with a friend
Transcript:

NASKAH PUBLIKASI PENELITIAN BERORIENTASI PRODUK (PBP) Tahun Anggaran 2009

PENERAPAN TEKNOLOGI POWDER METALURGY UNTUK PEMBUATAN KOMPONEN MESIN BERBASIS PASIR BESI LO AL

Ketua Peneliti :NIP-UMM : 108.9404.0313

MURJITO. ST. MT

FAKULTAS TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MUHMMADIYAH MALANG 20100

ABSTRAK

Metalurgi serbuk merupakan proses pembentukan benda kerja komersial dari logam dimana logam dihancurkan dahulu berupa tepung, kemudian tepung tersebut ditekan di dalam cetakan (mold) dan dipanaskan di bawah temperatur leleh serbuk sehingga terbentuk benda kerja. Sehingga partikel-partikel logam memadu karena mekanisme transportasi massa akibat difusi atom antar permukaan partikel. Metode metalurgi serbuk memberikan kontrol yang teliti terhadap komposisi dan penggunaan campuran yang tidak dapat difabrikasi dengan proses lain Didalam penelitian ini peneliti membuat rekayasa proses produksi iron soft magnetic dengan proses mechanical alloying powder metalurgy yan berbasis pasir besi lokal. Basis penggunaan pasir lokal dilatarbelakangi bahwa dari hasil data yang kita dapat dari industri pengecoran bahan baku dan bahan penunjangsebagian besar masih diimpor. Bahan-bahan yang 100% pengadaanya masih bergantung diimpor adalah bijih besi dan bahan paduannya (Alloy). Serbuk besi dan serbuk pasir lokal mempunyai ukuran 100 mesh dicampur selama 20 menit. Jumlah serbuk ditambahkan adalah 25%, 50%, dan 75% berat. Serbuk yang telah diayak dan dicampur kemudian dimasukkan kedalam cetakan (dies) yang telah dilapisi oleh pelumas zinc stearate pada dinding cetakannya kemudian dikompaksi secara single action pressing dengan tekanan sebesar 2000 psi sehingga diperoleh sampel berbentuk tablet. Temperatur sinter 1000 0C selama 30, 60, dan 90 menit kemudian dilakukan pendinginan dapur.Pengamatan struktur mikro digunakan mikroskop optik dan dilakukan uji kekerasan Vickers. Hasil dari penelitian ini adalah nilai induksi remanen optimal di 25 % berat pasir disinter 90 menit sebesar 9,4 Gauss dan nilai kekerasan vickers optimal di 75 % berat pasir disinter 90 menit sebesar 501 HV. Kata kunci: Metalurgi Serbuk, Pasir besi, waktu sintering, kekerasan Vickers. pembuatan soft magnetik alloys

1

I. PENDAHULUAN1.1. Latar Belakang Indonesia yang dikenal kaya sumber daya alam harus mengimpor 100 persen bahan baku baja (pellet) dan 60-70 persen scrap baja untuk keperluan industri bajanya. Ini masih ditambah teknologi pengolahan baja yang tidak efisien karena menggunakan sumber energi gas yang semakin meningkat harganya serta teknologi yang masih tergantung kepada negara pemberi lisensinya. Dari hasil survei, diketahui bahwa cadangan bijih besi di Indonesia berjumlah cukup besar dan tersebar di beberapa pulau, seperti Jawa, Kalimantan, Sumatera, Sulawesi, dan Irian Jaya dengan total melebihi 1.300 juta ton, meskipun dengan kadar kandungan besi yang masih rendah antara 35-58 persen Fe. Sementara itu, bahan pendukung, seperti batu bara dan kapur, juga melimpah di Pulau Sumatera dan Kalimantan. Cadangan ini dapat memenuhi konsumsi besi baja dalam negeri sekitar 2,5 ton per jiwa. Berarti Indonesia punya modal menjadi masyarakat berbasis industri. Permasalahannya bagaimana menciptakan teknologi pembuatan komponen (spare part)dengan mudah dan peleburan bijih besi yang sedikit lebih rendah kadar besinya. Pada proses peleburan yang sementara dilakukan saat ini, banyak mengandung beberapa kelemahan; yaitu proses panjang, material/ bahan baku dari peleburan sangat terbatas, Energi gas untuk peleburan besar, dan tidak hergonomis. Proses pembuatan komponen ini peneliti mempunyai solusi yaitu dengan mengadopsi teknologi nano, sebagai pencipta bahan baku dengan berbasis pasir besi lokal yang kita miliki sepanjang pantai. Proses teknologi metalurgi serbuk ini merupakan proses yang memiliki beberapa keuntungan antara lain adalah efisiensi pemakaian bahan sangat tinggi sehingga biaya yang dibutuhkan dapat ditekan. Demikian pula material yang bersifat magnetik sangat luas aplikasinya pada berbagai macam peralatan elektronik, otomotif maupun peralatan lainnya. Pada proses teknologi metalurgi serbuk ini peneliti mencoba bagaimanan

