Pengaruh Unsur Mn Pada Paduan Al-12wt% Si Terhadap Sifat Fisik Dan Mekanik Lapisan Intermetalik Pada Fenomena Die Soldering

ABSTRAK

Die soldering merupakan hasil dari reaksi permukaan antara aluminium cair dengan material cetakan. Karena afinitas aluminium terhadap besi tinggi menyebabkan besi dari cetakan terdifusi kedalam aluminium cair dan membentuk lapisan intermetalik dari fasa binner Fe-Al dan ternary Fe-Al-Si di permukaan cetakan.

Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari morfologi dan karakteristik yang terdiri dari ketebalan dan kekerasan lapisan intermetalik AlxFeySiz yang terbentuk selama proses pencelupan. Benda uji yang digunakan yaitu baja perkakas H13 hasil annealing, yang dicelup pada Al-12%Si dengan temperatur tahan 680oC, 700 oC dan 720 oC dengan dilakukan penambahan unsur Mn yang berbeda-beda, yaitu 0.1%Mn, 0.3%Mn, 0.5%Mn, dan 0.7%Mn. Dalam penelitian ini, dihasilkan dua lapisan intermetalik pada masing-masing pencelupan.

Hasil penelitian menunjukan bahwa penambahan Mn akan menurunkan ketebalan compact layer pada fenomena die soldering. Pengaruh ini berlangsung sampai dengan penambahan kadar 0.1% Mn sampai dengan 0.7%Mn pada temperatur pencelupan 680oC, 700 oC dan 720 oC. Namun penambahan unsur Mn pada Al-12%Si tidak berpengaruh pada ketebalan broken layer. Kadar Al dan Fe yang terkandung pada compact layer berbeda dengan broken layer. Al akan lebih meningkat pada broken layer sedangkan Fe akan meningkat pada compact layer. Hal ini mempengaruhi kekerasan lapisan keduanya. Namun kadar Al dan Fe yang terkandung pada kedua lapisan intermetalik ini tidak dipengaruhi oleh penambahan unsur Mn.

Kata kunci : Al-12%Si, H13, Die Soldering, Penambahan unsur Mn, Temperatur celup

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG PENELITIAN

Di era globalisasi sekarang ini, mobilitas manusia semakin meningkat setiap harinya. Untuk itu dibutuhkan suatu kendaraan yang efisien baik dari proses produksi maupun produk itu sendiri demi memenuhi permintaan pasar yang terus meningkat. Industri yang bergerak di bidang otomotif pun terus mengembangkan diri demi menjawab tuntutan pasar yang terus meningkat tersebut. Salah satunya adalah industri pengecoran logam. Salah satu proses pembuatan komponen otomotif yang banyak dikembangkan oleh industri-industri pengencoran (foundry) adalah metode high pressure die casting. Metode ini digunakan untuk memproduksi komponenkomponen mesin dari kendaraan bermotor dengan ketebalan yang relatif tipis dan bentuk yang rumit. Material yang umumya digunakan dalam proses high pressure die casting adalah logam non-ferrous. Aluminium merupakan logam yang paling banyak digunakan dalam die casting, diikuti oleh Zinc alloy, magnesium, zincaluminum (ZA) alloys, copper, tin dan lead.  Paduan aluminium silikon (Al-Si) merupakan paduan yang paling umum digunakan untuk keperluan komersil. Hal ini dikarenakan paduan aluminium silikon memiliki karakteristik cor yang sangat baik dibandingkan dengan paduan lainnya. Selain itu paduan ini memiliki variasi sifat fisik dan mekanis, seperti sifat mampu cor (castability), ketahanan korosi, dan sifat mampu permesinan yang baik serta dapat pula dilas[1].

Ada banyak permasalahan dalam melakukan proses high pressure die casting yang menyangkut castability, diantaranya adalah fluiditas dari aluminium cair, hot tearing dan die soldering. Yang menjadi fokus dalam penelitian ini adalah fenomena die soldering. Fenomena die soldering tidak hanya merusak permukaan cetakan, namun juga dapat mengakibatkan hasil cetakan tidak sempurna. Hal ini dapat menurunkan tingkat produktivitas yang signifikan karena dapat mengarah kepada kegagalan dari pemakaian cetakan atau jumlah reject produk yang bertambah, sehingga diperlukan repair atau penggantian cetakan bila hal ini sering terjadi. Hal tersebut dapat menurunkan produktifitas dan efisiensi proses die casting [2].

Saat ini, industri die casting mengkonsumsi 1.7 milyar pound aluminium alloy casting pertahun (Metalcasting Industry Technology Roadmap ). Apabila efisiensi dari proses die casting dapat ditingkatkan sebesar 20% dengan meminimalisir efek die soldering, industri dapat menghemat bahan baku dan penggunaan energi. Energi yang dapat di hemat sebesar 0.2 x 1.5 x 106 ton x 9 x 106 Joule/ton = 2.7 x 1012 Joule/thn. Menurut penulis, selain dapat meningkatkan efesiensi dan produksi, penghematan energi dan sumber daya alam sangat penting mengapa fenomena die soldering sangat penting untuk dipelajari[3].

Kegiatan penelitian ini diarahkan untuk mempelajari pengaruh penambahan unsur mangan (Mn) terhadap karakteristik dan morfologi pada fenomena die soldering, yang meliputi ketebalan dan kekerasan dari lapisan intermetalik. Diharapkan, jika kecenderungan die soldering pada cetakan dapat diturunkan, maka akan dapat meningkatkan efisiensi dan produktifitas pengecoran dari paduan aluminium yang berimbas pada penghematan energi yang signifikan. Pada penelitian ini digunakan Master Alloy Al-12%Si, supaya unsur-unsur yang lain dapat dikesampingkan, karena pada master alloy ini hanya memfokuskan kandungan silikonnya yaitu silikon 12 wt %