BAB IPendahuluan1.1 Latar BelakangKebututuhan teknologi material belakangan ini mengarah kepada pengembangan material ringan dan kuat, dengan mampu bentuk yang tinggi, dan komposisi kimia yang sederhana. Hal in dipicu oleh meningkatnya harga bahan bakar dan keterbatasan persedian logam. Keterbatasan persediaan logam memicu penghematan penggunaan logam, sehingga cara pemaduan logam untuk meningkatkan kekuatannya pada saat ini menjadi kurang efektif. Salah satu dari sekian banyak bahan non ferrous yang mempunyai banyak penggunaan adalah aluminum. Aluminum sudah banyak dipergunakan dalam bidang industri dan transportasi karena memiliki banyak sifat yang menguntungkan serta teknologi pengolahan yang ekonomis, hal tersebut menyebabkan aluminum memiliki penggunaan yang semakin luas. Penggunaan aluminum yang sering dijumpai di pasaran adalah dalam bentuk paduan.Sebagai tambahan terhadap kekuatan mekaniknya, aluminum dapat dipadukan dengan Cu, Mg, Si, Mn, Ni dan sebagainya, secara sendiri-sendiri maupun bersama-sama. Hal ini dapat memberikan sifat-sifat yang menguntungkan sebagai contoh diantaranya, yaitu : meningkatkan kekerasan, benda bertambah ringan, ketahanan terhadap beban impak, tahan aus, koefisien muai yang rendah dan sebagainya.Kekuatan paduan aluminum yang berkisar antara 83-310 Mpa dapat ditingkatkan melalui beberapa cara, yaitu : menambahkan unsur paduan, pengerjaan dingin dan heat treatment sehingga dapat diperoleh paduan aluminum dengan kekuatan melebihi 700 Mpa (B.H. Amstead : 1995). Di pasaran dapat diperoleh dengan mudah paduan aluminum dalam berbagai bentuk, antara lain bentuk pelat dan lembaran. Hampir semua paduan aluminum adalah mampu bentuk (wrought alloys) sehingga dapat ditempa, dibentuk sambil dirol, diregang dan dicetak-tekan.Pada proses industri aluminum hasil pengerjaan dingin memberikan dampak berkurangnya deformasi plastis karena mengalami pengerasan regangan (strain hardening). Sehingga pada pengerjaan berikutnya aluminum menjadi keras, kurang ulet sehingga memerlukan lebih banyak daya untuk pembentukan selanjutnya dan besar kemungkinan terjadi retak. Oleh karena itu, si klus pengerjaan dingin (cold working) dilanjutkan annealing rekristalisasi banyak digunakan untuk membantu proses produksi. Dengan annealing rekristalisasi maka pengerasan regangan dapat hilang seiring terbentuknya butir-butir baru sekaligus menaikkan keliatan bahan (Van Vlack : 1992).Berdasarkan uraian di atas, maka dalam penelitian ini penulis memilih material paduan aluminium (Al -Fe) bentuk pelat hasil proses pembentukan yang banyak beredar di pasaran dan dengan cara perlakuan panas annealing untuk 3 mengetahui sejauh mana pengaruh sebelum dan sesudah mengalami annealing pada sifat fisis dan mekanisnya.

1.2 TujuanMahasiswa manpu menganalisa hasil uji tarik beberapa jenis logam sebagia respon mekanis terhadap deformasi dari luar dan manpu menganalisis karakteristik perpatahan yang dihasilkan.

