5. aluminium dan paduannya.docx
TRANSCRIPT
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
MAKALAH ILMU LOGAM
ALUMINIUM dan PADUANNYA
KELOMPOK 5 Kelas PLN
Anggota :
Tara Puspita Sari 2112138015
Sherly Nazulia Dewi 2112038022
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2013
1
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
BAB I
DEFINISI ALUMINIUM dan PADUANNYA
Logam aluminium adalah logam yang mempunyai sifat ringan yang pemanfaatannya
sangat luas. Selain ringan juga memiliki kelebihan lain seperti penghantar panas yang baik.
Aluminium ditemukan pertama kali oleh Sir Humprey Davy dalam tahun 1809 sebagai suatu
unsur, dan pertama kali direduksi oleh HC Oersted tahun 1825. Penggunaan logam
Aluminium sebagai logam setiap tahunnya pada urutan kedua setelah besi dan baja, yang
tertinggi diantara logam non fero.
Aluminium murni adalah logam yang lunak, tahan lama, ringan, dan dapat ditempa
dengan penampilan luar bervariasi antara keperakan hingga abu-abu, tergantung kekasaran
permukaannya. Kekuatan tensil aluminium murni adalah 90 MPa, sedangkan aluminium
paduan memiliki kekuatan tensil berkisar 200-600 MPa. Aluminium memiliki berat sekitar
satu pertiga baja, mudah ditekuk, diperlakukan dengan mesin, dicor, ditarik (drawing), dan
diekstrusi.
Logam aluminium paduan merupakan salah satu logam paduan yang sangat penting di
bidang teknik, diantaranya untuk bahan struktur pesawat terbang, otomotif, kapal dan industri
lain. Logam aluminium mempunyai karakteristik yang menguntungkan, diantaranya adalah
mempunyai sifat mampu bentuk yang baik (formability), tahan korosi, ringan, dan kekuatan
mekaniknya dapat ditingkatkan dengan pengerjaan dingin atau panas.
Aluminium mempunyai beberapa sifat-sifat karakter fisis antara lain memiliki berat
jenis sekitar 2,65-2,8 kg/dmз. Mempunyai daya hantar listrik dan panas yang baik, tahan
terhadap korosi, dalam beberapa bahan titik lebur 658◦C dan susunan atom face center cubic.
Aluminium murni mempunyai beberapa kekurangan seperti memiliki sifat mampu cor
dan mekanik kurang baik, sehingga jarang dipergunakan untuk kebutuhan teknik yang
memerlukan ketelitian dan persyaratan kekuatan bahan yang tinggi. Kebanyakan aluminium
digunakan dalam bentuk paduan untuk memperbaiki sifat-sifat dan memperoleh kekuatan
2
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
bahan yang sesuai dengan kebutuhan. Biasanya unsur-unsur paduan yang ditambahkan pada
Aluminium adalah Cu, Si, Mg, Ni, Sn, Fe, dan Zn. Adapun kelemahan penggunaan
aluminium adalah bahan ini sering mengalami cacat keropos dan mudah membentuk rongga
udara yang menyebabkan menurunnya kekuatan bahan. Hal ini disebabkan sifat yang dimiliki
aluminium dalam keadaan cair yaitu mudah menyerap gas H₂ dan O₂ kemudian
melepaskannya kembali saat terjadi proses pembekuan. Ada bagian gas terperangkap dalam
bahan, akibat terhalangnya aluminium cair yang lebih cepatmembeku pada bagian permukaan
luar dekat dengan cetakan. Gas ini mengakibatkan cacat keropos pada bahan.
Gambar aluminium
3
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
BAB II
PROSES PEMBUATAN
Ada beberapa proses dalam pengolahan alumunium, diantaranya adalah proses
penambangan alumunium, proses pemurnian alumunium.
A. Proses penambangan alumunium
pada awalnya alumunium didapatkan dari biji bauksit yang terdapat di kerak bumi,
lalu biji bauksit ini akan dipanaskan untuk mengurangi kadar air di dalamnya. Biji
bauksit yang ditambang dari kerak bumi memiliki kandungan alumunium sebanyak
50-60%. Setelah dilakukan proses pemanasan biji bauksit tersebut akan digiling dan
dihancurkan hingga biji bauksit tesebut menjadi halus. Setelah biji bauksit menjadi
halus maka akan diteruskan dengan proses pemurnian.
