BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Tembaga adalah unsur kimia dengan simbol Cu dengan nomor atom 29, yang

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Karakteristik Cu, Pb dan Sn Tembaga adalah unsur kimia dengan simbol Cu dengan nomor atom 29, yang diketemukan sebagai bijih tembaga yang masih bersenyawa dengan zat asam, asam belerang atau bersenyawa dengan kedua zat tadi.

Gambar 2.1. Sebuah Tembaga Logam ini termasuk logam berat non ferro ( logam dan paduan yang tidak mengandung Fe dan C sebagai unsur dasar ) yang memiliki sifat penghantar listrik dan panas yang tinggi, keuletan yang tinggi dan sifat

tahanan

korosi

yang

baik

(

Wikipedia,2010c). Sehingga produksi tembaga sebagian besar dipakai sebagai kawat atau bahan untuk menukar panas dalam memanfaatkan hantaran listrik dan panasnya yang baik. Biasanya dipergunakan dalam bentuk paduan, karena dapat dengan mudah membentuk paduan dengan logam – logam lain diantaranya dengan logam Pb dan logam Sn (Van Vliet,et.all.,1984).

Universitas Sumatera Utara

Struktur kristal tembaga murni adalah face centered cubic (FCC) seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.2 dan memiliki titik leleh 1084,62 oC (WebElements,2009b), pada tabel 2.1 diperlihatkan sifat – sifat fisis mekanik dan sifat panas dari tembaga murni.

Gambar 2.2. Struktur Kristal Tembaga Tabel 2.1. Sifat – sifat fisis, mekanik dan panas dari tembaga murni (WebElements,2009b) Sifat Fisis

Satuan

Densitas

8920 kg / m3

Sifat Mekanik

Satuan

Kuat Tarik

200 N / mm2

Modulus Elastisitas

130 GPa

Brinnel Hardness

874 MN m-2

Sifat Panas

Satuan

Koefisien Ekspansi Thermal

16,5 x 10-6 K-1

Konduktivitas Panas

400 W / mK

Timah hitam adalah suatu unsur kimia dengan simbol Pb dengan nomor atom 82 dan juga merupakan salah satu logam berat yang lunak serta mudah dibentuk dan memiliki warna putih kebiru – biruan.


Gambar 2.3. Sebuah Timah Hitam Timah hitam memiliki sifat konduksi listrik dan daya tahan korosi yang baik, tahan juga terhadap zat – zat kimia serta pelindung yang baik terhadap pancaran radioaktif dan peredam yang baik terhadap suara dan getaran ( Wikipedia,2010d). Sebagai bahan konstruksi timah hitam ini tidak begitu diperlukan tetapi sangat penting sebagai unsur paduan. Sebagai unsur paduan boleh dikatakan timbal tidak larut di dalam logam – logam lain melainkan terpisah dalam bentuk bola – bola kecil timbal yang bebas dan bola – bola kecil ini berfungsi sebagai pelumas darurat (Van Vliet,et.all.,1984). Struktur kristal timah hitam murni adalah face centered cubic (FCC) seperti pada gambar 2.4 dan memiliki titik leleh 327,46 oC (WebElements,2009c), pada tabel 2.2 diperlihatkan sifat – sifat fisis mekanik dan sifat panas dari timah hitam murni.

Gambar 2.4. Struktur Kristal Timah Hitam Tabel 2.2. Sifat – sifat fisis, mekanik dan panas dari timah hitam murni (WebElements,2009c)


Sifat Fisis

Satuan

Densitas

11340 kg / m3

Sifat Mekanik

Satuan

Kuat Tarik

15 N / mm2

Modulus Elastisitas

16 GPa

Brinnel Hardness

38,3 MN m-2

Sifat Panas

Satuan


28,9 x 10-6 K-1

Konduktivitas Panas

35 W / mK

Timah putih adalah suatu unsur kimia dengan simbol Sn dengan nomor atom 50 dan mempunyai karakteristik fisis yang hampir sama dengan timah hitam yaitu lunak dan mudah ditempa serta memiliki warna putih perak terkadang agak kekuning – kuningan oleh lapisan oksidasinya( Wikipedia,2010e).