BAB II TEORI DASAR2.1 Landasan TeoriLandasan teori Surdia (2009), aluminum ditemukan oleh Sir Humphrey Davy padaoleh H. C.Oersted tahun 1825. Secara industri tahun 1886, Paul heroult dierancis dan C. M. Hall di Amerika Serikat secara terpisah telahmemperoleh logam aluminum dari alumina dengan cara elektrolisa dari garamnya yang terfusi. Sampai sekarang proses Heroult Hall masih dipakai untuk mereduksi aluminum.Pemakaian aluminum semakin meluas akhirakhir ini karena beberapa faktor yang menguntungkan baik produsen maupun konsumen, antara lain karena ringan dan kuat, konduktifitas yang baik, daya hantar listrik yang cukup tinggi, reflektor yang baik dan juga dapat dilakukan hampir semua perlakuan permukaan, tidak bersifat magnetik, tidak memercik dan tidak bersifat racun. Aluminum diproduksi dengan cara mereduksi aluminum klorida. Bahan baku pengolahan aluminum adalah bauksit, yang terdiri dari : 60 % Alumina / Aluminum Oksida ( Al2O3 ). 34 % Oksida besi ( FeO3 ) 2,5 % Oksida Titan ( TiO2 ) 3,2 % Asam Keizel Anhydriet ( SiO2 )Bijih bauksit didapat dalam bentuk batu kecil dengan warna merah tua dan mengandung air sampai 30 %. Pengolahan Al2O3 menjadi aluminum menggunakan oven elektrolis yaitu proses dimana tanah aluminum bersama soda dicairkan dibawah tekanan pada suhu 160 C dan terjadi persenyawaan aluminum dan sodanya ditarik sehingga berubah menjadi oksida aluminum yang masih mempunyai titik cair tinggi (2200 C), titik cair turun menjadi sebesar 1000 C jika dicampur kriolit, proses cair oksida aluminum yang terjadi dalam sebuah dapur listrik yang terdiri atas sebuah bak baja plat, di bagian dalam dilapisi dengan arangmurni, dan diatasnya terdapat batang - batang arang yang dicelupkan kedalam campuran tersebut.Arus listrik yang mengalir akan mengangkat kriolit menjadi cairoleh panas yang terjadi karena arus listrik yang mengangkat dalam cairan kriolit tersebut adalah sebagai bahan pelarut untuk oksida aluminum. Al didapat dalam keadaan cair dengan elektrolisa, umumnya mencapai kemurnian 99,85 % berat. Dengan dielektrolisa kembali dapat dicapai kemurnian 99,99 %.Aluminum mempunyai sifat fisik hantaran listrik yang tinggi sepertiterlihat pada tabel 2.1. Hantaran listrik aluminum kirakira 65 % dari hantaran listrik tembaga, tetapi massa jenisnya kira kira sepertiganya sehingga memungkinkan untuk memperluas penampangnya. Oleh karena itu aluminum dapat digunakan untuk kabel tenaga. Ketahanan korosi berubah menurut kemurniannya, pada umumnya untuk kemurnian 99,0 % atau di atasnya dapat dipergunakan di udara dan tahan dalam waktu bertahuntahun.2.2 sifat fisik dan mekanik pada aluminium2.1 Sifat fisik aluminiumAluminum mempunyai sifat fisik hantaran listrik yang tinggi sepertiterlihat pada tabel 2.1. Hantaran listrik aluminum kirakira 65 % darihantaran listrik tembaga, tetapi massa jenisnya kira kira sepertiganyasehingga memungkinkan untuk memperluas penampangnya. Oleh karenaitu aluminum dapat digunakan untuk kabel tenaga. Ketahanan korosiberubah menurut kemurniannya, pada umumnya untuk kemurnian 99,0 %atau di atasnya dapat dipergunakan di udara dan tahan dalam waktubertahuntahun.Tabel 2.1 sifat-sifat fisik aluminiumNama, Simbol, dan NomorAluminium, Al, 13

Sifat Fisik

WujudPadat

Massa jenis2,70 gram/cm3

Massa jenis pada wujud cair2,375 gram/cm3

Titik lebur933,47 K, 660,32 oC, 1220,58 oF

Titik didih2792 K, 2519 oC, 4566 oF

Kalor jenis (25 oC)24,2 J/mol K

Resistansi listrik (20 oC)28.2 n m

Konduktivitas termal (300 K)237 W/m K

Pemuaian termal (25 oC)23.1 m/m K

Modulus Young70 Gpa

Modulus geser26 Gpa

Poisson ratio0,35

Kekerasan skala Mohs2,75

Kekerasan skala Vickers167 Mpa

Kekerasan skala Brinnel245 Mpa

2.2Sifat mekanik aluminiumUntuk sifat mekanik sendiri seperti terlihat pada tabel 2.2 tergantung dari seberapa besar kemurnian aluminum itu sendiri, karenauntuk mendapatkan aluminum dengan kekuatan mekanik yang baik, dapat menambahkan unsur logam lain sebagai paduannya, antara lain : Cu, Mg,Zn, Si, Mn, Ni dan sebagainya baik secara satu persatu maupunersamasama. Berikut adalah tabel sifat sifat mekanis dan fisisaluminum.Table 2.2 sifat mekanik aluminium