B. Proses pemurnian
Proses pemurnian biji bauksit akan dilakukan dengan metode Bayer untuk
menghasilkan alumunium murni. Metode bayer adalah serangkaian proses pemurnian
bauksit hingga menjadi alumina dengan cara melarutkan bauksit dengan natrium
hidroksida (NaOH). Dalam metode bayer ini ada serangkaian siklus yang harus
dilewati hingga bauksit bisa dimurnikan menjadi alumina, yang biasa disebut dengan
siklus bayer. Ada 4 proses dalam siklus bayer, diantaranya adalah:
a. Digestion (pencernaan), pada awalnya bauksit dipompa hingga masuk ke dalam
tabung dengan tekanan yang besar, setelah itu dipanaskan dengan temperatur 175oC.
Setelah itu natrium hidroksida akan bereaksi dengan alumina bauksit hingga
menghasilkan natrium aluminat.
b. Clarification (klarifikasi), pengotor padat yang ikut bereaksi pada proses sebelumnya
akan disaring agar tidak natrium aluminat tidak terkontaminasi. Setelah mengalami
proses penyaringan natrium aluminat akan didinginkan di dalam exchangars. Setelah
didinginkan natrium aluminat akan dipompa menuju tempat yang lebih tinggi lagi
yaitu presipator untuk mengalami proses precipation.
4
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
c. Precipation (pengendapan), alumunium akan diendapkan setelah terpisah dari kotoran
padatnya dengan cara mengalirkan gas CO2 dan pengenceran. Hingga setelah natrium
aluminat berekasi dengan CO2 akan dihasilkan alumunium hidroksida.
d. Calcination (kalkinasi), setelah terbentuk alumunium hidroksida maka alumunium
hidroksida ini akan dipanaskan dengan temperatur 1050oC (dikalkinasi). Dan pada
akhirnya akan dihasilkan alumunium oksida murni yang selanjutnya akan menuju
proses peleburan dengan metode Hall Herault untu mendapatkan material alumunium.
Selanjutnya akan masuk ke tahap peleburan alumunium, metode yang digunakan
dalam proses peleburan ini adalah metode Hall Herault.
e. Pada awalnya alumunium oksida akan dilarutkan dengan kriolit, proses peralutan ini
berlangsung bejana yang terbuat dari baja yang berlapis grafit yang sekaligus
berperan sebagai katoda(+) dan batang grafit digunakan sebagai anoda(-). Selanjutnya
proses elektrolisis akan berlangsung dalam temperatur 950oC . Dalam proses
elektrolisis ini akan dihasilkan alumunium pada katoda dan gas O2 dan CO2 pada
anoda. Alumunium yang terbentuk dalam keadaan zat cair dan akan dikeluarkan
dengan cara dialirkan secara bertahap ke dalam cetakan untuk menjadi alumunium
batangan.
Proses pembuatan Aluminium
5
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
BAB III
JENIS-JENIS ALUMINIUM
A. Aluminium Murni
Aluminium 99% tanpa tambahan logam paduan apapun dan dicetak dalam keadaan biasa,
hanya memiliki kekuatan tensil sebesar 90 MPa, terlalu lunak untuk penggunaan yang luas
sehingga seringkali aluminium dipadukan dengan logam lain.
B. Aluminium Paduan
Elemen paduan yang umum digunakan pada aluminium adalah silikon, magnesium,
tembaga, seng, mangan, dan juga lithium sebelum tahun 1970.
Secara umum, penambahan logam paduan hingga konsentrasi tertentu akan meningkatkan
kekuatan tensil dan kekerasan, serta menurunkan titik lebur. Jika melebihi konsentrasi
tersebut, umumnya titik lebur akan naik disertai meningkatnya kerapuhan akibat
terbentuknya senyawa, kristal, atau granula dalam logam.
Namun, kekuatan bahan paduan aluminium tidak hanya bergantung pada konsentrasi logam
paduannya saja, tetapi juga bagaimana proses perlakuannya hingga aluminium siap
digunakan, apakah dengan penempaan, perlakuan panas, penyimpanan, dan sebagainya.