Gambar 2.5. Sebuah timah putih Dalam jumlah yang besar timah putih dipakai sebagai unsur paduan terutama pada solder (bersama dengan timah hitam) pada zaman modern ini dan di dalam perunggu (Van Vliet,et.all.,1984).


Struktur kristal timah putih murni adalah tetragonal seperti pada gambar 2.6 dan memiliki titik leleh 231,93 oC (WebElements,2009c), pada tabel 2.3 diperlihatkan sifat – sifat fisis mekanik dan sifat panas dari timah hitam murni.

Gambar 2.6. Struktur Kristal Timah Putih Tabel 2.3. Sifat – sifat fisis, mekanik dan panas dari timah putih murni (WebElements,2009c) Sifat Fisis

Satuan

Densitas

7310 kg / m3

Sifat Mekanik

Satuan

Kuat Tarik

27,59 N / mm2

Modulus Elastisitas

50 GPa

Brinnel Hardness

51 MN m-2

Sifat Panas

Satuan


22 x 10-6 K-1

Konduktivitas Panas

67 W / mK

2.2. Paduan Logam CuPbSn Paduan logam merupakan pencampuran dari dua jenis logam atau lebih untuk mendapatkan sifat – sifat fisik, mekanik, listrik dan visual yang lebih baik.


Salah satu komponen campuran tersebut haruslah unsur logam dan unsur lainnya dapat merupakan unsur bukan logam, asalkan ikatan utama dalam kristal adalah ikatan logam (Wapedia,2010f).

2.2.1. Pemaduan Logam CuPbSn Proses pemaduan logam CuPbSn menggunakan bahan bakar minyak dan dilakukan dalam tanur kruss atau krussible, seperti gambar berikut

Gambar 2.7. Tanur Kruss (jenis pembakaran minyak residu) Dalam bermacam – macam peleburan logam, kecuali dalam keadaan tertutup logam akan menyerap gas. Maka pada peleburan logam CuPbSn yang paling penting adalah mengurangi absorbsi gas H2, karena H2 menyebabkan cacat tuangan seperti rongga udara, lubang gas dan lubang jarum. Untuk itu dalam proses pemaduan diperhatikan hal – hal berikut : 1. Tanur kruss atau krussible yang akan dipakai harus dibersihkan dulu dan di keringkan 2. Sebelum bahan – bahan dimasukkan dalam krussible, krussible dipanaskan lebih dahulu pada temperatur diatas 100 oC selama 15 menit. 3.

Dalam peleburan, bahan yang dimasukkan terlebih dahulu adalah bahan yang memiliki titik lebur yang lebih tinggi. Dalam penelitian ini, bahan yang pertama


dimasukkan adalah tembaga yang terlebih dahulu dipanaskan guna menghilangkan gas H2. 4. Logam ini harus betul – betul cair sesuai temperatur leburnya, baru ditambahkan bahan pemadunya. Logam pemadu ini harus betul – betul dapat dicairkan termasuk komponen dan molekul – molekul yang ada dalam logam yang dilebur. 5. Dilakukan pengadukan yang rata dan bila semua bahan betul – betul mencair, maka dapat dilakukan penuangan ke dalam cetakan yang telah tersedia. (Tata Surdia,1991)

