Pengaruh Temperatur Sinter Terhadap Karakteristik Komposit Aluminium Grafit Dengan Wetting Agent Tembaga

ABSTRAK

Material komposit matriks aluminium grafit saat ini banyak digunakan karena sifatnya yang ringan dan memiliki kekuatan mekanis yang baik. Salah satu aplikasi yang mulai dikembangkan adalah untuk aplikasi tribologi, yakni material self-lubricating bearing dimana keunggulan material komposit ini ialah memiliki berat jenis yang ringan dibandingkan dengan material bronze bearing sehingga mampu menghemat penggunaan bahan bakar dari kendaraan.

Pada penelitian ini digunakan material komposit matriks aluminium dengan penguat berupa grafit 1% Vf, dan tembaga 0,5% Vf sebagai wetting agent. Metode yang digunakan ialah metalurgi serbuk dengan tekanan kompaksi sebesar 300 bar, variabel temperatur sinter 500oC, 550oC, 600oC, 650oC, dan 700oC dengan waktu tahan sinter selama 60 menit. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa pengaruh temperatur sinter terhadap sifat mekanis dari material komposit aluminium grafit. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian kekerasan (ASTM E-10), laju aus dengan metode Ogoshi, kuat tekan (ASTM E-9-89a), densitas dan porositas (ASTM 373-88), serta pengamatan struktur mikro dengan mikroskop optik dan SEM (Scanning Electron Microscope) dan uji komposisi dengan EDS (Energy Disperse Spectroscopy).

Dari hasil pengujian didapatkan kondisi optimum pada temperatur sinter 700oC dimana nilai kekerasan mencapai 78 BHN, nilai laju aus mencapai 13,8 x 10-6 mm3/mm, nilai kuat tekan mencapai 589 N/mm2, nilai densitas mencapai 2,14 gram/cm3, dan nilai porositas mencapai 21,56%. Sedangkan dari hasil pengamatan struktur mikro menggunakan mikroskop optik dan SEM didapatkan adanya fasa intermetallic, dan pada pengujian komposisi menggunakan EDS didapatkan fasa matriks aluminium, Al2O3, dan intermetallic AlCu2. Hasil ini membuktikan bahwa sampel reinforced sinter memiliki sifat mekanis yang lebih baik dibandingkan dengan sampel unreinforced maupun reinforced non sinter. Untuk aplikasi material bearing, nilai kekerasan dan laju aus yang didapat pada hasil penelitian ternyata masih belum memenuhi persyaratan. Oleh sebab itu, perlu dilakukan proses pengerasan lebih lanjut atau penambahan kadar grafit untuk meningkatkan sifat mekanis dari material komposit aluminium grafit.

Kata kunci: Alumunium grafit komposit, metalurgi serbuk, sifat mekanik, temperatur sinter.

BAB I
PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG PENELITIAN

Seiring dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang otomotif maka menuntut penggunaan material dengan properties dan kinerja terbaik. Saat ini penelitian material komposit matriks logam (Metal Matrix Composite) sedang dikembangkan untuk mendapatkan material dengan sifat yang diinginkan dan lebih baik dari material konvensional. Hal ini tentunya menuntut kualitas terbaik dari material sehingga akan didapatkan kinerja yang maksimal.

Salah satu material yang merupakan bagian dari komponen mesin kendaraan otomotif ialah bearing. Material ini biasanya terbuat dari material logam paduan tembaga-timah (bronze). Salah satu sifat yang harus dimiliki oleh material tersebut adalah ketahanan aus dan kekerasan yang tinggi. Hal ini dikarenakan fungsi dari bearing yakni harus mampu menahan gesekan dengan komponen di dalam mesin kendaraan otomotif. Dengan berkembangnya material komposit maka memungkinkan lahirnya material bearing yang tidak hanya memiliki karakteristik ketahanan aus dan kekerasan yang tinggi, tetapi juga ringan. Pengurangan berat dari material tentunya akan berpengaruh pada pemakaian bahan bakar dari kendaraan. Dengan kata lain, pengurangan pemakaian bahan bakar berarti penghematan terhadap penggunaan energi.

Material komposit merupakan material yang memiliki potensi menjanjikan untuk perkembangan penggunaan material karena dengan material komposit dapat dihasilkan sifat-sifat material yang lebih baik dari material dasarnya. Selain itu, sifat mekanis dari material yang ingin dihasilkan juga dapat diatur. Material komposit yang digunakan untuk aplikasi material bearing ialah material komposit aluminium grafit dimana material komposit ini termasuk dalam kategori MMC (Metal Matrix Composite). Material logam aluminium berperan sebagai matriks (material dasar), material grafit sebagai penguat (reinforcement) yang bersifat self lubricating, dan material tembaga sebagai wetting agent. Hal yang mendasari pemilihan logam aluminium sebagai matriks untuk aplikasi tribologi ialah karena memiliki sifat anti gesek yang baik, ketahanan aus, dan karakteristik anti serangan tiba-tiba[1].

Metode yang digunakan dalam pembuatan material komposit matriks logam aluminium grafit ini ialah dengan proses metalurgi serbuk. Prinsip dari metode ini ialah pemadatan serbuk menjadi bentuk yang diinginkan kemudian dipanaskan sehingga partikel-partikel serbuk menyatu, baik melalui mekanisme ikatan fasa padat atau dengan peleburan sebagian partikel logam. Metode ini digunakan untuk menghasilkan produk dengan dimensi akurat, near net shape, dan menghasilkan produk yang mempunyai sejumlah porositas dengan ukuran dan distribusi tertentu. Pori yang terdapat pada material bearing dapat dimanfaatkan untuk pemberian pelumas dengan metode impregnasi. Dengan demikian material bearing akan memiliki ketahanan aus yang tinggi dan umur pakai yang lebih lama. Pada penelitian ini akan dianalisa pengaruh temperatur sinter terhadap sifat mekanis (kekerasan, kekuatan tekan, dan ketahanan aus), densitas dan porositas, serta struktur mikro dari material komposit matriks logam aluminium grafit.