BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Alumunium adalah salah satu logam berwarna putih perak yang termasuk
dalam kelompok Boron dalam unsur kimia (Al-13) dengan massa jenis 2,7 gr.cm3. Jari-jari atomnya adalah 117,6 pikometer (1x10-10 m). Alumunium adalah unsur terbanyak ketiga yang ditemukan di bumi setelah Oksigen dan Silikon. Jumlahnya sekitar 7,6% dari berat kerak bumi. Terdapat beberapa sifat penting yang dimiliki Aluminium sehingga banyak digunakan sebagai Material Teknik Aluminium sendiri merupakan logam ringan yang mempunyai ketahanan korosi yangbaik dan hantaran listrik yang baik. Penggunaan aluminium di duniapermesinan
dan
industri untuk
menunjang
proses
fabrikasi
telah
banyak diterapkan oleh berbagai perusahaan material. Aluminium digunakan dalambidang yang luas, bukan hanya untuk peralatan rumah tangga tapi juga dipakaiuntuk keperluan material pesawat terbang, mobil, kapal laut dan konstruksi-konstruksi yang lain. Untuk mendapatkan peningkatan kekuatan mekanik,biasanya logam aluminium dipadukan dengan unsur Cu, Si, Mg, Ti, Mn, Cr,Ni, dan sebagainya. Beberapa jenis penggunan hasil paduan ini pada pembuatan material teknik seperti roda gigi, head cylinder, dan piston memiliki standar dalam
Universitas Sumatera Utara
kekuatan tertentu agar dapat digunakan dengan aman. Oleh karena itu penting kiranya dilakukan penelitian sifat kekerasan dan kekuatan tekan dari Aluminium. Desain kendaraan udara, laut, maupun darat selalu mengalami kemajuan, terutama didorong oleh 2 faktor penting, yaitu pertimbangan berat kendaraan (berkaitan dengan performa) dan keselamatan pengendara. Metal foamtelah diketahui mempunyai kombinasi sifat material seperi kekakuan lentur yang tinggi dengan berat spesifik yang rendah. Selain itu, metal foam mempunyai karakteristik kompresi yang baik serta dikombinasikan dengan kemampuan penyerapan energi yang tinggi. Riset mengenai metal foam terutama dengan menggunakan aluminium, telah dikembangan sejak tahun 50-an. Akan tetapi, secara komersial mulai marak dikembangkan kembali pada tahun 90-an dan diperkirakan akan terus berlanjut. Aluminium foam mempunyai sifat yang sesuai untuk dikembangkan pada industri otomotif (kendaraan).
Alumunium foam adalah material hasil rekayasa yang menjanjikan karena di samping ringan (1/5 kali berat aluminium padat), memiliki kekuatan (strength) dan kekakuan (stiffness) yang tinggi, karakteristik khusus dari material ini adalah mempunyai kemampuan menyerap energi (dump energy) yang tinggi dari berbagai arah pembebanan. Secara umum, karakteristik aluminium foam adalah sebagai berikut : • Memiliki kombinasi antara nilai density yang rendah dengan kestabilan proses
yang tinggi. Densitas aluminium foam didefinisikan sebagai fraksi berat dari aluminium foam terhadap aluminium pejal ketika mengisi volume yang sama.Densitas aluminium foam sekitar1/5 dari aluminium padat(Suresh, 2006).
Universitas Sumatera Utara
• Kekakuan yang tinggi pada berat jenis yang rendah (high strength 10 MPa,
stiffness 1 GPa) • Penyerapan energi impak yang tinggi, tanpa menghiraukan arah datangnya
impak • Insulasi panas yang baik • Efisiensi yang tinggi dalam menyerap suara • Ketahanan terhadap panas dan tidak mudah terbakar • Dapat didaur ulang sepenuhnya
Tantangan utama untuk memproduksi aluminium adalah menceri rute proses yang termurah namun tetap memiliki karakteristik mekanik yang baik. Dari berbagai jenis rute, melt based process dinilai menjanjikan efisiensi biaya produksi dalam skala produksi yang besar. Beberapa proses seperti AlporasTM, CymatTM, telah menjadi produk komersil yang lazim digunakan. Namun penggunaan titanium hidryde (TiH2) masih dinilai terlalu mahal dalam proses tersebut.
Usaha untuk mengganti blowing agent telah dilakukan dengan menggunakan CaCO3, selain lebih mudah dalam penanganan, ketersediaan CaCO3yang banyak mnjadikannya cukup murah. Akan tetapi, penggunaan CaCO3sebagai blowing agent masih memerlukan penelitian yang lebih lanjut. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan produk yang reproducible, memberikan karakteristik serta mempunyai distribusi yang homogen.
Universitas Sumatera Utara
Studi tentang alumunium foam baru pertama kali dilakukan di Departemen Teknik Mesin USU, namun untuk studi tentang aluminium alloy sendiri sebelumnya telah beberapa kali dilakukan di Departemen Teknik Mesin.