2.2.2. Karakteristik Paduan Logam CuPbSn Dari karakteristik masing – masing logam Cu, Pb dan Sn dapat dikatakan bahwa Cu meningkatkan kekerasan permukaan dan kekuatan tarik, sedangkan Sn memperbaiki sifat ketahanan terhadap korosi dan unsur Pb akan larut padat cuma beberapa persen dan selebihnya akan mengendap dalam batas butir, didalam batas butir unsur ini terdispresikan secara halus, sifat unsur ini memperbaiki sifat mampu mesin dan membuat permukaan halus (Taufikurrahman, dkk.,2005). Paduan logam CuPbSn dikenal sebagai paduan perunggu, dimana perunggu adalah paduan logam yang terdiri terutama dari tembaga, biasanya dengan timah sebagai aditif utama, tetapi kadang – kadang dengan unsur – unsur seperti fosfor, mangan, alumunium atau silikon (Wikipedia,2010a). Perunggu itu keras, tetapi kenyal dan mempunyai sifat luncur yang sempurna. Sehingga paduan logam CuPbSn yang termasuk dalam paduan tuangan tembaga timah sering dipergunakan dalam pembuatan bushing (Beumer,1985).


Pada tabel 2.4 dibawah ini diperlihatkan standar untuk perunggu ( bronze) dan kuningan (brass), Tabel 2.4. Standar perunggu (bronze) dan kuningan (brass) (Wikipedia, 2009f)

Brass & Bronze Casting Alloy Nominal Chemical Compositions Family

CDA AMS

SEMI-RED BRASS

1-1/2

4

85

5

5

5

838

83

4

6

7

844

81

3

7

9

76

3

6

836

4855B

848

MANGANESE 863 4862B BRONZE 865

4860A

903

LEADED BRONZE

HIGH LEADED TIN BRONZE

63 58

.5

88

8

4

Rem.25

3

6

MN3

39.5

1

1

MN-.25

11

.5 Max.

.5 Max.

922

88

6

1.5

4.5

87

8

1 Max.

4

87

10

1

2

927

88

10

2

.7 Max.

932

83

7

7

3

934

84

8

8

.7 Max. 1

4846A

935 937

4842A 4840A

2

85

5

9

80

10

10

.5 Max. .7 Max.

78

7

15

.75 Max.

70

5

25

.7 Max.

952

88

3

9

953

89

1

10

85

4

11

954

4870B 4872B

955

81

4

4

11

958

81

5

4

9

878

80

.20

.15

.15

.25

MN3

4

89

926

OTHERS%

3

907

923

FE% AL%

15

10

4845D

NI%

Rem.26

88

905

943

SILICON BRONZE

64

.3 Max.

938

ALUMINUM BRONZE

ZN%

11/2

862

TIN BRONZE

SN% PB%

93

833

RED BRASS

CU%

.15

16 Max.

MN1

Chemicals may be varied to yield mechanical properties.


Brass & Bronze Casting Alloy Mechanical Properties Family

TENSILE STRENGTH CDA Min. (ksi)

833

RED BRASS

SEMI RED BRASS

LEADED BRONZE


ALUMINUM BRONZE

SILICON BRONZE

32

10

35

35

.318

35

836

30

37

14

17

20

30

50-65

.318

84

838

29

35

12

16

15

25

50-60

.312

90

844

29

34

13

15

18

26

50-60

.314

90

848

25

36

12

14

15

30

50-60

.310

90

862

90

95

45

48

18

20

170 -195

.288

30

MANGANESE 863 BRONZE

TIN BRONZE

Typ (ksi)

BRINELL MACHINYIELD ELONGATION HARDNESS WEIGHT ABILITY STRENGTH 10MMLbs. Per Min. Typ Free Cut Min. Typ (%) (%) Cu. In. 500KG (ksi) (ksi) YB=100 TYPICAL

