Pengaruh Kadar Grafit Terhadap Karakteristik Komposit Aluminium

ABSTRAK

Bantalan (bearing) merupakan salah satu komponen penting pada industri otomotif yang membutuhkan material dengan properties yang baik. Peningkatan properties dari suatu komponen dapat dilakukan dengan pemilihan material yang tepat. Komposit merupakan material alternatif yang dapat digunakan, dengan menggabungkan sifat-sifat unggul dari suatu material yang dapat menghasilkan material baru dengan properties yang lebih baik.

Komposit alumunium grafit yang digolongkan dalam Metal Matrix Composite dapat digunakan sebagai pilihan yang potensial untuk menghasilkan bearing dengan kualitas yang lebih baik karena memiliki sifat mekanis dan fisik yang sesuai untuk kebutuhan industri otomotif. Keunggulan utama dari komposit ini adalah memiliki densitas yang rendah sehingga berat komponen akan semakin ringan, disamping itu juga memiliki ketahanan aus yang baik, kekuatan dan kekerasan yang tinggi.

Pada penelitian ini, komposit alumunium grafit dihasilkan dengan metode metalurgi serbuk dengan tahapan proses dari karakterisasi serbuk hingga sintering. Digunakan pula serbuk Cu (tembaga) sebagai wetting agent. Dengan variabel yang digunakan adalah %Vf grafit maka akan diketahui pengaruhnya terhadap sifat mekanis, yaitu kekerasan, densitas/porositas, laju aus, dan kuat tekan serta struktur mikro material komposit alumunium grafit ini. Kadar grafit yang digunakan adalah 0,5%, 1%, 3%, 5%, dan 7%.

Dalam penelitian ini disimpulkan bahwa penambahan kadar grafit akan menaikkan properties diantaranya kekerasan, kuat tekan, dan densitas serta menurunkan porositas dan laju aus. Namun, peningkatan properties ini hanya akan tercapai apabila wetting agent yang digunakan mencukupi untuk membasahi grafit. Kadar optimum penambahan grafit adalah 1%Vf dimana nilai kekerasan dan densitas mencapai nilai tertinggi dan laju aus serta porositas pada nilai terendah. Dari hasil pengujian, nilai densitas optimum yaitu sebesar 2,30 gr/cm3 diperoleh pada sampel sinter maupun non-sinter dengan 1%Vf Grafit. Nilai kekerasan optimum diperoleh pada sampel hasil sinter dengan kadar grafit sebesar 1%Vf sebesar 65 BHN, sedangkan kuat tekan optimum pada kadar grafit 7% yaitu 549 MPa. Nilai porositas minimum diperoleh pada sampel sinter dengan variabel %Vf Grafit 0,5% yaitu sebesar 11,23%. Nilai laju aus minimum diperoleh pada sampel hasil sinter dengan %Vf Grafit 1% yaitu sebesar 4 x 10-5 mm3/mm. Pada pengamatan struktur mikro terlihat bahwa penambahan grafit akan meningkatkan porositas. Hasil SEM dan EDS menunjukkan adanya 3 fasa yaitu, fasa matriks, Al2O3 dan terbentuknya fasa intermetalik AlCu2.

Kata kunci: Bantalan, MMC, Alumunium grafit, Metalurgi Serbuk.

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Saat ini perkembangan material-material baru pada industri otomotif untuk mendapatkan material dengan sifat yang lebih baik dari material konvensional berkembang dengan sangat pesat. Tujuannya untuk meningkatkan kualitas dari produk dan dapat bersaing dengan produk yang telah ada sebelumnya. Material dari logam umumnya digunakan pada aplikasi di industri otomotif terutama untuk penggunaan bearing. Untuk meningkatkan kualitas dari bearing itu, maka material yang dikembangkan harus memiliki sifat yang lebih baik. Komposit merupakan material potensial yang dapat digunakan untuk memenuhi permintaan material bearing dengan sifat lebih baik daripada material yang telah digunakan sekarang. Material komposit merupakan material yang dihasilkan dari penggabungan dua material atau lebih secara makroskopis untuk menggabungkan sifat-sifat unggul dari material menjadi satu material baru dengan sifat yang lebih baik. Pada bearing ini, pengembangan material ditujukan untuk meningkatkan kekerasan, kekuatan dan ketahanan aus dari bearing itu sendiri[1,2].

Penelitian ini akan membahas mengenai penggunaan komposit yang termasuk dalam Metal Matrix Composite (MMC) untuk aplikasi bearing dengan menggunakan Aluminium (Al) sebagai matrix dan grafit (C) sebagai penguat. Dengan penggunaan logam aluminium diharapkan akan mengurangi berat komponen yang akan diproduksi sehningga akan mengurangi konsumsi bahan bakar dari kendaraan. Selain itu, Cu ditambahkan sebagai wetting agent. Komposit Al-C yang digunakan untuk pengujian pada penelitian ini difabrikasi dengan metode metalurgi serbuk (Powder Metallurgy)[3]. Metode ini banyak digunakan untuk pembuatan komponen otomotif. Bearing yang dihasilkan dari proses metalurgi serbuk memiliki karakteristik tersendiri yaitu self-lubricating[2].

Dimana pori yang dihasilkan akan menjadi tempat untuk penyimanan pelumas sehingga proses pelumasan terjadi secara impregnasi. Sehingga material bearing akan memiliki ketahanan aus yang tinggi dan umur pakai yang lebih lama. Bahan dasar yang digunakan, yaitu serbuk logam aluminium dan grafit, diproses dengan tahapan-tahapan yaitu karakterisasi, pencampuran serbuk, kompaksi, dan sintering. Selain untuk menciptakan pori, proses ini digunakan karena memiliki kemampuan untuk memfabrikasi komponen dengan bentuk yang rumit dengan keakuratan hasil yang tinggi, konsumsi energi rendah dan penggunaan bahan baku yang efisien[2].