Sifat Mekanik AluminiumSifat teknik bahan aluminium murni dan aluminium paduan dipengaruhi oleh konsentrasi bahan dan perlakuan yang diberikan terhadap bahan tersebut. 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.

2.3 Paduan AluminumPaduan aluminum diklasifikasikan dalam berbagai standar olehberbagai negara di dunia. Saat ini klasifikasi yang sangat terkenal dansempurna adalah standar Aluminum Association di Amerika (AA) yangdidasarkan atas standar terdahulu dari Alcoa (Aluminum Company ofAmerica) antara lain sebagai berikut:1. Al Cu dan Al Cu MgDalam diagram fasa Al-Cu yang ditunjukkan pada gambar 2.1perlakuan panas dan pengerasan paduan alumunium dapat dilakukandi sistem antara Al dan CuAl2, larutan padat alfa di daerah sisi Al padatemperatur tinggi merupakan larutan padat dari berbagai komponenkedua, yang kelarutannya menurun kalau temperatur diturunkan. Bagipaduan yang mempunyai diagram fasa seperti itu kalau paduan padakomposisi tertentu misalnya 4 % Cu-Al, didinginkan dari larutan padatyang homogen sampai pada temperatur memotong kurva kelarutan unsur kedua dimana konsentrasinya mencapai jenuh. Selanjutnyadengan pendinginan yang lebih jauh pada keadaan mendekatikeseimbangan, fasa kedua akan terpresipitasikan. Konsentrasi darilarutan dapat berubah tergantung pada kurva kelarutan, dan padatemperatur biasa merupakan suatu campuran antara larutan padat yang jenuh dan fasa kedua. Presipitasi tersebut memerlukan keadaantransisi dari atom yaitu difusi, yang memerlukan pula waktu yangcukup.Kalau material didinginkan dengan cepat dari larutan padatyang homogen pada temperatur tinggi, yaitu dengan pencelupandingin, keadaan pada temperatur tinggi itu dapat dibawa ketemperatur yang biasa.Operasi ini dinamakan perlakuan pelarutan.

Gambar 2.1 Diagram fasa Al - CuSebagai paduan coran dipergunakan paduan yang mengandung 4 5 % Cu. Ternyata dari fasanya paduan ini mempunyai daerah pembekuan yang luas, penyusutan yang besar,resiko besar pada kegetasan panas dan mudah terjadi retakan pada coran. Adanya Si sangat berguna untuk mengurangi keadaan itu dan penambahan Ti sangat efektif untuk memperhalus butir.Sebagai paduan Al Cu Mg paduan yang mengandung 4 % Cu dan 0,5 % Mg dapat mengeras dengan baik dalam beberapa hari oleh penuaan pada temperatur biasa setelah pelarutan, paduan ini ditemukan oleh A. Wilm dalam usaha mengembangkan paduan Al yang kuat yang dinamakan duralumin. Paduan yang mengandung Cu mempunyai ketahanan korosi yang rendah, jadi apabila ketahanan korosi yang khusus diperlukan permukaannya dilapisi dengan Al murni atau paduan Al yang tahan korosi yang disebut plat alklad. Aplikasi paduan ini adalah pada bahan pesawat terbang.2. Paduan Al MnMn adalah unsur yang memperkuat Al tanpa mengurangiketahanan korosi dan dipakai untuk membuat paduan yang tahankorosi. Contoh paduan ini adalah Al 1,2% Mn, Al 1,2% Mn 1,0%Mg. Dalam diagram fasa Al Mn yang terdapat pada gambar 2.2 yangada dalam keseimbangan dengan larutan padat Al adalah Al6Mn.