110

119

60

83

12

18

225

.283

8

865

65

71

25

28

20

30

130

.301

26

903

40

45

18

21

20

30

60-75

.318

30

905

40

45

18

22

20

25

75

.315

30

907

35

44

18

22

10

20

80

.317

20

922

34

40

16

20

22

30

60-72

.312

42

923

36

40

16

20

18

25

60-75

.317

42

926

40

44

18

20

20

30

65-80

.315

40

927

35

42

21

10

20

77

.317

45

932

30

35

18

12

20

60-70

.322

70

934

25

32

16

8

20

55-65

.320

70

935

25

32

12

16

8

20

55-65

.320

70

937

25

35

12

18

8

20

55-70

.320

80

938

25

30

14

16

10

18

50-60

.334

80

943

21

27

13

7

10

42-55

.336

80

952

65

80

25

27

20

35

110 -140

.276

50

953

65

75

25

27

20

25

140

.272

55

954

75

85

30

35

12

18

140 -170

.269

60

955

90

100

40

44

6

12

180 -200

.272

50

958

85

95

35

38

18

25

150 -170

.276

50

878

80

83

30

37

15

29

.300

40

14

115

ksi indicates thousands pounds per square inch. Brinell 3000 Kg Load.

Brass & Bronze Casting Alloy Typical Uses Family RED BRASS

CDA 833

Electrical Contact Parts

836

Valves, Fittings, Flanges, and Pump Castings


SEMI RED BRASS

838

Low-Pressure Valves and Fittings

844

Hardware and Ornamental Castings

848

Plumbing Fittings and Hardware

862

Marine Castings, Bushings, and Gears

MANGANESE 863 BRONZE

TIN BRONZE

LEADED BRONZE


ALUMINUM BRONZE

SILICON BRONZE

Heavy-Duty Gears, Bushings, and Slippers

865

Pipe Plugs, Arms, and Gears

903

Bearings, Bushings, Rings, and Gears

905

Bearings, Bushings, Rings, and Valves

907

Gears, Bearings, and Bushings

922

Medium-Pressure Hydraulic and Steam to 550° F. Marine and Ornamental Castings, Valves, and Pressure Parts.

923

High-Pressure Steam Castings

926

Bearings, Bushings, Rings, and Gears

927

Bearings, Bushings, and Fittings

932

General-Utility Bearings and Bushings

934

Bearings and Bushings

935

Small Bearings and Bushings

937

High-Speed Heavy-Pressure Bearings and Bushings; Acid-Resistant to Sulphite Fluids

938

General Service Bearings; Acid-Resisting

943

High-Speed Bearings with Light Loads

952

Acid-Resisting Pumps, Bearings, Gears, and Valves

953

Gears; Cams; Stripper Nuts; Slippers; High-Temperature Applications; and Mining Machine Parts, Nuts, Gears, and Slippers

954

Spur Gears, Nuts, Pumps, and Landing Gear Parts

955

Tank Gun Recoil Mechanisms and Landing Gear Parts

958

Propeller Hubs, Blades, and Other Parts

878

Brush Holders, Brackets, Clamps, and Lever Arms

2.3. Bushing Bushing atau yang dikenal sebagai bantalan merupakan elemen atau bagian dari peralatan mesin yang dirancang agar dapat menahan beban yang diterimanya, khususnya beban yang bergerak seperti poros sehingga putaran atau gerak bolak – baliknya dapat berlangsung secara halus dan aman. Bushing harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik, karena bushing permesinan sama


halnya dengan pondasi pada gedung, dan hampir semua bagian mesin yang berputar ditumpu oleh bushing (J.J.M.Hangendorm,1989). Gambar di bawah memperlihatkan sebuah bush – bantalan perunggu ,

Gambar 2.8. Bantalan Bushing

Dalam memilih bahan bushing yang perlu diperhatikan adalah : 1. Dapat menahan beban tanpa mengalami patah atau perubahan bentuk, tahan terhadap beban yang berubah – ubah dan tahan terhadap temperatur tinggi 2. Tahan gesekan dan tahan aus 3. Tahan terhadap korosi 4. Dapat menghantar panas 5. Pelekatan yang baik untuk bidang luncur yang di cor 6. Koefisien muai kecil 7. Sifat dapat dikerjakan (mampu tempa) yang baik (Wikipedia,2010b) Pemakaian bushing ini, antara lain bushing pada poros engkol, bushing pada mesin perkakas, bushing pada roda kereta api, bushing untuk penggunaan umum, dan masih banyak lagi sesuai dengan yang dibutuhkan.(rizaumamil,2009g)