1. Paduan Aluminium-Silikon
Paduan aluminium dengan silikon hingga 15% akan memberikan kekerasan dan
kekuatan tensil yang cukup besar, hingga mencapai 525 MPa pada aluminium paduan yang
dihasilkan pada perlakuan panas. Jika konsentrasi silikon lebih tinggi dari 15%, tingkat
kerapuhan logam akan meningkat secara drastis akibat terbentuknya kristal granula silika.
6
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
2. Paduan Aluminium-Magnesium
Keberadaan magnesium hingga 15,35% dapat menurunkan titik lebur logam paduan
yang cukup drastis, dari 660 oC hingga 450 oC. Namun, hal ini tidak menjadikan aluminium
paduan dapat ditempa menggunakan panas dengan mudah karena korosi akan terjadi pada
suhu di atas 60 oC. Keberadaan magnesium juga menjadikan logam paduan dapat bekerja
dengan baik pada temperatur yang sangat rendah, di mana kebanyakan logam akan
mengalami failure pada temperatur tersebut.
3. Paduan Aluminium-Tembaga
Paduan aluminium-tembaga juga menghasilkan sifat yang keras dan kuat, namun
rapuh. Umumnya, untuk kepentingan penempaan, paduan tidak boleh memiliki konsentrasi
tembaga di atas 5,6% karena akan membentuk senyawa CuAl2 dalam logam yang menjadikan
logam rapuh.
7
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
Struktur mikro Al-Cu
4. Paduan Aluminium-Mangan
Penambahan mangan memiliki akan berefek pada sifat dapat dilakukan pengerasan
tegangan dengan mudah (work-hardening) sehingga didapatkan logam paduan dengan
kekuatan tensil yang tinggi namun tidak terlalu rapuh. Selain itu, penambahan mangan akan
meningkatkan titik lebur paduan aluminium.
5. Paduan Aluminium-Seng
Paduan aluminium dengan seng merupakan paduan yang paling terkenal karena
merupakan bahan pembuat badan dan sayap pesawat terbang. Paduan ini memiliki kekuatan
tertinggi dibandingkan paduan lainnya, aluminium dengan 5,5% seng dapat memiliki
kekuatan tensil sebesar 580 MPa dengan elongasi sebesar 11% dalam setiap 50 mm bahan.
Bandingkan dengan aluminium dengan 1% magnesium yang memiliki kekuatan tensil
sebesar 410 MPa namun memiliki elongasi sebesar 6% setiap 50 mm bahan.
6. Paduan Aluminium-Lithium
Lithium menjadikan paduan aluminium mengalami pengurangan massa jenis dan
peningkatan modulus elastisitas; hingga konsentrasi sebesar 4% lithium, setiap penambahan
1% lithium akan mengurangi massa jenis paduan sebanyak 3% dan peningkatan modulus
elastisitas sebesar 5%. Namun aluminium-lithium tidak lagi diproduksi akibat tingkat
reaktivitas lithium yang tinggi yang dapat meningkatkan biaya keselamatan kerja.
Gambar Paduan Al-Li
8
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
7. Paduan Aluminium-Skandium
Penambahan skandium ke aluminium membatasi pemuaian yang terjadi pada paduan,
baik ketika pengelasan maupun ketika paduan berada di lingkungan yang panas. Paduan ini
semakin jarang diproduksi, karena terdapat paduan lain yang lebih murah dan lebih mudah
diproduksi dengan karakteristik yang sama, yaitu paduan titanium. Paduan Al-Sc pernah
digunakan sebagai bahan pembuat pesawat tempur Rusia, MIG, dengan konsentrasi Sc antara
0,1-0,5% (Zaki, 2003, dan Schwarz, 2004).
8. Paduan Aluminium-Besi
Besi (Fe) juga kerap kali muncul dalam aluminium paduan sebagai suatu
“kecelakaan”. Kehadiran besi umumnya terjadi ketika pengecoran dengan menggunakan
cetakan besi yang tidak dilapisi batuan kapur atau keramik. Efek kehadiran Fe dalam paduan
adalah berkurangnya kekuatan tensil secara signifikan, namun diikuti dengan penambahan
kekerasan dalam jumlah yang sangat kecil. Dalam paduan 10% silikon, keberadaan Fe
sebesar 2,08% mengurangi kekuatan tensil dari 217 hingga 78 MPa, dan menambah skala
Brinnel dari 62 hingga 70. Hal ini terjadi akibat terbentuknya kristal Fe-Al-X, dengan X
adalah paduan utama aluminium selain Fe.