Gambar 2.2 diagram fasa Al-Mn

3. Paduan AlSiDalam diagram fasa dari sistem paduan Al Si terlihat padagambar 2.3 ini adalah tipe eutektik yang sederhana yang mempunyai titik eutektik pada 577 0C, 11,7 % Si, larutan padat terjadi pada sisi Al,karena batas kelarutan padat sangat kecil maka pengerasan penuaansukar diharapkan. Kalau paduan ini didinginkan pada cetakan logam,setelah cairan logam diberi natrium flourida kira kira 0,05 - 1,1 %,tampaknya temperatur eutektik meningkat kira kira 15 0C, dankomposisi eutektik bergeser ke daerah kaya Si kira kira pada 14 %.Hal ini biasa terjadi pada paduan hipereuektik seperti 11,7 14 % Si,Si mengkristal sebagai kristal primer, tetapi karena perlakuan yangdisebut di atas Al mengkristal sebagai kristal primer dan struktureutektiknya menjadi sangat halus. Ini dinamakan struktur yangdimodifikasi. Sifat sifat mekaniknya sangat diperbaiki, fenomena iniditemukan oleh A. Pacs tahun 1921 dan paduan yang telah diadakanperlakuan tersebut dinamakan silium.

Gambar 2.3. Diagram fasa Al Si

Paduan AlSi sangat baik kecairannya, yang mempunyai permukaan bagus sekali, tanpa kegetasan panas dan sangat baik untuk paduan coran. Sebagai tambahan ia mempunyai ketahanan korosi yang tinggi, sangat ringan, koefesien pemuaian yang kecil dan sebagai penghantar yang baik untuk listrik dan panas. Karena mempunyai kelebihan tersebut, paduan ini sangat banyak dipakai.Paduan Al12 % Si sangat banyak dipakai untuk cor cetak.Tetapi dalam hal ini modifikasi tidak perlu dilakukan.Sifat sifat silumin sangat diperbaiki oleh perlakuan panas dan sedikit diperbaikioleh unsur paduan.Paduan Al Si juga banyak dipakai sebagai elektroda untuk pengelasan yaitu terutama yang mengandung 5 % Si.4. Paduan Al MgDalam paduan biner Al Mg satu fasa yang ada dalamkeseimbangan dengan larutan padat Al adalah larutan padat yangmerupakan senyawa antar logam yaitu Al3Mg2.Sel satuannyamerupakan hexagonal susunan rapat tetapi juga ada sel satuannyamerupakan kubus berpusat muka rumit.Dapat dilihat pada gambar2.4.diagram Al-Mg untuk titik eutektiknya adalah 450 oC, 35 % Mgdan batas kelarutan padatnya pada temperatur eutektik adalah 17,4 %Mg, yang menurun pada temperatur biasa kira kira 1,9 % Mg, jadikemampuan penuaan dapat diharapkan. Secara praktis penambahanMg tidaklah banyak, pengerasan penuaan yang berarti tidakdiharapkan. Senyawa beta mempunyai massa jenis yang rendah danmudah teroksidasi, oleh karena itu biasanya ditambahkan sedikit fluxdari Be, sebagai contoh 0,004 %.

5. Paduan AlSiMg Pada paduan ini kalau sedikit Mg ditambahkan kepada Alpengerasan sangat jarang terjadi, tetapi apabila secara simultan mengandung Si, maka dapat dikeraskan dengan penuaan perlakuan panas setelah perlakuan pelarutan. Pada gambar 2.5 menunjukkan diagram fasa paduan Al-Mg2Si yang berasal dari kelarutan yang menurun dari Mg2Si terhadap larutan padat Al dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah.

