tugas sarjana teknik material bab iii - · pdf filekompaksi dilakukan dengan memakai mesin uji...

Tugas Sarjana Teknik Material BAB III 2008 Metodologi Penelitian

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Diagram Alir Penelitian

Selesai

Penuangan Foaming Agent, Pengadukan dan tahap foaming

Analisis Hasil

Kesimpulan

Pracoba & Penentuan Parameter Eksperimen

Penyiapan Alat

Proses Pembuatan Aluminium Foam

Peleburan Aluminium

Karakterisasi Produk Aluminium Foam

Pengujian Densitas

Uji Tekan

Karakterisasi awal bahan

Penimbangan dan pencampuran bahan

Karakterisasi morfologi & distribusi sel

Pengujian Mekanik Spektroskopi Mikroskopi

XRD

Penyiapan bahan

Penyiapan Proses

Studi Literatur

Mulai

Gambar III. 1 Diagram alir eksperimen

Muhammad Fida Helmi 13703040 44


Penelitian ini dilakukan dengan serangkaian tahapan proses, agar tujuan untuk

mendapatkan kesimpulan dapat dilakukan secara sistematis. Penelitian dimulai

dengan peninjauan pustaka yang dapat mendukung dasar teori dan kerangka berpikir

awal. Setelah mendapatkan literatur yang sesuai, maka dipilihlah rute proses yang

cocok mempertimbangkan ketersedian bahan dan alat pendukung. Setelah

mendapatkan kepastian rute proses yang akan digunakan, maka selanjutnya

dilakukan pracoba untuk mendapatkan perkiraan kisaran parameter yang sesuai.

Adapun parameter utama yang akan dipelajari adalah, rasio antara campuran

foaming agent dan temperatur pencampuran foaming agent kedalam aluminium cair,

terhadap densitas; morfologi, distribusi, persen area sel; dan kemampuan penyerapan

energi mekanik.

Setelah penentuan parameter proses dilakukan, selanjutnya adalah penyiapan bahan

yang terdiri dari paduan aluminium sebagai matriks dan campuran foaming agent.

Tahapan penyiapan juga diantaranya adalah pencarian spesifikasi dan karakterisasi

bahan campuran foaming agent yang digunakan.

Proses pembuatan aluminium foam yang dilakukan merupakan rute Direct foaming-

melt based process. Rute ini dilakukan dengan melelehkan paduan aluminium,

menuangkan campuran foaming agent, pengadukan, dan pengembangan (foaming).

Karakterisasi produk Aluminium Foam dilakukan dengan pengujian densitas,

mikroskopi, spektroskopi dan pengujian mekanik. Hasil karakterisasi dari berbagai

macam metode pengujian kemudian menghasilkan data-data yang kemudian

digunakan untuk menganalisis hasil penelitian. Analisis dilakukan dengan

mempelajari hasil karakterisasi dan tinjauan pustaka sehingga dihasilkan kesimpulan

sebagai jawaban dari tujuan awal penelitian.

III.1 Pracoba dan Penentuan Parameter Eksperimen Pracoba dilakukan untuk mencoba rute proses yang paling mungkin dilakukan,

diantara berbagi rute proses produksi aluminium foam. Seperti yang telah dijelaskan

sebelumnya pada bagian tinjauan pustaka, secara komersil pembuatan aluminium

foam terdiri dari direct foam dan indirect foam. Rute proses yang dipilih nantinya

disesuaikan dengan kemudahan dan ketersedian alat serta bahan. Pracoba dilakukan

secara trial & error.



III.1.1 Rute Sintering Serbuk Gergaji Aluminium dengan Hot Compaction Pada kesempatan pertama, dilakukan rute proses pembuatan dengan men-sinter

serbuk gergaji aluminium. Limbah dari serbuk gergaji aluminium dibersihkan dari

partikel pengotor dengan meshing dan dibersihkan dari oli dan oksida dengan

menggunakan larutan pickling NaOH. Tahap sintering menggunakan hot compaction.

Serbuk gergaji aluminium yang telah bersih, dikompaksi dengan menggunakan dies

yang dilingkupi dengan komponen elemen pemanas. Pemberian tekanan saat

kompaksi dilakukan dengan memakai mesin uji bending Targronocki sementara

proses sintering dilakukan.