menciptakan komponen (spare part) suatu mesin tidak perlu dengan proses peleburan (casting) yang membutuhkan energi gas yang besar. Yaitu dengan teknologi metalurgi dengan basis pasir besi lokal, dimana peneliti memformulasikan unsur padauan dan pasir besi lokal sebagai bahan tambahan untuk mendapatkan komponen. 2

Untuk mengetahui perubahan mikro besi ini peneliti memformulasikan pasir besi dan paduannya untuk meningkatkan kekuatan baja dengan proses Powder Metalurgy. Penelitian ini disusun menjadi tiga tahap: Penelitian ini disusun menjadi tiga tahap: Membuat magnet yang berasal dari serbuk pasir besi yang didapat dari pantai Selatan Malang dengan proses metalurgi serbuk

1.2.Tujuan KhususTujuan khusus dari penelitian ini (tahun pertama) adalah untuk memperoleh Bentuk Produk atau definitive layout dari komponen (spare part) mesin , yang ringkas berpenampilan menarik, dan hergonomis. Disain Bentuk Produk yang dimaksud adalah berupa suatu formulasi pasir besi lokal dengan paduannya dengan teknologi metalurgi serbuk , sebagai asembling dari masing masing komponen dan elemennya Penelitian tahun pertama ini dilakukan dalam 2 fase utama yang tujuan tiap fase adalah a. Membuat magnet yang berasal dari serbuk pasir besi yang didapat dari pantai Selatan Malang dengan proses metalurgi serbuk. b. Yang menjadi variabel dalam penelitian ini adalah variasi temperatur sintering dan tekanan kompaksi selama proses sintering tersebut.

II : STUDI PUSTAKAPengembangan bahan telah menjawab tantangan kebutuhan industri di masa depan, di mana "kompaksisasi", konservasi energi, dan pelestarian lingkungan menjadi faktor-faktor terpenting dalam pengembangan produk dalam industri. Lembaran baja panas dilewatkan pada dua buah rol pengepres yang berbeda diameternya dan langsung didinginkan untuk mencegah pertumbuhan butiran ferrite. Hasilnya struktur baja tetap halus meskipun telah menjadi produk baja. Hal inilah yang menyebabkan peningkatan sifat mekanik dan umur penggunaannya menjadi dua kali lipat. Super baja ini telah diproduksi oleh perusahaan baja Nakayama Steel di Jepang. Dengan peningkatan performan besi baja, muncul harapan baru di bidang perindustrian, seperti memungkinkan pengurangan bahan baja, sehingga produk menjadi lebih

