Rudiyansah 0806331973

April 25th, 2011

Pengaruh Kecepatan Pendinginan Terhadap Sifat Mekanis Hasil Coran

Alumunium

Paper ini membahas pengaruh kecepatan pendinginan/solidifikasi terhadap

pembentukan gas porosity yang berimplikasi tehadap sifat mekanis benda hasil

coran Alumunium. Empat buah kondisi pendinginan yang berbeda diamati pada

sampel paduan Alumunium A356 (Al-Si).

Pada proses pendinginan dengan kecepatan pendinginan yang berbeda,

pembentukan gas porosity pada paduan Al A356 disebabkan adanya gas Hidrogen

selama proses pendinginan hasil pengecoran. Pori/ gas porosity tidak terbentuk

ketika benda coran mengalami pembekuan, karena kelarutan Hidrogen lebih

rendah dalam keadaan padatan/pendinginan dibandingkan dengan keadaan cairan/

Alumunium cair. Laju pelepasan panas selama proses pendinginan benda coran

paduan Al A356 menentukan kekuatan paduan. Jika laju pendinginan relatif

cukup tinggi, maka pori/gas porosity yang terbentuk berukuran kecil namun

jumlahnya banyak. Jika laju pendinginan relatif rendah, maka ukuran pori/gas

porosity yang terbentuk berukuran besar namun jumlahnya sedikit.

Komposisi paduan Al A356 yang digunakan sebagai objek pengujian dari

pengaruh kecepatan pendinginan terhadap sifat mekanis benda hasil coran Al

mengandung 6.5-7.5% Si, 0.1% Cu, 0.3-0.4% Mg, 0.05% Mn, 0.12% Fe, 0.05%

Zn, 0.20% Ti, dan 0.15% kandungan lainnya.

Tabel 1. Sampel paduan Alumunium A356 yang digunakan pada percobaan dengan nomor ID

yang bersesuaian dengan laju pendinginan.

Rudiyansah 0806331973

April 25th, 2011

Hasil

Gambar mikrograph dari keempat sampel paduan Al dengan pembesaran 50x.

Dari gambar terlihat bahwa paduan dengan kecepatan pendinginan yangtercepat

mengandung pori berukuran kecil namun berjumlah banyak dibandingkan dengan

sampel yang mengalami pendinginan dengan kecepatan yang lebih rendah.

Dengan menurunnya laju pendinginan, ukuran pori meningkat namun frekuensi

pembentukan pori menurun. Pada gambar mikrograph pun tertera dendrite cell.

Dendrite cell ditandai dengan wilayah putih yang diapit oleh partikel Silikon

eutectic. Perlu diperhatikan bahwa penurunan kecepatan pendinginan

menyebabkan ukuran dendrite cell meningkat.

Gambar 1 : Mikrograph dari keempat sampel paduan Al A356, dengan variasi laju pendinginan

yang berbeda, pada pembesaran 50x menunjukan gas porosity dan dendrite cell

Pada gambar 2 menunjukan mikrograph sampel yang diambil dengan pembesaran

500x. Pada gambar 2 terlihat partikel Silikon eutektik dan partikel fasa konstituen.

Partikel silikon eutektik dikenali dengan warnanya yang lebih gelap dan

kecenderungan membentuk gabungan bersama dengan partikel silikon yang

Rudiyansah 0806331973

April 25th, 2011

lainnya untuk membentuk pita/bands. Pada laju pendinginan yang tinggi, partikle

silikon eutektik berkontribusi terhadap karakteristik coran paduan. Jika

pendinginan berjalan lambat, partikel silikon eutektik akan membesar dan

berbentuk seperti jarum, melemahkan sifat mekanis logam. Partikel silikon

eutektik lebih sering muncul dibandingkan partikel fasa konstituen, yang ditandai

dengan warna yang lebih terang. Partikel fasa konstituen, campuran [AlFeSi],

terbentuk selama pendinginan dan mempengaruhi sifat plastis paduan. Partikel

fasa konstituen [AlFeSi], sama seperti partikel silikon eutektik, mampu

melemahkan sifat mekanis paduan Al-Si jika logam coran didinginkan dengan

laju pendinginan yang lambat.

Gambar 2: Mikrograph dari empat paduan Al A356 dengan 500x pembesaran, dengan variasi laju

pendinginan yang berbeda menunjukan partikel silikon eutektik dan partikel fasa konstituen

Pembahasan

Pendinginan paduan Al-Si pada laju pendinginan yang lebih cepat lebih

diinginkan karena mampu meningkatkan kekuatan material. Meskipun laju

pendinginan yang tinggi menyebabkan pembentukan gas porosity meningkat,

Rudiyansah 0806331973

April 25th, 2011

namun ukuran gas porosity yang terbentuk lebih kecil dibandingkan pada

pendinginan dengan laju pendinginan yang lebih lambat. Pori yang lebih kecil

hanya menyita area irisan yang lebih sedikit dibandingkan dengan pori yang

berukuran lebih besar, sehingga pori yang lebih kecil mampu menopang beban

yang lebih berat. Laju pendinginan yang cepat menghasilkan partikel [AlFeSi],

sama seperti gas porosity, mempengaruhu sifat mekanis material. Partikel

[AlFeSi] yang lebih kasar (dan partikel silikon eutektik) melemahkan struktur

paduan karena sifat alaminya yang brittle. Dengan meningkatkan laju

pendinginan, nilai kekerasan partikel fasa konstituen meningkat, lebih lanjut

menguatkan paduan.

Pada pembesaran yang lebih besar, mikrograph yang didapat mampu menunjukan

partikel fasa konstituen yang terbentuk pada kondisi pendinginan, dibandingkan

dengan pembesaran yang relatif lebih rendah.

Referensi :

1.Aluminum Alloy Capabilities, [Online], Copyright 2001, Available:

http://www.hitchcockusa.com/engineering/aluminum.html.

2.CSD: Tech Articles: A Guide to Aluminum Casting Alloys, [Online], Available:

http://www.castingsource.com/tech_art_guide1.asp

3.Aluminum Alloys – Effects of Alloying Elements, [Online], 24 January 2005-last

update, Available: http://www.key-to-metals.com/Article55.htm.

4.Alum-Alloy: Specs, [Online], Copyright 1999, Available:

http://www.alumalloy.com/specs.html.

5.Kammer, C., 1999, Aluminum Handbook, Vol. 1, Aluminum-Verlag,

Dusseldorf, Germany.