1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Kemajuan teknologi dan ilmu pengetahuan saat ini semakin pesat, hal ini sejalan dengan kemajuan industri yang semakin banyak dan kompleks. Perkembangan teknologi saat ini diharapkan menggunakan kekayaan alam dengan hemat tetapi tetap dapat menghasilkan sebuah produk dengan kualitas baik. Baik buruknya kualitas produk salah satunya ditentukan oleh material penyusunnya, usaha untuk mendapatkan material yang baik dapat dilakukan dengan cara pengembangan.
Di
bidang
material
banyak
dilakukan
pengembangan-
pengembangan untuk mendapatkan material dengan sifat yang diinginkan. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk meningkatkan sifat mekanik dari suatu bahan yaitu dengan membentuk material Metal Matrix composite . Material jenis ini merupakan kombinasi antara logam sebagai penyusun utama ( matrix ) dengan material lainnya sebagai penguat. Aluminium merupakan salah satu dari beberapa jenis material yang sering dijadikan bahan utama pembentukan metal matrix composite hal ini dikarenakan aluminium banyak dipergunakan dalam bidang keteknikan sebab aluminium memiliki sifat yang ringan dan tahan korosi tetapi aluminium memiliki kelemahan yaknik kekerasan yang rendah sehingga tidak tahan terhadap gesekan (Yasman,F.2014) Aluminium yang dikenal sebagai logam yang memiliki tahan korosi, sifat ringan, penghantar listrik yang baik digunakan sebagai matriks sedangkan palm oil fly ash berfungsi sebagai penguat. Penggunaan palm oil fly ash sebagai penguat untuk menghasilkan aluminium komposit dengan sifat mekanik yang baik dan biaya murah yang dapat bersaing dengan komposit sejenis lainnya Metal matrix composite adalah material yang terdiri dari gabungan dua atau lebih fasa yang berbeda baik secara fisika ataupun kimia dan memiliki karakteristik yang lebih unggul dari masing – masing komponen penyusunnya. Material komposit terdiri dari dua fasa, satu disebut sebagai matriks dengan masa
2
continuous dan penguat dengan fasa discontinuous. Terdapat 5 faktor umum dari penguat yang mempengaruhi sifat dari material komposit yaitu konsentrasi, ukuran, bentuk, distribusi, dan orientasi. Metal Matrix Composite rmemiliki keunggulan dibandingkan dengan logam tunggalnya karena Metal Matrix Composite dapat memiliki sifat yang diinginkan, seperti peningkatan kekuatan dengan berat yang lebih rendah. Perlakuan panas merupakan salah satu cara yang dapat dilakukan untuk merubah fasa bahan komposit sehingga dapat menambah kekuatan dari sifat mekanis logam tersebut. Perlakuan panas yang terjadi pada logam dapat mengubah struktur mikro dari logam sehingga akan berpengaruh terhadap sifat mekanisnya. Pada peningkatan sifat mekanik paduan Aluminium A356 dengan heat treatment T6 diperoleh hasil bahwa sifat mekanik paduan naik akibat adanya heat treatment T6, yaitu terjadi perubahan bentuk butiran dari lonjong menjadi bulat, sehingga terjadi kenaikan UTS dan kekerasan yang signifikan (Anzip dkk., 2006). Berdasarkan penelitian yang pemah dilakukan tentang paduan aluminium yaitu Penelitian perlakuan pada alumunium diantaranya Fauad Abdillah (2010). Meneliti alumuinim pada piston bekas Hijet 1000 dengan menambah beberapa fariasi persentase ADC12 yang dicor kembali dipilih perbandingan komposisi matrial piston bekas dengan ADC12 yang paling efisien yaitu 50 % PB dan 50 % kemudian diteruskan dengan perlakuan panas dengan fariasi temperature penungan 7000C, 7500C, 8000C dan temperatur artificial aging 1000C, 1500C, 2000C serta penahanan waktu holding time 2 jam, 4 jam, 5 jam pada proses age hardening setelah mendapat perlakuan panas terjadi peningkatan nilai kekerasan, nilai kekerasan yang paling bagus pada
temperatur penuangan 700oC dan
temperatur artificial aging 200oC dengan waktu penahanan aging 5 jam , sebesar 80,5 HRB ( Abdillah F., 2010). Paryono dkk (2011) melakukan proses perlakuan panas pada alumunium ADC12 hasil proses high pressure die casting (HPDC). Solution treatment untuk semua variasi ditetapkan 4900C selama 15 menit didalam
muffle furnace,
kemudian dilakukan pendinginan dalam air, selanjutnya dilakukan tempering T6 (pemanasan artificial) 1600C, 1800C, 2000C, dan 2200C, ditahan selama: 1 jam, 3
3
jam, 5 jam, 7 jam, dan 10 jam. Hasil dari pengujian kekerasan, kekerasan benda meningkat seiring dengan bertambahnya waktu aging dengan waktu tertentuakan turun kembali jika waktu aging ditambah. Aging dengan temperatur 2000C, memberikan nilai kekerasan yang paling bagus yaitu 71,5 dengan wakrtu aging selama 7 jam.(Paryono dkk, 2011). Proses heat treatment pada sebuah aluminium umumnya merupakan sebuah perlakuan panas untuk precipitation hardening. Tahapan proses heat treatment awalnya material dipanaskan dan selanjutnya dilakukan pendinginan cepat (quenching). Setelah dilakukan quenching, pada struktur aluminium terbentuk Super Saturated Solid Solution (SSSS). Setelah itu proses berlanjut dengan penuaan (aging), yaitu pemberian panas yang tidak terlalu tinggi yang berguna untuk membuat SSSS semakin mengeras dan membentuk presipitat yang tujuannya menghalangi dislokasi. Dengan terhambatnya dislokasi, maka kekerasan dari aluminium akan semakin meningkat (Callister, 2007). Berdasarkan penelitian – penelitian diatas sudah terdapat beberapa penelitian tentang bagaimana heat treatment terhadap material MMC khususnya aluminium paduan. Maka, tujuan dari penelitian ini adalah menganalisa pengaruh laju pendinginan pada proses solution treatment terhadap kekerasan dan mikrostruktur material metal matrik composite berbahan aluminium sebagai matrik dan Palm Oil Fly Ash sebagai penguatnya.