Gambar 2.5. Diagram fasa biner semu dari paduan AlMg2Si

Paduan dalam sistem ini mempunyai kekuatan kurang sebagai bahan tempaan dibandingkan dengan paduanpaduan lainnya, tetapisangat liat, sangat baik mampu bentuknya untuk penempaan, ekstrusi dan sebagainya dan sangat baik untuk mampu bentuk yang tinggipada temperatur biasa. Mempunyai mampu bentuk yang baik padaekstrusi dan tahan korosi.Karena paduan dalam sistem ini mempunyai kekuatan yang cukup baik tanpa mengurangi hantaran listrik, maka banyak digunakan untuk kabel tenaga.Dalam hal ini pencampuran Cu, Fe dan Mn perlu dihindari karena unsur unsur itu menyebabkan ketahanan listrik menjadi tinggi.

6. Paduan AlMgZnDalam digram fasa paduan ini yang terdapat pada gambar 2.6tersebut, aluminum menyebabkan keseimbangan biner semu dengansenyawa antar logam MgZn2, dan kelarutannya menurun apabilatemperatur turun.

Gambar 2.6. Diagram fasa biner semu dari paduan Al-MgZn2Paduan ini dapat dibuat keras sekali dengan penuaan setelah perlakuan pelarutan. Tetapi sudah sejak lama tidak dipakai karena mempunyai sifat getas terhadap retak korosi tegangan.

BAB IIIPembahasan3.1Paduan Aluminium 2024 T3(paduan Al-Cu)Paduan Seri 2XXX. Unsur pemadu utama adalah copper (Cu), tetapi magnesium, silikon dan mangan juga ditambahkan pada paduan ini. Salah satu paduan yang penting pada kelompok ini adalah Al 2024. Paduan 2024 diperkuat dengan solid solution and precipitation strengthening, Paduan 2024-T3 memiliki kekuatan tarik sekitar 400 MPa, sedangkan pada kondisi T6 sekitar 440 MPa. Paduan ini banyak dipakai pada struktur pesawat terbang terutama untuk skin dan rivet. Sedangkan paduan dengan kadar Cu dinaikkan menjadi 4,5% dan Mg menjadi 1,5% sering dinamakan paduan 2024 yang nama lama disebut duralumin super. Paduan aluminium 2024 yang ada berasal dari proses pengerjaan yang dilakukan dengan mengkondisikan T3 sehingga menjadi paduan Al 2024-T3. dalam hal ini material dipanaskan antara 900-10500F tergantung dari paduannya dan kekuatan paduannya tergantung pada pemanasan, quenching dan arifticial aging.Al-Cu dan Al-Cu-Mg Mempunyai kandungan 4% Cu dan 0,5% Mg untuk menambah kekuatan paduan mampu mesin yang baik serta dipakai pada bahan pesawat terbang.Memiliki sifat-sifat: 1. Mampu menahan kekuatan tarik yang tinggi. 2. Memiliki fracture toughness yang baik. 3. Memiliki perambatan retak yang lambat. 4. Fatigue life baik. 5. Aplikasi untuk struktur pesawat.6. manpu las yang kurang

Gambar specimen paduan aluminium tipe 2024 T3 sebelum ditarik

Gambar specimen paduan tipe 2024 T3 sesudah ditarik

3.1.1uji tarik pada aluminium 2024 T3Width (mm)Thickness (mm)Laod at Max Load (kgf)Stress at Max Load (kgf/mm2)Stress at offset Yieldi(kgf/mm2)% strain at Auto Break(%)

12.6601.540834.89743.28526.99318.891

3.1.2 Diagram aluminium paduan 2024 T3

3.1.3 Struktur mikro Aluminium paduan 2024 T3

2024 T3 ETSA H3PO4 10%Yang warna hitam = presipitat, yang berwarna putih = Alfa3.1.4 Aplikasi Aluminiun 2024 T3 Pada sayap pesawat terbang Skin pesawat terbang Roda gigi3.1.5 kekerasan Aluminium paduan 2024 T3 HRB = 64 HB = 110Alat yang digunakan yaitu Nikkon Elviso3.2 Paduan Aluminium tipe 7075 T62 (paduan AL-Zn)Paduan Seri 7XXX. Unsur pemandu utama paduan ini adalah Zn, disamping itu juga ditambahkan unsur lain seperti Mg, Cu, Mn dan Cr, dimana akan terbentuk senyawa metalik MgZn2yang merupakan presipitat dasar yang memperkuat paduan ini. Paduan 7075 merupakan salah satu paduan yang penting dari kelompok ini dimana kekuatan tariknya dapat mencapai 500 MPa.Paduan ini banyak digunakan pada struktur pesawat terbang.Pada pesawat terbang, front spar dibuat dari paduan aluminium type 7075, pada paduan ini memiliki ketahanan korosi disetai ketahanan terhadap bebantekan yang baik.Gambar specimen paduan aluminium tipe 7075 T62 sebelum ditarik