2.4. Bushing dari Paduan CuPbSn Bahan baku yang sering dipergunakan dalam pembuatan bushing salah satunya adalah paduan logam CuPbSn. Bahan baku ini termasuk kepada kelompok copper – base alloys, yang artinya tembaga merupakan logam dasar untuk perunggu tuang atau disebut juga sebagai paduan tembaga. Untuk memahami kinerja paduan yang berbeda, perlu di pahami apa yang terjadi pada struktur dasar tembaga bila sejumlah kecil timah hitam dan timah putih ditambahkan. Ada tiga kemunkinan cara timah hitam dan timah putih menemukan tempatnya di kisi tembaga , yaitu : 1 . Mengganti atom tembaga dalam kisi fcc Di sini komposisi Sn kurang dari 11 % dan pada kondisi kesetimbangan, fase padat yang terbentuk adalah fase alfa fcc dimana atom Sn menempati kisi di tempat atom tembaga. Sehingga menghasilkan satu-fasa larutan padat timah putih ditembaga, yang mengakibatkan paduan tembaga mengalami kenaikan kekuatan dan mempertahankan keuletan yang tinggi . 2. Bergabung dengan tembaga dan membentuk fase, dimana terbentuk struktur kristal yang berbeda dari kristal fcc tembaga. Di sini komposisi Sn lebih dari 11 % serta fase baru muncul yang diselingi oleh seluruh kristal alfa fcc yaitu fase delta. Fase delta membuat paduan tembaga menjadi lebih keras dan kuat juga meningkatkan ketahanan aus material, akan tetapi mengurangi keuletan 3. Tidak bergabung memperkuat kisi tembaga , akan tetapi terperangkap dalam paduan kristal saat membeku.


Di sini timah hitam (Pb) sama sekali tidak dapat bergabung dalam kisi tembaga, akan tetapi membuat bushing menjadi lebih baik (William D. Nielsen, 2010). Dengan demikian, bushing yang terbuat dari paduan ini mempunyai sifat penting yaitu mampu mesin yang baik dan mempunyai daya lumas pada suhu tinggi sehingga dapat menjadi pelumas cadangan bagi mesin.

2.5. Efek Temperatur Pemanasan Temperatur pemanasan atau perlakuan panas adalah proses kombinasi antara proses pemanasan atau pendinginan dari suatu logam atau paduannya dalam keadaan padat untuk mendaratkan sifat – sifat tertentu. Untuk mendapatkan hal ini maka kecepatan pendinginan dan batas temperatur sangat menentukan (education.web,2009). Secara umum perlakuan panas (heat treatment) diklasifikasikan dalam 2 jenis, yaitu : 1. Near Equilibrium (Mendekati Kesetimbangan ) Tujuan dari perlakuan panas near equilibrium adalah untuk : -

melunakkan struktur kristal

-

menghaluskan butiran

-

menghilangkan tegangan dalam

-

memperbaiki machineability

Jenis dari perlakuan panas near equilibrium, misalnya : -

full annealing (annealing)

-

stress relief annealing

-

process annealing

-

normalizing


-

homogenizing

2. Non Equilibrium (tidak setimbang) Tujuan panas non equilibrium adalah untuk mendapatkan kekerasan dan kekuatan yang lebih tinggi. Jenis dari perlakuan panas non equilibrium, misalnya : -

hardening

-

martempering

-

austempering (gregoriusagung,2009)

