Penambahan Penghalus Butir Titanium Terhadap Karakteristik Paduan

Judul : Studi Pengaruh Penambahan Penghalus Butir Titanium Dengan Kadar 0.0505 wt. % dan 0.072 wt. % Terhadap Karakteristik Paduan Ac4b Hasil Low Pressure Die Casting

ABSTRAK

Paduan AC4B merupakan paduan Al – Si – Cu yang banyak digunakan dalam proses pengecoran komponen otomotif, khususnya cylinder head. Karakteristik dari paduan ini adalah sifatnya yang kuat, ringan, tahan korosi, dan dapat dilakukan proses perlakuan panas. Salah satu masalah yang sering ditemui pada proses pengecoran Low Pressure Die Casting paduan ini adalah kebocoran yang diakibatkan oleh porositas dan penyusutan. Penelitian ini ditujukan untuk mempelajari penambahan penghalus butir titanium sebagai salah satu solusi dari masalah untuk mengatasi masalah penyusutan yang diakibatkan oleh tidak terkontrolnya laju pembekuan.

Pada penelitian ini dilakukan penambahan penghalus butir 0.0505 wt. % Ti dan 0.072 wt. % Ti dalam bentuk serbuk fluks setelah proses degassing. Proses pengecoran dilakukan pada Low Pressure Die Casting dalam rentang waktu empat jam. Sampel pengujian diambil pada bagian yang tebal dan bagian tipis untuk mengetahui pengaruh penambahan titanium terhadap laju pembekuan pada tiap bagian. Dilakukan pengujian kekerasan dan pengamatan mikrostruktur untuk mengamati perubahan kekerasan yang terjadi dan perubahan mikrostruktur akibat penambahan titanium. Pengujian tarik juga dilakukan untuk mengetahui perubahan nilai kekuatan tarik. Pengamatan struktur dengan SEM dan EDAX dilakukan untuk mengetahui fasa yang terbentuk.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan penghalus butir dengan kadar 0.0505 wt. % Ti dan 0.072 wt. % Ti meningkatkan kekerasan dan kekuatan tarik, serta mengecilkan nilai DAS. Penambahan 0.0505 wt. % Ti meningkatkan kekerasan sebesar 2.8% pada bagian tebal dan 4.4 % pada bagian tipis. Penambahan 0.072 wt. % Ti meningkatkan kekerasan sebesar 7.17 % pada bagian tebal dan 5.1 % pada bagian tipis. Peningkatan kekuatan tarik pada penambahan 0.0505 wt. % Ti adalah sebesar 28.7 %, dan pada penambahan 0.072 wt. % Ti peningkatan yang terjadi sebesar 33.4 %. Nilai DAS pada penambahan 0.0505 wt. % Ti berkurang sebesar 20.2 % pada bagian tebal, 46.3 % pada bagian tipis. Penambahan 0.072 wt. % Ti mengurangi nilai DAS sebesar 26.5 % pada bagian tebal dan 50.3 % pada bagian tipis. Fasa yang terbentuk adalah fasa intermetalik Al2Cu yang berwarna putih, fasa intermetalik ? – Al15(Fe,Mn)3Si2 yang berwarna abu abu muda, fasa AlSi yang berwarna abu abu gelap, dan matriks aluminium.

Kata kunci : AC4B; Low Pressure Die Casting; Dendrite Arm Spacing; Penghalus butir Al – Ti

BAB I
PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG PENELITIAN

Banyak industri otomotif saat ini yang menggunakan paduan aluminium silikon sebagai bahan baku utama dalam proses pengecoran produk mereka. Paduan yang umum digunakan dalam pengecoran aluminium ini adalah paduan AC4B (menurut tatanama JIS / Japan Industrial Standard) atau AA 333 menurut standar ASTM (American Standard for Testing Materials) yang merupakan paduan Al-Si-Cu[1].

Paduan AC4B ini digunakan sebagai bahan baku utama dalam proses pengecoran cylinder head pada industri kendaraan bermotor. Proses pengecoran cylinder head dilakukan dengan menggunakan metode Low Pressure Die Casting (LPDC). Pada proses pengecoran ini ditemui beberapa masalah, diantaranya adalah misrun, porositas, dan kebocoran. Salah satu masalah yang penting dalam proses pengecoran ini adalah masalah kebocoran pada cylinder head. Kebocoran pada cylinder head dapat berakibat fatal, yaitu tidak berfungsinya mesin kendaraan bermotor[2]. Indikasi terjadinya kebocoran tersebut akan terlihat pada uji bocor yang dilakukan setelah proses pengecoran dan proses perlakuan panas penuaan artifisial. Kebocoran ini antara lain disebabkan oleh pendinginan yang tidak merata pada bagian yang tebal di cylinder head sehingga terjadi shrinkage[2]. Oleh karena itu, dilakukan penelitian untuk mengurangi masalah ini dengan menambahkan penghalus butir yang berguna untuk mengontrol laju pendinginan benda hasil pengecoran sehingga diharapkan akan mengurangi adanya shrinkage dan mengurangi kebocoran pada cylinder head.

Selain mengurangi adanya shrinkage, penghalus butir juga bermanfaat untuk meningkatkan sifat mekanis dari logam cor. Penghalus butir ini akan bertindak sebagai inti yang akan merangsang pertumbuhan butir. Penambahan jumlah butir pada logam akan mengakibatkan ukuran butir logam menjadi semakin kecil. Ukuran butir yang semakin kecil akan meningkatkan kekerasan pada logam[3].

Terdapat berbagai macam jenis penghalus butir, diantaranya yang umum digunakan adalah Al-Ti-B dalam bentuk batangan / master alloy maupun yang berbentuk serbuk flux. Produk serbuk ini diyakini mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan produk yang berbentuk batangan, diantaranya adalah harganya yang lebih murah, kemampuan untuk membersihkan logam dari pengotor (fluxing), dan waktu pudar yang lebih lama[4]. Penelitian ini akan difokuskan untuk mengetahui pengaruh penambahan penghalus butir Ti yang berbentuk serbuk flux terhadap laju pendinginan dan ukuran butir dari paduan AC4B dalam aplikasinya dalam dunia industri otomotif. Penelitian ini merupakan bagian dari penelitian payung mengenai pengembangan material aluminium sebagai bahan baku industri otomotif di Indonesia dengan menggunakan penghalus butir.