3

ringan dan kompak, menghemat energi karena pengurangan beban pada penggunaannya, dan ramah lingkungan karena mengurangi eksploitasi sumber daya alam. Desain kerangka mobil masa depan, misalnya, hanya memerlukan setengah bahan baja. Beban daya yang diperlukan untuk menggerakkan mobil itu jadi relatif lebih ringan sehingga efisiensi dan performan mobil juga meningkat. Mungkin di masa datang, berat mobil hanya ratusan kilogram saja, namun dapat digunakan dengan beban seperti sekarang. Hal ini juga memungkinkan mengakselerasi pengembangan teknologi ruang angkasa, karena peningkatan performan pesawat ulang-alik atau roket dan sebagainya. Khususnya akhir-akhir ini, dengan "teknologi nano", sifat-sifat baja dapat dikontrol dan disesuaikan dengan kebutuhan bahan yang diperlukan dalam proses produksi. Penulis juga telah berhasil membuat besi baja berstruktur halus dengan ukuran butiran dibawah 1 mikrometer dengan menggunakan teknologi metalurgi bubuk dalam skala laboratorium. Jika berhasil diindustrialisasikan, di masa depan daur ulang besi baja menjadi sangat simpel dan dapat menghemat pemakaian energi dalam proses daur ulang. Indonesia yang kaya akan bijih besi dan bahan pendukung proses pembuatan baja harus mampu bangkit dan mandiri dalam memenuhi kebutuhan industri perbajaannya. Pemerintah, perusahaan, dan para pakar terkait harus bisa merumuskan sebuah strategi dalam penguasaan teknologi baja guna menyongsong masyarakat Indonesia berbasis industri. Sumber : Kompas (10 Desember 2003) Nurul Taufiqu Rochman (Pusat Penelitian Fisika, LIPI) 2.1. Metalurgi Serbuk (Powder Metallurgy) Metalurgi serbuk merupakan proses pembentukan benda kerja komersial dari logam dimana logam dihancurkan dahulu berupa tepung, kemudian tepung tersebut ditekan di dalam cetakan (mold) dan dipanaskan di bawah temperatur leleh serbuk sehingga terbentuk benda kerja. Sehingga partikel-partikel logam memadu karena mekanisme transportasi massa akibat difusi atom antar permukaan partikel. Metode metalurgi serbuk memberikan kontrol yang teliti terhadap komposisi dan penggunaan campuran yang tidak dapat difabrikasi dengan proses lain. Sebagai ukuran ditentukan oleh cetakan dan penyelesaian akhir (finishing touch). Langkah-langkah dasar pada powder metallurgy:

4

1. Pembuatan Serbuk 2. Mixing. 3. Compaction. 4. Sintering. 5. Finishing. 2.2. Pembuatan serbuk Ada beberapa cara dalam pembuatan serbuk antara lain: decomposition, electrolytic deposition, atomization of liquid metals, mechanical processing of solid materials. 1. Decomposition, terjadi pada material yang berisikan elemen logam. Material akan menguraikan/memisahkan elemen-elemennya jika dipanaskan pada temperature yang cukup tinggi. Proses ini melibatkan dua reaktan, yaitu senyawa metal dan reducing agent. Kedua reaktan mungkin berwujud solid, liquid, atau gas. 2. Atomization of Liquid Metals, material cair dapat dijadikan powder (serbuk) dengan cara menuangkan material cair dilewatan pada nozzel yang dialiri air bertekanan, sehingga terbentuk butiran kecil-kecil. 3. Electrolytic Deposition, pembuatan serbuk dengan cara proses elektrolisis yang biasanya menghasilkan serbuk yang sangat reaktif dan brittle. Untuk itu material hasil electrolytic deposition perlu diberikan perlakuan annealing khusus. Bentuk butiran yang dihasilkan oleh electolitic deposits berbentuk dendritik. 4. Mechanical Processing of Solid Materials, pembuatan serbuk dengan cara menghancurkan material dengan ball milling. Material yang dibuat dengan mechanical processing harus material yang mudah retak seperti logam murni, bismuth, antimony, paduan logam yang relative keras dan britlle, dan keramik. 2.3. Sifat-Sifat Khusus Serbuk Logam 1. Ukuran Partikel Metoda untuk menentukan ukuran partikel antara lain dengan pengayakan atau pengukuran mikroskopik. Kehalusan berkaitan erat dengan ukuran butir, faktor ini berhubungan dengan luas kontak antar permukaan, butir kecil mempunyai porositas