Rute proses pracoba pertama gagal menghasilkan aluminium foam. Hal ini

disebabkan karena ketidakmampuan komponen elemen pemanas untuk

menghasilkan temperatur sintering sebesar 5500C. Diperkirakan, perlu penghitungan

lebih lanjut jenis dan jumlah lilitan elemen pemanasnya. Setelah dilakukan perbaikan

pada komponen elemen pemanasnya, temperatur sintering yang diinginkan sebesar

5500C dapat dicapai. Akan tetapi, aluminium foam tidak juga berhasil dibuat. Serbuk

gergaji aluminium hasil pracoba, tidak mengalami difusi atau penempelan dengan

serbuk lainnya. Serbuk aluminium terlihat hangus yang diperkirakan terjadi karena

penambahan oksida. Diperkirakan, serbuk aluminium tidak dapat berdifusi dan

menempel karena tebalnya lapisan oksida pada serbuk, akibat kenaikan temperatur

pada atmosfer terbuka.

III.1.2 Rute Sintering Serbuk Gergaji Aluminium dengan Atmosfer Gas Reduktor Pada kesempatan kedua, digunakan perbaikan rute proses dengan pemakaian

atmosfer gas reduktor saat sintering berlangsung. Hal ini, merupakan usaha

perbaikan dari rute pertama, yang bertujuan mereduksi lapisan oksida yang telah ada

dan bertambah saat proses sintering terjadi.

Serbuk gergaji aluminium disiapkan seperti halnya pada rute proses pertama.

Selanjutnya dikompaksi menggunakan dies dan mesin uji bending Targronocki. Green

product yang dihasilkan dari kompaksi tanpa binder, kemudian di-sinter menggunakan

tube furnace yang dialiri gas reduktor. Gas H212%-Ar, dipilih sebagai reduktor, yaitu

gas hidrogen sebagai reduktor dan argon sebagai gas inert-nya. Temperatur

dinaikkan dari suhu kamar sampai temperatur sintering, kemudian ditahan selama



satu jam (holding time) agar proses difusi berlangsung sempurna, kemudian sampel

didinginkan dalam tungku sampai mendingin pada temperatur kamar. Temperatur

sintering yang dipakai adalah sebesar 450-5000C. Penyemburan gas reduktor

dimulai pada kenaikan T > 1500C, dan diakhiri saat penurunan temperatur T < 1500C,

karena sebelumnya telah diperkirakan bahwa proses oksidasi akan bertambah pada

T=1500C keatas.

Rute proses kedua ternyata juga tidak menghasilkan aluminium foam yang diinginkan.

Meskipun temperatur sintering dapat dicapai dan digunakan pula gas reduktor, serbuk

gergaji aluminium tidak bedifusi dan menempel dengan baik. Hasil yang didapatkan,

tidak jauh berbeda dengan rute pertama, walaupun terlihat tidak terlalu hangus

menghitam. Diperkirakan lapisan oksida masih terlalu tebal saat awal dan proses

sintering berlangsung sehingga menghambat terjadinya difusi. Artinya gas reduktor,

masih belum mampu mereduksi lapisan oksida. Setelah dilakukan pengkajian ulang

menggunakan diagram Ellingham, ternyata disosiasi oksida Al2O3 dilakukan dengan

pH2 yang relatif tinggi pada temperatur diatas 16000C. Hal ini, cukup menjelaskan

bahwa rute proses sintering menggunakan serbuk gergaji aluminium sangat sulit

untuk dilakukan, mengingat kereaktifan pembentukan lapisan oksida alumina yang

tinggi, sesuai energi bebasnya.

III.1. 3 Rute Invesment Casting dengan Menggunakan Preform Garam Pada kesempatan ketiga, digunakanlah rute invesment casting dengan menggunakan

preform garam. Rute proses ini dilakukan dengan tiga tahapan, yaitu: tahap pertama

adalah penyiapan preform (cetakan) dengan cara men-sinter bongkahan partikel

garam pada 8000C. Garam digunakan karena temperatur sinter yang relatif rendah,

namun masih diatas temperatur leleh aluminium, juga selain harganya yang murah.

Tahap kedua, dilakukan dengan melelehkan paduan aluminium sekitar 6600C,

menginfiltrasikan kedalam preform. Proses infiltrasi menggunakan bantuan gaya

gravitasi. Tahap ketiga, dilakukan dengan pelarutan preform garam sehingga

didapatkan aluminium foam bersel terbuka.

Penggunaan rute invesment casting dengan menggunakan preform garam ternyata

tidak juga dapat menghasilkan aluminium foam yang diinginkan. Hal ini dikarenakan

sulitnya mengatur bongkahan garam yang berbentuk seragam, juga menentukan

proses sintering yang tepat sehingga didapatkan preform berongga yang bagus.



Kesulitan juga terjadi saat tahap infiltrasi aluminium cair dilakukan. Bantuan gaya

gravitasi dinilai sangat kurang agar aluminium cair mengisi celah-celah preform.