Gambar specimen paduan aluminium tipe 7075 T62 sesudah ditarik

3.2.1. Data uji tarik aluminium paduan tipr 7075 T6/ seri 7XXXWidth (mm)Thickness (mm)Load at Max Load (kgf)Stress at Max Load (kgf/mm2)Stress at offset Yield (kgf/mm2)% Stain at Auto Break (%)

12.4401.5401154.67760.27253.45611.947

3.2.2 Diagram aluminium paduan tipe 7075 T62/seri 7XXX

3.2.3 Struktur miko paduan aluminium tipe 7075 T62

7075 T6 ETSA KELLER

3.2.4 Aplikasi paduan aluminium tipe 7075 T62 Rangka pesawat Font spar3.2.5 Data kekerasan dari paduan aluminium tipe 7075 T62 HRB 91 HB 190

3.3 Paduan aluminiu 6061T4Paduan Seri 6XXX.Unsur pemadu utama adalah magnesium dan silikon yang membentuk senyawa intermetalik Mg2Si, yang dalam bentuk presipitat memperkuat paduan ini.Paduan 6061 merupakan salah satu kelompok yang banyak dipakai, pada kondisi T6 paduan ini mempunyai kekuatan tarik sekitar 290 MPa.Paduan ini banyak dipakai untuk stuktur-stuktur umum.Paduan Aluminium-Magnesium-Silikon termasuk dalam jenis yang dapat diperlakupanaskan dan mempunyai sifat mampu potong, mampu las dan tahan korosi yang cukup (Wiryosumarto, 2000). Jika Magnesium dan Silikon dipadukan bersama Aluminium, maka akan terbentuk Magnesium Silikat (Mg2Si), kebanyakan paduan Aluminium mengandung Si, sehingga penambahan Magnesium diperlukan untuk memperoleh efek pengerasan dari Mg2Si. Tetapi sifat paduan ini akan menjadi getas, sehingga untuk mengurangi hal tersebut, penambahan dibatasi antara 0,03% - 0,1% (Heine, 1995:320).Sifat aluminium paduan Al-Mg-Si

Gambar specimen paduan aluminium 6061 T4 sebelum ditarik

Gambar specimen paduan aluminium 6061 T4 sesudah ditarik

3.3.1 data uji tarik paduan aluminium tipe 6061 T4Width (mm)Thickness (mm)Load at Max Load (kgf)Stress at Max load(kgf/mm2Stress at offset yield(kgf/mm2% strain at Auto break (%)

12.5001.500537.77628.68115.07622.085

3.3.2 Diagram paduan aluminium tipe 6061 T4

3.3.3 Struktur Mikro paduan aluminium tipe 6061 T4

6061 T62 ETSA HF2%3.3.4 Aplikasi paduan aluminium tipe 6061 T4 Cubing hidrolik Skin bawah pesawat terbang3.3.5 Data kekerasan dari paduan aluminium tipe 6061 T4 HRE 75 HB 83

Alat digunakan pada proses uji tarik aluminium sebagai berikut

KesimpulanBerdasarkan hasil pengujian dan hasil dari data yang diperoleh maka disimpulkan bahwa1. Kekerasan yang diperoleh dari ketiga spesime adalah sebagai berikut Tipe 7075 T62 kekerasanya HRB 91 HB 190 Tipe 2024 T3 kekerasanya HRB = 64 HB = 110 Tipe 6067 T4 kekerasanya HRE 75 HB 83

2 | Page