5

yang kecil dan luas kotak antar permukaan besar sehingga difusi antar permukaan juga semakin besar dan kompaktibilitas juga tinggi. 2. Distribusi Ukuran Dan Mampu Alir Dengan distribusi ukuran partikel ditentukan jumlah partikel dari ukuran standar dalam serbuk tersebut. Pengaruh distribusi terhadap mampu alir dan porositas produk cukup besar Mampu alir merupakan karakteristik yang menggambarkan alir serbuk dan kemampuan memenuhi ruang cetak. 3. Sifat Kimia Terutama menyangkut kemurnian serbuk, jumlah oksida yang diperbolehkan dan kadar elemen lainnya. Pada metalurgi serbuk diharapkan tidak terjadi reaksi kimia antara matrik dan penguat. 4. Kompresibilitas Kompresibilitas adalah perbandingan volum serbuk dengan volum benda yang ditekan. Nilai ini berbeda-beda dan dipengaruhi oleh distribusi ukuran dan bentuk butir, kekuatan 5. Kemampuan sinter 5. Kemampuan Sinter Sinter adalah proses pengikatan partikel melalui proses penekanan dengan cara dipanaskan 0.7-0.9 dari titik lelehnya. tekan tergantung pada kompresibilitas

6

Gambar 1: Karakteristik powder 2.4. Mixing (Pencampuran serbuk) Pencampuran serbuk dapat dilakukan dengan mencampurkan logam yang berbeda dan material-material lain untuk memberikan sifat fisik dan mekanik yang lebih baik.Pencampuran dapat dilakukan dengan proses kering (dry mixing) dan proses basah (wet mixing). Pelumas (lubricant) mungkin ditambahkan untuk meningkatkan sifat powders flow. Binders ditambahkan untuk meningkatkan green strenghtnya seperti wax atau polimer termoplastik. 2.5. Compaction (Powder consolidation) Compaction adalah salah satu cara untuk memadatkan serbuk menjadi bentuk yang diinginkan. Terdapat beberapa metode penekanan, diantaranya, penekanan dingin (cold compaction) dan penekanan panas (hot compaction). Cold compaction yaitu memadatkan serbuk pada tempetatur ruang dengan 100-900 Mpa untuk menghasilkan green body. Proses cold pressing terdapat beberapa macam antara lain: 1. Die Pressing, yaitu penekanan yang dilakukan pada cetakan yang berisi serbuk

7

2. Cold isotactic pressing, yaitu penekanan pada serbuk pada temperature kamar yang memiliki tekanan yang sama dari setiap arah. 3. Rolling, yaitu penekanan pada serbuk metal dengan memakai rolling mill. Penekanan terhadap serbuk dilakukan agar serbuk dapat menempel satu dengan lainnya sebelum ditingkatkan ikatannya dengan proses sintering. Dalam proses pembuatan suatu paduan dengan metode metalurgi serbuk, terikatnya serbuk sebagai akibat adanya interlocking antar permukaan, interaksi adesi-kohesi, dan difusi antar permukaan. Untuk yang terakhir ini (difusi) dapat terjadi pada saat dilakukan proses sintering. Bentuk benda yang dikeluarkan dari pressing disebut bahan kompak mentah, telah menyerupai produk akhir, akan tetapi kekuatannya masih rendah. Kekuatan akhir bahan diperoleh setelah proses sintering. 2.6. Sintering Pemanasan kompak mentah sampai temperatur tinggi disebut sinter. Pada proses sinter, benda padat terjadi karena terbentuk ikatan-ikatan. Panas menyebabkan bersatunya partikel dan efektivitas reaksi tegangan permukaan meningkat. Dengan perkataan lain, proses sinter menyebabkan bersatunya partikel sedemikian rupa sehingga kepadatan bertambah. Selama proses ini terbentuklah batas-batas butir, yang merupakan tahap rekristalisasi. Disamping itu gas yang ada menguap. Temperatur sinter umumnya berada pada 0.7-0.9 dari temperatur cair serbuk utama. Waktu pemanasan berbeda untuk jenis logam berlainan dan tidak diperoleh manfaat tambahan dengan diperpanjangnya waktu pemanasan. Lingkungan sangat berpengaruh karena bahan mentah terdiri dari partikel kecil yang mempunyai daerah permukaan yang luas. Oleh karena itu lingkungan harus terdiri dari gas reduksi atau nitrogen untuk mencegah terbantuknya lapisan oksida pada permukaan selama proses sinter.