Jenis perlakuan panas yang diterapkan pada tembaga dan paduannya antara lain : - Homogenisasi, yang diterapkan untuk melarutkan dan menyerap segregasi dan coring dari cor struktur, terutama yang mengandung timah dan nikel serta menciptakan struktur yang lebih seragam -Annealling, untuk melunakkan bahan pada suhu rekristalisasi dan jika diinginkan pelunakkan maksimum dilakukan pemanasan diatas suhu rekristalisasi - Menghilangkan Stress, bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan tegangan sisa yang menyebabkan retak atau korosi - Pengerasan Prespitasi, untuk memberikan peningkatan pengutan ( Herring, 2006)

2.6. Struktur Mikro Struktur mikro merupakan butiran – butiran suatu benda logam yang sangat kecil dan tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, sehingga perlu menggunakan mikroskop optik atau mikroskop elektron untuk pemeriksaan butiran – butiran logam tersebut. Struktur


material berkaitan dengan komposisi, sifat ,sejarah dan kinerja pengolahan, sehingga dengan mempelajari struktur mikro akan memberikan informasi yang menghubungkan komposisi dan pengolahan sifat serta kinerjanya. Analisis struktur mikro digunakan untuk menentukan apakah parameter struktur berada dalam spesifikasi tertentu dan didalam penelitian digunakan untuk menentukan perubahan – perubahan struktur mikro yang terjadi sebagai akibat komposisi atau perlakuan panas.

2.7. Sifat – Sifat Mekanik Bahan Sifat mekanik bahan adalah hubungan antara respons atau deformasi bahan terhadap beban yang bekerja. Sifat – sifat mekanik yang dilakukan terhadap paduan logam CuPbSn meliputi impact, kekerasan dan kuat tarik. 2.7.1. Uji Impact Uji impact dirancang untuk mengukur ketahanan bahan terhadap pembebanan tiba – tiba atau gaya kejut dan yang diukur adalah energi impak atau energi yang diserap sebelum bahan patah. Metode yang paling umum untuk mengukur energi impak adalah : -

Test Impact Charpy

-

Test Impact Izod Dalam penelitian ini test yang digunakan adalah test impact Charpy, seperti yang

diperlihatkan pada gambar 2.9 dibawah ini .


Gambar 2.9. Test Impact Charpy Test impact Charpy ini paling sering digunakan pada logam, juga digunakan pada polimer, keramik dan komposit dikarenakan test ini lebih ekonomis dan cepat untuk menentukan ketangguhan bahan dan aplikasi pengendalian kualitas (Azom,2005) . Dari gambar diatas, bahwa pengujian dilakukan dengan jalan memukul bahan dengan kecepatan tertentu oleh suatu bandul yang diayunkan yang mengakibatkan bahan patah. Besarnya energi impak yang menyebabkan bahan patah dapat dinyatakan dengan persamaan : E = P D ( Cos B – Cos A ) .......................... (2.1) dimana : E = Energi Impact (Joule) P = Beban pendulum ( 251,3 N) B = Sudut pukulan akhir


A = Sudut pukulan awal (147o) Catatan : sudut awal 147o sesuai dengan standar alat impact Charpy untuk mematahkan baja atau bahan non ferro

2.7.2. Uji Kekerasan Kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan suatu bahan terhadap penetrasi permukaan, yang disebabkan oleh penekanan oleh benda tekan yang berbentuk tertentu karena pengaruh gaya tertentu. Pengujian kekerasan sangat berguna sekali untuk mengetahui kualitas suatu bahan yang akan dipergunakan pada produk – produk logam seperti komponen mesin. Beberapa metode pengujian kekerasan logam, yaitu : -

metode test gores

-

metode kekerasan Brinell

-

metode kekerasan Rockwell

-

metode kekerasan Vickers

-

metode kekerasan Vickers mikro Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalah metode kekerasan Brinell.