Diperlukan bantuan kombinasi keadaan vakum pada preform dan penambahan

tekanan saat infiltrasi terjadi. Mengingat fasilitas tersebut sulit untuk didapatkan, maka

pembuatan aluminium foam dengan rute ini tidak bisa dilakukan.

III.1.4 Rute Direct Foaming Menggunakan CaCO3 Sebagai Foaming Agent Pada kesempatan pracoba keempat, digunakan rute direct foaming menggunakan

CaCO3 sebagai foaming agent. Rute proses ini dilakukan dengan melelehkan paduan

aluminium didalam crucible menggunakan tungku listrik. Sementara itu disiapkan

CaCO3 sebagai foaming agent dan alat pengaduk berupa mesin drill/bore tangan.

Setelah paduan aluminium meleleh seluruhnya, lalu diukur temperaturnya, maka

dituangkan foaming agent secara perlahan sambil dilakukan pengadukan dengan rpm

rendah. Setelah semua foaming agent tertuang, pengadukan dilakukan dengan

kecepatan sekitar 550 rpm.

Hasil yang didapat, ternyata tidak telalu memuaskan. CaCO3 menggumpal diatas

aluminium cair dan temperatur drop terlalu cepat sehingga proses foaming tidak

maksimal. Maka, dilakukan perbaikan dengan menambahkan serbuk aluminium

sebagai campuran foaming agent, untuk memperbaiki wettabilty aluminium cair

terhadap foaming agent. Kemudian, pelelehan paduan aluminium juga diganti

menggunakan induction furnace, agar temperature drop bisa dihindari. Hasilnya,

proses foaming pada aluminium cair dapat berjalan secara baik.

III.1. 5 Parameter Eksperimen Melalui pracoba dengan rute direct foaming menggunakan CaCO3 sebagai foaming

agent, maka kemudian ditentukanlah parameter-parameter eksperimen dalam

pembuatan aluminium foam. Paramater yang divariasikan adalah rasio antara

pencampuran CaCO3 dan serbuk aluminium dan temperatur penuangan foaming

agent kedalam aluminium cair. Sedangkan, parameter proses yang lain diusahakan

tetap pada kisaran tertentu, mengingat sulitnya penanganan proses. Parameter yang

digunakan ditabelkan sebagai berikut:



Tabel III. 1 Parameter awal proses pembuatan aluminium foam Tahap I

No Rasio CaCO3 : Al powder (%w) Temperatur (0C) 1 10 : 0 750 2 10 : 1 750 3 10 : 3 750 4 10 : 5 750

Tahap II No Rasio CaCO3 : Al powder (%w) Temperatur (0C) 5 10 : 3 800 6 10 : 3 700 7 10 : 3 650

III.2 Penyiapan Proses Penyiapan proses yang dilakukan tentunya menyangkut dengan tersedianya

peralatan dan bahan proses. Dalam proses ini penyiapan proses yang dilakukan

terdiri dari:

III.2.1 Penyiapan Alat Alat yang digunakan dan disiapkan pada proses ini diantara lain adalah :

Twin shell mixer merupakan alat pencampur berbentuk huruf V, dengan

mekanisme difusi. Mekanisme tersebut muncul dengan pergerakan individu

partikel-partikel ke serbuk secara keseluruhan.

Crucible berbentuk silinder yang terbuat dari fireclay dipakai sebagai wadah untuk

melelehkan paduan aluminium. Permukaan dalam crucible dilapisi dengan serbuk

grafit agar aluminium tidak menempel pada permukaan. Selanjutnya crucible

diletakkan didalam induction furnace dan disangga oleh pasir silika.

Batang pengaduk yang terbuat dari baja karbon rendah yang dibentuk menyiku

pada ujungnya. Bentuk menyiku dibuat agar terjadi proses pergeseran pada

aluminium cair sehingga foaming agent dapat terdispersi secara merata sebelum

mengalami dekomposisi. Pada saat penggunaan, batang pengaduk terlebih

dahulu dipanaskan, agar tidak terjadi pembekuan aluminium pada permukaan

batang (chilling).

Mesin hand drill, dengan merek BoschTM GSB 550 RE Professional digunakan

untuk mengaduk aluminium cair dengan kecepatan yang diinginkan, yaitu: 60 rpm

saat pemasukan foaming agent, dan 550 rpm saat pengadukan untuk

mendispersikan foaming agent kedalam aluminium cair. Pengaturan kecepatan

dilakukan melalui alat yang terdapat pada mesin hand drill, dengan tingkat

penekanan tertentu pada tombol drill.