Gambar 2: Proses difusi pada sintering

8

Penyusutan (shrinkage) selalu terjadi selama proses sintering, rumusnya sebagai berikut:

2.7. Finishing Pada saat finishing porositas pada fully sintered masih signifikan (4-15%). Untuk meningkatkan properties pada serbuk diperlukan resintering, dan heat treatment. (Hirschhorn, 1969) 2.8. Teknik rekayasa baja Telah lama diketahui oleh enginer bahwa sifat-sifat mekanik bahan dapat ditingkatkan dengan penghalusan butiran kristalnya. Umumnya hal itu dilakukan dengan penambahan unsur paduan (alloying elements) dan perlakuan panas (heat treatment). Namun demikian, metode ini menghasilkan penghalusan butiran kristal hanya sampai level tertentu (10-15 mikrometer) dan performannya masih belum optimal. Di sisi lain, unsur paduan yang ditambahkan pada baja susah dipisahkan sehingga menimbulkan permasalahan pada proses daur ulang dan membutuhkan biaya yang cukup mahal. Oleh karenanya, untuk mengoptimalkan performan baja, penghalusan butiran kristal harus dilakukan sampai berlevel nano. Dewasa ini hal itu dapat dilakukan: Pertama, dengan teknik MA- PM (mechanical alloying-powder metallurgy), di mana bubuk besi dan grafit di-MA hingga halus, lalu disinter (bakar) pada suhu yang relatif rendah, sekitar 600 derajat Celsius. Kedua, dengan teknik pengrolling-an seperti yang dilakukan oleh Prof Y Akihara, di mana super-baja yang dihasilkan hanya berkomposisi sederhana (0,15 persen C-Si-Mn) tetapi memiliki kekuatan 800 MPa, mudah dilas (welding) dan didaur-ulang. Ketiga, dengan teknik rekayasa aus-form, di mana dilakukan pengerjaan panas pada suhu 800 derajat menjadi 50 persen kemudian diteruskan dengan tempering pada suhu 540 9

derajat Celsius. Dengan metode ini bisa dibuat baja berstruktur nano dengan kekuatan yang sangat besar 1.500 MPa. Ultra-baja ini akan diaplikasikan untuk mur-baut superkuat dan spare part mobil sehingga mengurangi beratnya sampai 30 persen dan menaikkan efisiensinya sekitar 20 persen. Keempat, dengan teknik rekayasa struktur martensite di mana proses perlakuan panas (quenching-tempering) dikombinasikan dengan penambahan unsur paduan Mo, sehingga nano-baja yang dihasilkan berkekuatan 1.800 MPa. Keistimewaan dari nano-baja itu, di samping memiliki kekuatan yang tangguh juga tahan terhadap korosi bahkan pada larutan yang mengandung ion Cl sekalipun, seperti air laut dan sebagainya. Sehingga aplikasi pemakaian nano-baja untuk bahan struktur akan semakin meluas. Kelima, selain teknik di atas, untuk meminimalkan beban lingkungan dan pengekonomiskan proses daur ulang, akhir- akhir ini dikembangkan juga metode solidifikasi cepat dari skrap baja yang mengandung unsur P. P adalah unsur yang selalu muncul pada proses daur ulang baja. Jumlah konsentrasi P yang berlebihan pada baja dapat menyebabkan penurunan keuletan dan kemampuan lasnya. Namun, dengan pengontrolan struktur mikro melalui solidifikasi cepat, penambahan P dapat menghaluskan butiran kristal baja sampai berlevel nano. Sementara itu, kekuatan dan perpanjangan baja meningkat sesuai penambahan konsentrasi P. Teknik-teknik merekayasa struktur mikro baja masih terus dikembangkan untuk mendapatkan nano-baja yang memiliki karakteristik sesuai dengan yang diinginkan. 2.9. Paduan Magnetik Kerja yang dilakukan untuk memindahkan batas domain bergantung pada energi batas, yang bergantung pula pada anisotropi magnetik. Mudahnya magnetisasi juga bergantung pada keadaan regangan internal dalam material dan keberadaan pengotor. Dua faktor terakhir ini mempengaruhi kekerasan magnetik melalui gejala penyusutan-magnet (magnetostriction), yaitu konstanta kisi mengalami perubahan sedikit akibat magnetisasi dari domain. Material dengan tegangan dalam sukar dimagnetisasi atau didemagnetisasi, sedangkan material bebas tegangan bersifat magnetisasi lunak. Oleh karena tegangan dalam juga mempengaruhi kekerasan mekanik, prinsip yang mendasari desain paduan magnetik adalah membuat material