Tabel 1.1 : Road Map Penelitian Tentang Aluminium Tahun 2011
Rumusan Masalah
Peneliti
perubahan temperatur penuangan pada proses pengecoran
Hamdi Abdul Hakim
Aluminium akan mempengaruhi laju pembekuan dan menyebabkan terjadinya laju porositas, sehingga akan mempengaruhi sifat mekanis yaitu ketangguhan impak, dan kekerasan coran Aluminium sekrap. Semakin meningkatnya temperatur penuangan akan menghasilkan bentuk struktur mikro dan sifat mekanis yang berbeda. 2011
Pada dasarnya unsur silikon dapat meningkatkan kekerasan
Muhammad Wirza
(hardness) dan kekuatan tarik (tensile strength) dari unsur Aluminium. Tetapi jika kadar yang diberikan berlebihan, maka terdapat kemungkinan kekuatan tarik dan kekerasan akan menurun. Oleh karena itu perlu dilakukan pengujian untuk mengetahui kadar optimum Silikon (%)yang akan dilebur dengan Aluminium sekrap. 2012
Unsur magnesium dapat meningkatkan kemampuan serap
M. Syahreza Nst
bunyi dan kekuatan tarik (tensile strength) dari unsur Aluminium. Tetapi jika kadar yang diberikan berlebihan, maka terdapat kemungkinan kekuatan tarikakan menurun. Oleh karena itu perlu dilakukan pengujian untuk mengetahui seberapa besar kemampuan serap bunyi Magnesium yang akan dilebur dengan Aluminium. 2012
unsur magnesium dapat meningkatkan kemampuan serap
Henriandus Sitio
bunyi dari unsur Aluminium. Tetapi jika kadar yang diberikan berlebihan, maka terdapat kemungkinan struktur dan kekuatan menurun.Maka dari itu perlu dilakukan pengamatan struktur mikro melalui foto mikro dan pengujian kekerasan aluminiuum magnesium.
Universitas Sumatera Utara
1.2 Tujuan Penelitian 1.2.1
Tujuan Umum Penelitian Membuat aluminium-magnesium foam dengan CaCO3sebagai blowing
agentserta mengamati pengaruh penambahan magnesium terhadap kekuatan dan sifat mekanik nya.
1.2.2
Tujuan Khusus Penelitian 1.
Mengetahui proses pembuatan aluminium magnesium foam dengan proses direct foamingmelalui melt based process.
2.
Mengamati fenomena yang terjadi selama proses foaming
3.
Mengetahui serta mengamati hasil dari uji densitas, kekerasan serta kekuatan tekandari aluminium magnesium foam
1.3
Manfaat Penelitian Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui sejauh mana stabilitas
aluminium foam yang dibentuk dengan penambahan kadar Mg dan foaming agent CaCO3. Dengan demikian diperoleh data dari aluminium foam yang telah dibuat. Selain itu penelitian ini juga diharapkan bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan industri maupun instansi pemerintah, juga kepada para penelitipeneliti lain dalam mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi terutama di bidang material dan kekuatan bahan.
Universitas Sumatera Utara
1.4
Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian ini adalah membuat produk aluminium
magnesium foam menggunakan blowing agent CaCO3. Bahan baku yang digunakan sebagai parent material adalah aluminium dan magnesium, aluminium berasal dari raw material aluminium dengan kemurnian >97% yang dilebur kembali bersama campuran magnesium yang dipakai sebagai bahan campuran. Sedangkan pengujian yang dilakukan adalah uji tekan, uji kekerasan dan uji densitas.
1.5
Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian ini adalah pembuatan aluminium foam
dengan metode direct foaming melalui tahap melt based process dengan blowing agent CaCO3. Dalam proses ini tidak dilakukan penambahan thickening agent dan solid refractory yang lazim digunakan pada proses komersil. Paremeter produksi semisal peleburan bahan baku, pencampuran foaming agent, pengadukan dan penanganan proses dilakukan dengan cara yang sama.
1.6
Sistematika Penulisan Tugas akhir ini menggunakan metode penganalisaan dengan hasil uji.
Kemudian hasil akan disajikan kedalam tulisan yang terdiri dari 5 bab.
Universitas Sumatera Utara
Bab I Pendahuluan, bab ini memberikan gambaran menyeluruh mengenai Tugas Akhir yang meliputi, pembahasan tentang latar belakang, batasan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan. Tinjauan pustaka pada bab kedua, berisikan landasan teori dan studi literatur yang berkaitan dengan pokok permasalahan serta metode pendekatan yang digunakan untuk menganalisa persoalan. Pada bab
IIIberupa Metodologi Penelitian berisikan
metode
pembuatan aluminium foam. Berisi juga spesifikasi dari bahan yang digunakan dan jumlah campuran yang digunakan dalam proses pembuatan aluminium foam serta berisi langkah-langkah pengujian yang digunakan dalam pengamatan bab IVpada skripsi ini merupakan hasil dan pembahasan, berisikan penyajian hasil yang diperoleh dari uji tekan,uji densitas dan kekerasan. Bab V Kesimpulan Dan Saran, berisikan jawaban dari tujuan dari penelitian. Daftar Pustaka, berisikan literatur yang digunakan sebagai refenrensi dalam penulisan tugas akhir ini. Lampiran, merupakan lampiran data-data yang diperoleh selama penelitian berupa form asli ataupun data yang bersumber dari literatur acuan.
Universitas Sumatera Utara