Metode ini sangat cocok untuk mengukur bahan – bahan yang tidak homogen umpamanya besi tuang atau perunggu. Pengujian kekerasan dengan metode Brinnell menggunakan indentor bola baja sebagai alat untuk mengukur kekerasan logam, seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.10,


Gambar 2.10. Skema Uji Kekerasan Brinell Besarnya

nilai

uji

kekerasan

Brinell

dinyatakan

dengan

persamaan

berikut

(gordonengland,2009e) ,

BHN =

π 2

(

F

.............. (2.2)

D D− D −D ) 2

2 i

dimana : BHN = Nilai kekerasan Brinell F

= Beban Penekanan (kg)

D

= Diameter Indentor/Pemukul (mm)

Di

= Diameter Indentasi/Jejak (mm)

2.7.3. Uji tarik

Melalui uji tarik akan didapat kuat tarik maksimum dan elongation (pertambahan panjang). 2.7.3.1. Kuat tarik maksimum

Kuat tarik suatu bahan dapat ditentukan dengan menarik bahan tersebut sampai beban maksimum. Keterangan – keterangan yang diperoleh pada penarikan bahan dipengaruhi oleh bentuk dan ukuran dari benda uji, sesuai dengan standar yang digunakan.


Sifat yang umum dilakukan terhadap logam adalah kuat tarik maksimum (UTS) yaitu pembebanan maksimum yang diberikan terhadap bahan yang menyebabkan penciutan luas penampang yang akhirnya putus. Nilai kuat tarik maksimum dinyatakan dengan persamaan berikut ( Surdia,T. Dan Shinroku, 1995) UTS, σ TS = dimana

Pmax .......................... (2.3) Ao

: σTS = kuat tarik maksimum (N/m2) Pmax = beban maksimum pada waktu pengujian (N) Ao

= luas penampang (m2)

Kenaikan tegangan dari titik luluh sampai kuat tarik maksimum menunjukkan bahwa bahan mengalami pengerasan pengerjaan, sehingga pada logam terjadi deformasi plastis. Kuat tarik maksimum sampai kuat tarik putus mengakibatkan luas penampang bahan mereduksi (mengecil) dan terjadi lokalisasi pertambahan panjang hingga membentuk necking dan akhirnya putus.

2.7.3.2. Elongation (perpanjangan)

Pertambahan panjang suatu bahan setelah mengalami uji tarik disebut elongation. Nilai keuletan suatu bahan biasa ditunjukkan dari harga elongation ini. Apabila harga elongation besar maka bahan tersebut dikatakan ulet (ductility). Keuletan (ductility) adalah kemampuan logam untuk berdeformasi plastis sebelum putus. Persentase elongation dinyatakan dengan persamaan berikut % elongasi =

L − Lo x 100 % ..................... (2.4) Lo


dimana

: Lo = panjang mula – mula (mm) L = panjang setelah bahan putus (mm)

Panjang mula – mula di ukur pada dua batas bagian tengah sampel uji tarik dan panjang akhir sampel di ukur pada batas yang sama setelah kedua bagian yang putus disatukan kembali.

2.8. Koefisien Ekspansi Termal

Pada umumnya material apabila dipanaskan atau didinginkan akan mengalami perubahan panjang dan volume secara bolak – balok (reversible), sepanjang material tersebut tidak mengalami karusakan (distorsi) yang permanen. Sifat ekspansi termal dari paduan logam CuPbSn sangat penting karena ada kaitannya dengan aplikasinya yaitu pada bushing. Untuk bushing yang baik, diharapkan koefisien bahan tersebut harus kecil. Pengujian ekspansi termal untuk bahan ini digunakan thermomechanical analyzer (TMA). Thermomechanical analyzer (TMA) merupakan bagian dari instrumen analisis termal, seperti DTA, TGA dll. yang digunakan untuk menentukan perubahan sifat – sifat mekanik dari bahan uji melalui pemanasan atau pendinginannya. Melalui analisa grafik yang dicatat recorder TMA, dapat dihitung besarnya koefisien ekspansi termal dengan persamaan (Tipler,P.A.,1998),