Kelemahan aluminium paduan adalah pada ketahanannya terhadap lelah (fatigue).
Aluminium paduan tidak memiliki batas lelah yang dapat diperkirakan seperti baja, yang
berarti failure akibat fatigue dapat muncul dengan tiba-tiba bahkan pada beban siklik yang
kecil. Satu kelemahan yang dimiliki aluminium murni dan paduan adalah sulit
memperkirakan secara visual kapan aluminium akan mulai melebur, karena aluminium tidak
menunjukkan tanda visual seperti baja yang bercahaya kemerahan sebelum melebur.
9. Aluminium paduan cor
Aluminium dapat dicor di cetakan pasir/tanah liat, cetakan besi, atau cetakan baja
dengan diberi tekanan. Logam cor dapat lebih cepat mengeras jika dicor dengan cetakan
9
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
logam, sehingga akan menghasilkan efek yang sama seperti efek quenching, yaitu
memperkeras logam.
Pengecoran dengan besi harus dilakukan dengan hati-hati karena dapat menyebabkan
intrusi besi ke dalam paduan, menyebabkan paduan memiliki komposisi yang tidak
diinginkan. Proses pengecoran, selain harus terbebas dari pengotor pencetaknya, juga harus
terbebas dari uap air. Aluminium, dalam temperatur tinggi, dapat bereaksi dengan uap air
membentuk aluminium hidroksida dan gas hidrogen. Aluminium cair, sepeti logam cair pada
umumnya, dapat melarutkan gas tersebut, dan ketika logam mulai mendingin dan menjadi
padat, gelembung-gelembung hidrogen akan terbentuk di dalam logam, menyebabkan logam
menjadi berpori-pori dan menyebabkan logam semakin rapuh.
Untuk mencegah keberadaan gas hidrogen dalam logam, pengecoran sebaiknya
dilakukan dalam keadaan kering dan tidak lembab serta logam tidak dilelehkan pada
temperatur jauh di atas titik lelehnya. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan tanur
listrik, namun hal ini akan meningkatkan biaya produksi.
Komposisi utama aluminium paduan cor pada umumnya adalah tembaga, silikon, dan
magnesium. Al-Cu memberikan keuntungan yaitu kemudahan dalam pengecoran dan
memudahkan pengerjaan permesinan. Al-Si memmberikan kemudahan dalam pengecoran,
kekuatan, ketahanan pada temperatur tinggi, dan pemuaian yang rendah. Sifat pemuaian
merupakan sifat yang penting dalam logam cor dan ekstrusi, yang pada umumnya merupakan
bagian dari mesin. Al-Mg juga memberikan kekuatan, dan lebih baik dibandingkan Al-Si
karena memiliki ketahanan yang lebih tinggi hingga logam mengalami deformasi plastis
(elongasi). Namun konsentrasi lebih dari 10% dapat mengurangi kemudahan dalam
pengecoran.
10
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
BAB IV
KODEFIKASI ALUMINIUM dan PADUANNYA
Pengkodean aluminium tempa berdasarkan International Alloy
Designation System adalah sebagai berikut:
a) Seri 1xxx merupakan aluminium murni dengan kandungan minimum
99,00% aluminium berdasarkan beratnya.
b) Seri 2xxx adalah paduan dengan tembaga. Terdiri dari paduan bernomor 2010
hingga 2029.