10

magnetik permanent yang juga keras secara mekanik dan magnet lunak yang secara mekanik juga selunak mungkin.

Gambar 3: Kurva hysterisis magnetisasi vs. kuat medan magnet Material yang secara magnetis lunak digunakan sebagai laminasi transformator dan jangkar magnet yang memerlukan permeabilitas tinggi dan histerisis rendah; besi-silikon atau paduan besi-nikel umum digunakan untuk keperluan ini. Pada pengembangan material magnet lunak ditemukan bahwa elemen yang membentuk larutan padat interstisi dengan besi adalah elemen yang memperlebar loop histerisis dengan sangat baik. Dengan alasan ini, maka pengotor seperti ini dikeluarkan dari besi transformator melalui peleburan vakum atau anil hydrogen. Namun demikian, proses ini mahal sehingga kerapkali digunakan paduan untuk magnet lunak, khususnya besi-silikon dan paduan besi-nikel.

Gambar 4: Proses magnetisasi( 1. struktur domain demagnetisasi dan penyearahan domain magnetic oleh H (2,3,4,&5)

11

Seri besi-nikel,

Permalloys, adalah paduan yang sangat menarik dan terutama

digunakan dalam rekayasa komunikasi di mana disyaratkan kondisi permeabilitas tinggi. Paduan dengan rentang kandungan nikel 40-55% mempunyai karakteristik permeabilitas tinggi pada kekuatan medan rendah dan mencapai nilai 15000 dibanding dengan 500 untuk besi anil. Paduan 50%, Hypernik, mempunyai permeabilitas mencapai nilai 70.000, tetapi nilai awal tertinggi dan permeabilitas maksimum dijumpai pada rentang komposisi superkisi FeNi3, asalkan gejala penataan ditiadakan. Perkembangan menarik di bidang ini adalah perlakuan panas paduan dalam medan magnet kuat. Dengan perlakuan ini permeabilitas Permalloy 65 meningkat hingga sekitar 260.000. Efek ini diperkirakan terjadi karena pada saat pengarahan domain, terjadi deformasi plastis dan pelepasan regangan magnetostriktif. (Smallman, 1999) III. METODE PENELITIAN 3.1. Perumusan syarat dan Spesifikasi Produk: Tugas fase ini adalah menyusun spesifikasi produk yang mempunyai fungsi khusus dan karakteristik tertentu. Pada fase ini dikumpulkan semua informasi tentang semua persyaratan atau requirement yang harus dipenuhi oleh produk. Pada fase ini ditetapkan lebih dulu persyaratan awal sbb: 1. Komposisi pasir besi dan paduannya 2. Besar mesh pasir besi lokal sebagai unsur muatan 3. Besarnya mash logam padun sebagai unsur penguat 4. Temperatur Sintering dalam proses pembentukan 3.2. Konsep produk Konsep produk merupakan pilihan pemecahan untuk memenuhi persyaratan yang diminta dari fase 1. Konsep produk dibuat dengan mengintegrasikan komponen komponen, dan informasi dari hasil penelitian pendukung yang telah dilakukan khususnya dan dari sumber sumber lain. Rancangan konsep produk dalam disain ini setidaknya tersusun sbb: 1. Analisa Pengaruh Tekanan Kompaksi Dan Temperatur Sintering Terhadap Induksi Remanen Dan Kekerasan Pada Pembuatan Soft Magnetik Alloys (Fe3o4) Dengan Metode Metalurgi Serbuk 2. Pengaruh Waktu Penahanan Pada Proses Maleablizing terhadap struktur mikro dan sifat mekanik besi cor maleabel 12