α=

ΔL l o ΔT

......................... (2.5)

dimana : α = koefisien ekpansi thermal ( / oC ) lo

= panjang sampel uji mula – mula (mm)


ΔT = perubahan temperatur pemanasan (oC ) ΔL = perubahan panjang (mm)

2.9. X-Ray Diffraction (XRD)

Struktur kristal (jarak antar kristal dan jarak antar atom) dari suatu sampel kristal tunggal biasanya ditentukan dengan difraksi sinar – x. Pada gambar II.11, menunjukkan suatu berkas sinar – X dengan panjang gelombang λ jatuh pada sudut θ pada sekumpulan bidang kristal berjarak d, Sinar jatuh

hkl

Sinar yang dipantulkan θ

θ

N P

Q

d

hkl 2θ O Gambar 2.11. Difraksi bidang kristal (Smallman,R.E.,1991;Pecahrsky,V,K,et.all,2005)

Sinar yang dipantulkan dengan sudut θ hanya dapat terlihat jika berkas dari setiap bidang yang berdekatan saling menguatkan. Oleh sebab itu, jarak tambahan satu berkas dihamburkan dari setiap bidang yang berdekatan dan menempuh jarak sesuai dengan perbedaan kisi, yaitu sama dengan panjang gelombang n λ . Sebagai contoh, berkas kedua yang ditunjukkan pada gambar 2.11, menempuh jarak lebih jauh dari berkas pertama, yaitu PO + OQ. Syarat pemantulan dan saling menguatkan dinyatakan dengan hukum Bragg dan sudut kritis θ dikenal dengan sudut Bragg (Smallman, R.E., 1991; Pecahrsky,V,K,et.all,2005) n λ = PO + OQ = 2 ON sin θ = 2 d sin θ .................. (2.5)


Arah berkas sinar yang dipantulkan sepenuhnya tergantung oleh geometri kisi, dimana sebaliknya geometri kisi diatur oleh orientasi dan jarak antara bidang – bidang kristal. Jika untuk suatu kristal kubus simetri, diberikan ukuran struktur sel a, sudut – sudut dimana berkas sinar didifraksikan oleh bidang – bidang kristal (hkl) dapat dihitung dengan mudah dari rumus jarak antar bidang (Smallman, R.E., 1991),

d hkl =

a (h + k 2 + l 2 ) 2

.......................................... (2.6)

Untuk memastikan bahwa hukum Bragg dapat terpenuhi dan pemantulan dari berbagai bidang kristal dapat terjadi, maka penting untuk memberikan batas ambang pada harga θ atau λ. Berbagai cara dimana hal tersebut mengawali metode standar difraksi sinar-X yang dinamakan dengan metode Laue, metode perputaran kristal dan metode serbuk.

2.10. Mikroskop Metalurgi

Mikroskop metalurgi merupakan mikroskop optik yang berbeda dari yang lain yaitu dalam metode iluminasi specimen mikroskop. Metode ini menyebabkan bahan logam harus diterangi oleh pencahayaan frontal, sehingga cahaya berada di dalam tabung mikroskop. Skema mikroskop metalurgi optik diperlihatkan pada gambar 2.12,


Gambar 2.12. Sistem mikroskop optik metalurgi Parameter yang penting dalam mikroskop metalurgi meliputi pembesaran dan resolusi. Umumnya perbesaran dari mikroskop metalurgi berada dalam kisaran 50 kali sampai 1000 kali sedangkan resolusi merupakan ketajaman gambar suatu objek oleh perangkat optikyang baik. Mikroskop metalurgi digunakan untuk berbagai aplikasi diantaranya manufaktur wafer semikonduktor silicon, inspeksi dan pengendali mutu, kristalografi ,analisis besi tuang dalam pengecoran logam dan juga dapat digunakan untuk analisis mikrostruktur.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Tembaga adalah unsur kimia dengan simbol Cu dengan nomor atom 29, yang

Recommend Documents