c) Seri 3xx.x adalah paduan dengan silikon, tembaga, dan/ataum magnesium
d) Seri 4xx.x adalah paduan dengan silikon
e) Seri 5xx.x adalah paduan dengan magnesium
f) Seri 7xx.x adalah paduan dengan seng
g) Seri 8xx.x adalah paduan dengan lithium
Perlu diperhatikan bahwa pada digit kedua dan ketiga menunjukkan persentase
aluminiumnya, sedangkan digit terakhir setelah titik adalah keterangan apakah aluminium
dicorsetelah dilakukan pelelehan pada produk aslinya, atau dicor segera setelah aluminium
cair dengan paduan tertentu. Ditulis hanya dengan dua angka, yaitu 1 atau 0. Klasifikasi
aluminium pada Standar Nasional Indonesia tidak berdasarkan pada konsentrasi
paduan maupun perlakuannya. Klasifikasi aluminium paduan pada Standar Nasional
Indonesia didasarkan pada aplikasi aluminium tersebut. Berikut ini adalah contoh
penomoran aluminium pada Standar Nasional Indonesia:
1. 03-2583-1989 aluminium lembaran bergelombang untuk atap dan dinding
11
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
2. 07-0417-1989 ekstrusi aluminium paduan
3. 03-0573-1989 jendela aluminium paduan
4. 07-0603-1989 aluminium ekstrusi untuk arsitektur
5. 07-0733-1989 ingot aluminium primer
6. 07-0734-1989 aluminium ekstrusi untuk arsitektur, terlapis bahan anodisasi
7. 07-0828-1989 ingot aluminium sekunder
8. 07-0829-1989 ingot aluminium paduan untuk cor
9. 07-0851-1989 plat dan lembaran aluminium
10. 07-0957-1989 aluminium foil dan paduannya
11. 04-1061-1989 kawat aluminium untuk penghantar listrik
Terdapat 84 produk aluminium yang terdaftar dalam Sistem Informasi
Standar Nasional Indonesia, berupa aluminium murni dan paduannya, senyawa
aluminium, bahkan petunjuk teknis pembuatan aluminium dan aplikasinya juga
merupakan produk terdaftar di SNI.
12
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
BAB V
SIFAT MEKANIK
Sifat mekanik bahan aluminium murni dan aluminium paduan dipengaruhi oleh
konsentrasi bahan dan perlakuan yang diberikan terhadap bahan tersebut.
A. Tahan Korosi
Aluminium terkenal sebagai bahan yang tahan terhadap korosi. Hal ini disebabkan
oleh fenomena pasivasi, yaitu proses pembentukan lapisan aluminium oksida di
permukaan logam aluminium segera setelah logam terpapar oleh udara bebas.
Lapisan aluminium oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh. Namun,
pasivasi dapat terjadi lebih lambat jika dipadukan dengan logam yang bersifat
lebih katodik, karena dapat mencegah oksidasi aluminium.
B. Kekuatan tarik
. Kekuatan tensil pada aluminium murni pada berbagai perlakuan umumnya
sangat rendah, yaitu sekitar 90 MPa, sehingga untuk penggunaan yang
memerlukan kekuatan tensil yang tinggi, aluminium perlu dipadukan. Dengan
dipadukan dengan logam lain, ditambah dengan berbagai perlakuan termal,
aluminium paduan akan memiliki kekuatan tensil hingga 580 MPa (paduan
7075).
C. Kekerasan
13
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
Kekerasan bahan aluminium murni sangatlah kecil, yaitu sekitar 65 skala Brinnel,
sehinggadengan sedikit gaya saja dapat mengubah bentuk logam. Untuk kebutuhan aplikasi
yang membutuhkan kekerasan, aluminium perlu dipadukan dengan logam lain dan/atau
diberi perlakuan termal atau fisik. Aluminium dengan 4,4% Cu dan diperlakukan quenching,
lalu disimpan pada temperatur tinggi dapat memiliki tingkat kekerasan Brinnel sebesar 135.
D. Ductility
Aluminium murni memiliki ductility yang tinggi. Aluminium paduan memiliki
ductility yang bervariasi, tergantung konsentrasi paduannya, namun pada umumnya
memiliki ductility yang lebih rendah dari pada aluminium murni, karena ductility
berbanding terbalik dengan kekuatan tensil, serta hampir semua aluminum paduan
memiliki kekuatan tensil yang lebih tinggi dari pada aluminium murni.
E. Konduktor Panas yang Baik
Aluminium juga merupakan konduktor panas dan elektrik yang baik. Jika
dibandingkandengan massanya, aluminium memiliki keunggulan dibandingkan dengan
tembaga, yang saat ini merupakan logam konduktor panas dan listrik yang cukup baik,
namun cukup berat.
14
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
BAB VI
PENGARUH UNSUR PADUAN
A. Silikon (Si)
Silikon merupakan unsure paduan yang paling umum digunakan pada proses
peengecoran, terutama untuk Al-Si komersial. Berdasarkan standar JIS, kandungan
silikon dapat mencapai 5-14%. Fungsi silikon adalah untuk meningkatkan
karakteristik coran. Atau dengan kata lain, penambahn silicon pada aluminium murni
akan meningkatkan mampu alir dan mengurangi terjadinya efek hot shortness pada
hasil coran. Hal ini merupakan factor terpenting dalam pengecoran paduan
aluminium-silikon.