3. Studi kebutuhan pengetahuan dan ketrampilan pengolahan serta perlakuan panas bagi industri kecil logam 4. Catalytically active nanostructures derived from self-assembled block copolymer templates for rationally synthesizing single-walled carbon nanotubes and understanding the growth mechanism 3.3. Flow chart penelitian Serbuk baja Serbuk Pasir lokal

Pencampuran dan pengadukan

Penekanan (Compacting) dalam acuan

Pensinteran (sintering)

Langkah-langkah pilihan akhir

Langkah-langkah pilihan pembuatan

Hasil akhir

Gambar 5: Flow char proses penelitian

13

3.4. Skema kompaksasi

Gambar 6: Skema keratan rentas susun atur yang digunakan

3.5. Desain specimen :

Gambar 7: Bahagian spesimen yang dilakukan ujian kekerasan Vickers

14

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Didalam penelitian ini peneliti membuat rekayasa proses produksi iron soft magnetic dengan proses mechanical alloying powder metalurgy yan berbasis pasir besi lokal. Basis penggunaan pasir lokal dilatar belakangi bahwa dari hasil data yang kita dapat dari industri pengecoran bahan baku dan bahan penunjangsebagian besar masih diimpor. Bahan-bahan yang 100% pengadaanya masih bergantung diimpor adalah bijih besi dan bahan paduannya (Alloy). Serbuk besi dan serbuk pasir lokal mempunyai ukuran 100 mesh dicampur selama 20 menit. Jumlah serbuk ditambahkan adalah 25%, 50%, dan 75% berat. Serbuk yang telah diayak dan dicampur kemudian dimasukkan kedalam cetakan (dies) yang telah dilapisi oleh pelumas zinc stearate pada dinding cetakannya kemudian dikompaksi secara single action pressing dengan tekanan sebesar 2000 psi sehingga diperoleh sampel berbentuk tablet. Temperatur sinter 1000 0C selama 30, 60, dan 90 menit kemudian dilakukan pendinginan dapur dan dilakukan uji kekerasan Vickers. Pada penelitian ini mendapatkan dapa penelitian sebagai tabel dibawah ini Penambahan Serbuk Pasir lokal (wt %) Waktu Sintering (menit) 30 60 90 30 50 60 90 30 75 60 90 Induksi remanen, Br (Gauss) 8 7,2 9,4 5,3 5,3 5,7 4,7 7,5 5,5 Kekerasan Vickers (HV) 447 456 467 448 467 472 483 493 501

25

Tabel 1: Data hasil penelitian Berdasarkan hasil penelitian ditunjukakn bahwa semakin tinggi penambahan pasir lokal, menunjukkan bahwa nilai induksi remanennya semakin rendah, penurunan nilai ini

15

kemungkinan disebabkan komposisi pasir yang kita gunakan homogenitasnya masih kurang sempurnan.

Grafik1: Induksi Remanen, Br (Gauss) Bila ditinjau berdasarkan sifat mekanik yaitu dengan uji kekerasan dengan menggunankan alat uji kekerasan Vickres menunjukkan bahwa semakin tinggi campuran pasir besi lokal akan menunjukkan nikai kekerasan yang semakin tinggi. Hal ini ditunjukkan dalam grafik kekerasan dibawah, perubahan waktu yang kita variasikan mulai 30, 60 dan 90 menit menunjukan bahwa kekerasan juga semakin meningkat

Grafik 2: Kekerasan Vickers, (HV) Jadi berdasarkan data hasil penelitian ini bahwa pasir besi lokal sangat potensi yang sangat tinggi sebagai alternatif untuk meningkatkan dan produksi baja atau Alloy yang ada di Indonesia. Proses Powder juga merupakan proses alternatif yang sangat baik untuk menggati

16

proses pengecoran (casting) yang memerlukan proses yang panjang dan membutuhkan energi yang banyak.

