Penambahan Unsur Mangan Terhadap Sifat Fisik Dan Mekanik Intermetalik

Pengaruh Penambahan Unsur Mangan Pada Paduan Aluminium 7wt% SILIKON Terhadap Sifat Fisik Dan Mekanik Lapisan Intermetalik Pada Fenomena Die Soldering

ABSTRAK

Paduan Al-7wt%Si merupakan salah satu jenis paduan aluminium silikon yang memiliki aplikasi besar dalam dunia pengecoran khususnya proses die casting. Dalam aplikasi di dunia industri die casting terdapat problem yang disebut dengan die soldering. Die soldering adalah fenomena menempelnya aluminium cair pada permukaan material cetakan dan ada bagian benda casting yang tersisa ketika dikeluarkan dari cetakan. Reaksi die soldering biasanya terjadi pada pengecoran cetak tekan dengan tekanan tinggi dalam paduan aluminium dan membentuk lapisan intermetalik antara aluminium cair dan cetakan. Fenomena ini menyebabkan rusaknya cetakan serta mengakibatkan kualitas permukaan cetakan yang jelek, sedangkan biaya akan terus meningkat. Penelitian ini dilakukan untuk melihat karakteristik pembentukan ketebalan dan kekerasan dari lapisan intermetlic selama proses pencelupan.

Dalam penelitian ini, ditemukan adanya lapisan fasa binary dari lapisan intermetalik FeAl2, Fe2Al5, and FeAl3 yang ditemukan di permukaan baja. Penelitian ini bertujuan untuk mencari morfologi dan karakteristik dari lapisan AlxFeySiz yang meliputi ketebalan dan kekerasan selama proses pencelupan. Material cetakan untuk penelitian ini adalah baja perkakas H13 yang dicelup dengan Al-7wt%Si dengan temperatur holding 7000C, 7200C, dan 7400C serta penambahan mangan dengan 0.1, 0.3, 0.5, dan 0.7 %. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa penambahan mangan diatas 0.3% pada temperatur 7000C efektif menurunkan die soldering dari ketebalan lapisan 101 mikron sampai 86 mikron di kadar 0,5%Mn dan 54 mikron pada kadar Mn 0,7%. Fenomena tersebut juga terjadi pada temperatur 7400C. Sedangkan pada temperatur 7200C, penambahan Mn efektif menurunkan fenomena die soldering setelah penambahan 0.5%Mn.

Adapun kekerasan lapisan intermetalik sangat bervariasi, hal ini disebabkan karena ukuran kekerasan sangat tergantung terhadap kandungan paduan FexAly yang terdapat dalam lapisan. Semakin banyak kandungan Fe dalam paduan lapisan intermetalik FexAly, maka kekerasannya semakin meningkat, begitu juga sebaliknya. Dengan demikian, penambahan mangan terhadap Al-7wt%Si tidak mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap kekerasan lapisan intermetalik.

Kata kunci : Pelengketan Cetakan, Lapisan Intermetalik AlxFey, Paduan Al-7wt%Si, Al-80wt%Mn, Baja Perkakas H13, Ketebalan Lapisan, Kekerasan lapisan, dan temperatur.

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Potensi industri otomotif menjadikan Indonesia sebagai basis produksi untuk pasar Asia Tenggara masih sangat besar. Laju pertumbuhan industri otomotif di Indonesia berkembang dengan sangat pesat. Industri otomotif menggunakan material logam sebagai bahan baku dalam pembuatan kendaraan bermotor, serta berbagai komponen otomotif lainnya. Penggunaan material logam yang semakin luas menyebabkan perlunya usaha untuk memodifikasi dan merekayasa material logam yang ada untuk menghasilkan material logam dengan karakteristik yang lebih baik. Oleh karena itu, rekayasa penanganan terhadap material logam harus terus dikembangkan, diantaranya dalam bidang pengecoran. Pengecoran sebagai suatu proses manufaktur dalam industri otomotif umumnya digunakan dalam memproduksi berbagai komponen mesin kendaraan bermotor dengan spesifikasi yang berbeda-beda.

Salah satu aplikasi dari metode pengecoran yang sering digunakan dalam industri otomotif adalah proses pengecoran cetak (die casting) dengan menggunakan material dasar paduan aluminium. Die casting merupakan proses dimana logam cair diinjeksikan ke cetakan logam dengan kecepatan dan tekanan tinggi. Ketika pembekuan sempurna dan cetakan telah dingin, maka cetakan dibuka dan komponen dikeluarkan dari cetakan. Pada umumnya kerusakan cetakan disebabkan karena retak termal, washout, dan soldering yang terjadi pada permukaan cetakan yang mengalami kontak langsung dengan logam cair. Soldering dapat didefinisikan sebagai fenomena adhesi dari logam ke permukaan cetakan atau inti[1]. Hal ini akan menyebabkan berbagai masalah pada proses die casting yaitu melekatnya komponen pada cetakan dan meningkatkan keausan adhesif ketika komponen dilepaskan dari cetakan. Melekatnya komponen ke permukaan cetakan biasanya terjadi pada saat proses pembekuan, dan fenomena ini yang akan menyebabkan adanya die soldering.

Dalam penelitian ini, akan mempelajari pengaruh penambahan unsur mangan (Mn) dengan temperatur holding yang berbeda terhadap karakteristik dan morfologi pada fenomena die soldering. Karakteristik tersebut adalah ketebalan dan kekerasan dari lapisan intermetalik. Apabila kecenderungan die soldering pada cetakan dapat diturunkan, maka akan dapat meningkatkan produktivitas pengecoran dari paduan aluminium. Pada penelitian ini digunakan Master Alloy Al-7wt%Si dan pengaruhnya terhadap penambahan mangan 0.1wt%, 0.3wt%, 0.5wt%, dan 0.7wt% masing-masing pada temperatur holding 7000C, 7200C, dan 7400C dalam watu 30 menit.