1.2 Perumusan Masalah Terdapat beberapa cara untuk meningkatkan sifat mekanik paduan metal matrix composite salah satunya adalah Heat Treatment yang bertujuan melarutkan fase-fase unsur terlarut untuk memperkaya larutan padat α-aluminium, untuk memperoleh larutan padat super jenuh, menempatkan sejumlah atom pengeras semaksimalnya, sehingga nantinya akan diperoleh peningkatan kekuatan mekanik. Oleh karena itu dalam penelitian ini permasalahan yang diangkat adalah bagaimana pengaruh heat treatment terhadap struktur mikro dan sifat mekanik coran metal matrix composte.
4
1.3 Tujuan Penelitian 1.3.1 Tujuan Umum Penelitian ini dilakukan untuk membuat metal matrix composite dari bahan coran aluminium tipe A356 yang diperkuat palm oil fly ash dengan metode centrifugal casting dan
meningkatkan sifat mekanik metal matrix composite
aluminium – palm oil fly ash dengan menggunakan metode heat treatment.
1.3.2 Tujuan Khusus Secara terperinci , penelitian ini memiliki tujuan khusus yang terdiri atas beberapa poin yaitu : 1. Mengetahui proses heat treatment pada material metal matriks composite aluminium - palm oil fly ash. 2. Mengetahui pengaruh heat treatment terhadap sifat mekanik material metal matriks composite aluminium-palm oil fly ash. 3. Mengetahui pengaruh heat treatment terhadap mikrostruktur dari material metal matrix composite aluminium – palm oil fly ash.
1.4 Batasan Masalah Adapun penelitian ini dibatasi oleh beberapa hal yaitu sebagai berikut : 1. Bahan yang digunakan adalah aluminium A 356 dalam bentuk ingot sebagai matrik, dan palm oil fly ash sebagai penguat. Bahan di cor menggunakan metode centrifugal casting dengan menvariasikan penambahan persentase berat palm oil fly ash yaitu 2.5, 5%, 7.5%, 10%, dan 12.5%. proses pengecoran dilakukan di laboratorium Foundy Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. 2. Proses perlakuan panas (heat treatment) yang dilakukan adalah heat treatment T6 dengan temperatur 540oC dengan holding time 4 jam, quenching selama 20 detik dan artificial aging dengan temperatur 155oC holding time 2 jam. Media pendingin yang digunakan adalah air. 3. Pengujian yang dilakukan adalah uji kekerasan (hardness test), Uji foto struktur mikro (metallography), uji impak, dan uji SEM -EDS.
5
1.5 Manfaat Manfaat penilitian ini: 1. Bagi peneliti dapat menambah pengetahuan, wawasan dan pengalaman tentang metalurgi logam. 2. Bagi akademik, penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi tambahan untuk penelitian tentang metal matrix composite. 3. Bagi industri dapat digunakan sebagai acuan atau pedoman dalam pembuatan bahan metal matrix composite. Dengan memanfaatkan palm oil fly ash sehingga dapat mengurangi biaya produksi sekaligus meningkatkan kualitas produk khususnya sifat mekanisnya. 1.6 Metode Penelitian Penelitian ini dijadikan dalam bentuk laporan hasil penelitian skripsi yang dibagi atas lima bab, yang masing – masing bab terdiri dari sub bab, yaitu :
Bab 1 : Pendahuluan Berisi tentang Pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika penulisan. Bab 2 : Tinjauan Pustaka Berisi tentang literatur dan referensi yang diperlukan berkenaan dengan bahan aluminium, metal matrix composite, palm oil fly ash, centrifugal casting dan heat treatment Bab 3 : Metodologi Penelitian Berisi tentang urutan dan tata cara yang dilakukan. Dimulai dari waktu dan tempat, persediaan alat bahan, prosedur penelitian dan proses yang dilaksanakan. Bab 4 : Analisa Data dan Pembahasan Berisi tentang menampilkan data yang diperoleh dari penelitian dan hasil pengujian berupa tabel maupun hasil pengamatan mikro dan makro.
6
Bab 5 : Kesimpulan dan Saran Berisi tentang penutup yang terdiri dari : kesimpulan dan saran. Dalam bab ini diuraikan tentang kesimpulan yang merupakan resume dari bab - bab sebelumnya. Terutama jawaban atas permasalahan yang diajukan, selanjutnya diberikan saran berkaitan dengan hasil penelitian.
Daftar Pustaka Lampiran