V. KESIMPULAN5.1 Kesimpulan Setelah melakukan analisa data dan pembahasan maka dapat dibuat kesimpulan sebagai berikut: 1. 2. 3. Nilai induksi remanen menurun dengan bertambahnya kadar serbuk pasir lokal pada masing-masing waktu penahan sintering. Kekerasan akan semakin naik dengan bertambahnya kadar serbuk pasir dan waktu sintering. Nilai induksi remanen optimal di 25 % berat Pasir disinter 90 menit sebesar 9,4 Gauss dan nilai kekerasan vickers optimal di 75 % berat pasir disinter 90menit sebesar 501 HV. 4. Besar kecilnya induksi remanen dan kekerasan ditentukan oleh banyaknya difusi Pasir kedalam besi, adanya porositas, dan banyaknya ikatan logam besi-pasir yang terbentuk. 5.2 Saran Saran pada penelitian ini adalah: 1. 2. Kemurnian paduan magnet besi- pasir lokal perlu ditingkatkan sampai 99% untuk memperoleh nilai induksi remanen dan kekerasan yang optimal. Adanya unsur nonmagnetik pada paduan magnet besi-pasir lokal sehingga paduan ini bersifat paramagnetik. Untuk menghilangkan unsur nonmagnetik perlu dilakukan anil hidrogen.

17

DAFTAR PUSTAKA 1. J. Lu, Q. Fu, C. Lu and J. Liu, Catalytically active nanostructures derived from selfassembled block copolymer templates for rationally synthesizing single-walled carbon nanotubes and understanding the growth mechanism, University of California, Merced, US, 2005 2. C. Zhou, Synthesis and Device Applications of Massively Aligned Single-Walled Carbon Nanotubes University of Southern California, US, 2006 3. J.-M. Francs, V. Hantin and S. Schneider , Nanoparticles in Cationic Radiation Curable Silicones : Examples in Nanocomposites, Hard-Coatings and Conformal Coatings, UV, 2007 4. I.A. Mowat, J. Moskito, I Ward and A. Hartzell, Nanotechnology, Evans Analytical Group, US, 2007 5. S. Minko , Design and Fabrication of Nanopatterned Polymer Brushes with Applications as Switchable Microfluidics Gates, Clarkson University, US, 2007 6. Sunday May, Advanced Nanoscale Simulation: Atoms, Materials and Devices, Santa Clara, California, 2007 7. Santa Clara , Carbon Nano Tubes: Fundamentals and Applications, California, 2007 8. Murjito, 2005, Analisa energi panas pada tungku api berbalik pada pembakaran keramik. Lemlit UMM 9. Dr. Eng. Muhamad Nasir, Pembutan Rekyasa dan pengembangan serat nano (Nano Fiber), kerja tinggi, 2007 10. Desai C.S, 1988, Konsep dan Aplikasi Metode Elemen Hingga, Edisi I, Jakarta, Penerbit Erlangga. 11. E.P. Popov, 1978, Mechanics Of Materials, 2nd Edition, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, USA. 12. Y.L. Foo, M. Lin, J.P.Y. Tan, C.B. Boothroyd and E.S. Tok, irect observation of carbon nanostructures growth using in-situ ultrahigh vacuum transmission electron microscopy, Institute of Materials Research and Engineering, SG, 2007 13. Grandien Hartley, 1986, Fundamental of the Element Methode Finited, Machimilian Publishing Company a Division of Mac, Inc, New York, London. 14. Nurul Taufiqu Rochman, Ketua Masyarakat Nanoteknologi Indonesia LIPI Revolusi Indonesia dengan Nano, www.jurnalnasional.com Analytical Methods for

18

Embed Size (px)
Recommended