B. Tembaga (Cu)
Kandungan tembaga pada paduan aluminium AC4B berkisar 2-4%.
Kebenaran unsur tembaga pada paduan aluminium silikon, berfungsi untuk
meningkatkan kekuatan tanpa harus kehilangan sifat mampu cor nya. Semakin banyak
kadar tembaga yang ditambahkan, maka akan semakin banyak jumlah fasa yang
terbentuk, sehingga sifat kekerasan dan kekuatan paduana kan semakin meningkat
pula.
C. Besi (Fe)
Besi merupakan pengotor (impurity) yang paling sering ditemukan di dalam
aluminium. Kandungan unsur besi pada paduan AC4B harus dijaga agar tidak
melebihi 0.8% dari jumlah berat paduan. Besi memiliki kelarutan yang cukup tinggi
15
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
pada aluminium cair, dan mudah sekali larut pada seluruh fasa aluminium cair.
Penambahan besi pada aluminium akan meningkatkan ketahanan hot tear dan
menurunkan kecenderungan penempelan atau persambungan dengan cetakan die
casting. Unsur yang secara alami sebagai pengotor pada aluminium ini dala jumlah
kecil juga akan mengurangi kecenderungan retak panas (hot cracking) dalam
pengecoran. Akan tetapi, adanya kadar besi pada paduan yang berlebihan secara
substansial yang kemudian membentuk kristal FeSiAl₅ akan menurunkan sifat
keuletan dan ketahanan korosi paduan Al-Si dan mengakibatkan struktur butir yang
kasar.
D. Magnesium (Mg)
Magnesium adalah basis untuk kekuatan dan kekerasan dalam perlakuan panas
paduan Al-Si dan pada umumnya digunakan dalam paduan kompleks Al-Si yang
mengandung tembaga, nikel dan unsur-unsur lainnya. Dalam pemaduan di
pengecoran, pada umumnya magnesium memiliki rentang dari 4-10%. Pada paduan
AC4B, kandungan magnesium dijaga agar tidak melebihi 0.5%. Fase penguat
(hardening phase) Mg-Si akan berguna pada kadar sekitar 0.7% Mg, lebih darii tu
maka efek penguatannya tidak terjadi.
Peranan magnesium dalam paduan aluminium silikon ini serupa dengan
tembaga, yaitu berpengaruh dalam peningkatan kekuatan korosi, tetapi mengurangi
sifat mampu cor sehingga jumlahnya harus dibatasi.
E. Seng (Zn)
Tidak ada keuntungan teknis yang pasti dapat dicapai dengan penambahan
seng, akan tetapi apabila digunakan bersama dengan tembaga dan atau magnesium,
penambahn seng menghasilkan komposisi heta-treatable dan aging natural yang unik.
Seng juga pada umumnya digunakan pada komposisi pengecoran gravity casting dan
die casting dari material scrap. Kandungan seng dalam paduan AC4B dibatasi hingga
0.1%.
F. Mangan (Mn)
Pada kondisi dan aplikasi normal, mangan merupakan penotor dalam
komposisi coran, sehingga harus dikendalikan agar tetap rendah dalam proses gravity
casting. Mangan tidak memberikan efek yang signifikan pada coran paduan
16
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
aluminium yang tidak dilakukan work hardening. Beberapa penelitian menunjukan
bahwa fraksi volume yang tinggi dari MnAl₆ pada paduan aluminium yang
mengandung lebih dari 0.5% Mn menunjukkan pengaruh yang menguntungkan pada
mutu internal dari coran.
G. Nikel (Ni)
Keberadaan nikel bersama dengan tembaga dalam paduan aluminium silikon,
berperan untuk mempertahankan sifat-sifat paduan pada kenaikan termperatur. Nikel
memiliki kelarutan padat yang tidak mencapai 0.04% selebihnya akan menghasilkan
fasa intermetalik, yang umumnya berkombinasi dengan unsur besi. Nikel juga
berpengaruh dalam mereduksi koefisien ekspansi termal.
H. Titanium (Ti)
Merupakan unsur minor pada paduan aluminium AC4B. Titanium digunakan
sebagai penghalus butir (grain refiner) padapaduan aluminium hasil pengecoran.
Apabila digunakan tanpa kandungan boron, pengaruh titanium akan berkurang denagn
meningkatnya holding time dari cairan aluminium atau akibat proses peleburan
kembali. Titanium akan berkurang denagn meningkatnya holding time dari cairan
aluminium atau akibat proses peleburan kembali.
17
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
BAB VII
APLIKASI DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
Beberapa penggunaan aluminium antara lain:
1. Sektor industri otomotif, untuk membuat bak truk dan komponen kendaraan
bermotor.
2. Untuk membuat badan pesawat terbang.
3. Sektor pembangunan perumahan;untuk kusen pintu dan jendela.
4. Sektor industri makanan ,untuk kemasan berbagai jenis produk.
5. Sektor lain, misal untuk kabel listrik, perabotan rumah tangga dan barang kerajinan.
6. Membuat termit, yaitu campuran serbuk aluminium dengan serbuk besi (III)
oksida,digunakan untuk mengelas baja ditempat, misalnya untuk menyambung rel
kereta api.
Beberapa senyawa Aluminium juga banyak penggunaannya, antara lain:
1. Tawas (K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O)
Tawas mempunyai rumus kimia KSO4.AL2.(SO4)3.24H2O. Tawas digunakan untuk
menjernihkan air pada pengolahan air minum.
2. Alumina (Al2O3)
Alumina dibedakan atas alfa0allumina dan gamma-allumina. Gamma-alumina
18
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
diperoleh dari pemanasan Al(OH)3 di bawah 4500C. Gamma-alumina digunakan
untuk pembuatan aluminium, untuk pasta gigi, dan industri keramik serta industri
gelas.
3. Pada aluminium murni dijadikan Aluminium Foil yang merupakan 99%
Aluminium
4. Pada Paduan Alumnium Al-Cu-Li digunakan sebagai bahan pembuat tangki bakar
yang tahan akan panas pada pesawat ulang-alik milik NASA
5. Alumnium yang diperkeras mampu dijadikan uang logam, tapi saat ini masih sulit
dicari bahan paduan apa yang dipadukan dengan aluminium untuk mendapatkan uang
logam Velg Mobil Alumnium yang dipadukan dengan magnesium m atau silikon atau
keduanya akan menhasilkan Velg mobil, dengan cara Ekstrusi atau dicor.
BAB VIII
STUDI KASUS
Dalam pembahasan studi kasus, terdapat sebuah masalah yang dapat dianalisis yaitu
mengenai modifikasi paduan aluminium tuang AC4B.
Permasalahan :
Paduan aluminium tuang AC4B merupakan jenis paduan aluminium silikon
hipoeutektik sistem Al-Si-Cu. Karena karakteristiknya yang baik sehingga paduan aluminium
tuang AC4B ini cukup banyak digunakan oleh industri otomotif sebagai material dasar untuk
pembuatan komponen otomotif khususnya cylinder head dengan proses pengecoran.
Namun, ada permasalahan yang dihadapi oleh industri olomotif berkaitan dengan
produk cor yang dihasilkan dari proses pengecoran paduan aluminium tuang AC4B tersebut.
Permasalahan yang dialami oleh industri otomotif tersebut yaitu sering terjadinya
kegagalan (reject) pada produk cor. Kegagalan yang terjadi misalnya seperti misrun, sifat
mekanik rendah, serta banyaknya jumlah porositas pada produk cor.
Solusi :
Dari permasalahan tersebut maka dilakukanlah penambahan unsur stronsium (Sr) dalam
jumlah kecil kedalam paduan aluminium tuang AC4B yang bertujuan untuk
meningkatkan sifat fluiditas, meningkatkan sifat mekanis, serta menurunkan jumlah
19
Aluminium dan PaduannyaD3 Teknik Mesin-PLN FTI ITS
2013
porositas. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa dengan penambahan 0.012 wt. % Sr
pada paduan aluminium tuang AC4B akan :
a. menurunkan nilai kekerasan cylinder head sebagai akibat laju pendinginan yang
lambat sehingga terjadi peningkatan jumlah dan ukuran porositas, namun
meningkatkan nilai kekerasan sampel uji tarik sebagai akibat laju pendinginan
yang lebih cepat sehingga pembentukan porositas lebih sedikit dan ukuran
porositas pun lebih kecil,
b. meningkatkan nilai kekuatan tarik dan nilai fluiditas,
20