Gambar III. 2 Mesin hand drill dan batang pengaduk yang digunakan pada proses

Thermocouple type K, dengan merek YokogawaTM digunakan untuk menentukan

temperatur yang digunakan dalam proses pembuatan Aluminium foam. Alat ini

sangat sensitif pada frekuensi elektromagnet yang dihasilkan oleh induction

furnace. Oleh karena itu, saat pemakaian thermocouple ini, induction furnace perlu

untuk dimatikan terlebih dahulu.

Induction Furnace digunakan untuk melelehkan paduan aluminium. Cara

kerjanya adalah dengan mengalirkan arus AC pada lilitan induksi sehingga

menghasilkan medan magnetik, yang kemudian mengalirkan arus pada logam.

Aliran arus ini digunakan untuk memanaskan dan melelehkan logam. Jumlah

energi yang diserap oleh material logam tergantung oleh intensitas medan

magnetik, resistivitas elektrik dari beban, dan frekuensi operasi. Penyiapan

dilakukan dengan mengalirkan air pendingin, menyalakan trafo dan mengatur

eksitasi arus yang digunakan sebesar 30 unit.

Gambar III. 3 Induction furnace dan trafo yang digunakan pada proses



III.2.2 Penyiapan Bahan Karakterisasi Awal Bahan Bahan yang digunakan untuk proses pembuatan aluminium foam pada eksperimen ini

terdiri dari paduan aluminium 7055 T-7751, CaCO3 light buatan taiwan, aluminium

powder bermerek MerckTM. Tabel III. 2 Komposisi kimia paduan aluminium 7055 (%wt)[2]

Penimbangan dan Pencampuran Bahan Berat Aluminium yang digunakan pada eksperimen sekitar 180-220 gram.

Menyesuaikan kapasitas crucible dan induction furnace yang dipakai, selain volume

spesimen uji tekan yang nantinya akan dibuat. CaCO3 yang digunakan sebagai

foaming agent, mempunyai berat sebesar 3 % dari berat aluminium yang dilelehkan.

Persen angka ini merupakan jumlah optimal, yang didapatkan dari eksperimen

sebelumnya.

Gambar III. 4 Alat penimbang yang digunakan saat penyiapan bahan

Penambahan serbuk aluminium kepada CaCO3, dalam campuran foaming agent,

dimaksudkan untuk menambah wettabiliy dari CaCO3. Mengingat, CaCO3 tidak dapat



tercampur dengan mudah kedalam aluminium cair karena wettability-nya yang cukup

rendah.

Pencampuran CaCO3 dengan serbuk aluminium menggunakan metode dry powder

mixing via difusi. Dry powder mixing menggunakan alat twin shell yang diputar

dengan bantuan mesin bubut (turning machine) dengan rotasi rata-rata sebesar 180

rpm, selama 30 menit.

Gambar III. 5 Proses pencampuran foaming agent menggunakan twin shell dan mesin bubut

III.3 Proses Pembuatan Aluminium Foam Setelah melakukan tahapan penyiapan proses, mulai dari alat sampai bahan yang

akan digunakan, maka proses pembuatan aluminium foam dapat segera dimulai.

Pembuatan aluminum foam yang digunakan menggunakan proses direct foaming,

menggunakan foaming agent. Artinya, proses akan dimulai dengan peleburan

aluminium menjadi cair, pengukuran temperatur tuang, penuangan campuran foaming

agent, pengadukan, foaming, lalu pelepasan produk aluminium foam dari crucible.



Gambar III. 6 Rangkaian tahapan proses pembuatan aluminium foam

III.3.1 Peleburan Aluminium Persiapan yang dilakukan untuk melebur aluminium adalah penyiapan crucible dan

induction furnacenya. Crucible yang digunakan dimasukkan kedalam bagian induction

furnace, lalu bagian yang kosong diantara keduanya dipadatkan menggunakan pasir

silika. Terlebih dahulu, crucible dilumuri dengan serbuk grafit, agar tidak terjadi

pelekatan aluminium cair pada dinding crucible.

Potongan aluminium yang telah ditimbang, kemudian dimasukkan kedalam crucible

dengan pengaturan supaya ruang kosong yang dibentuk antara potongan aluminium

paling kecil. Hal ini, dimaksudkan agar proses induksi listrik berjalan secara efisien.

Selain itu, digunakan juga penutup logam diatas crucible, yang dimaksudkan untuk

mengefisienkan induksi listrik selama proses peleburan berlangsung. Pendingin air

dibuka, dan travo sebagai suplai energi diatur dengan eksitasi sebesar 30. Proses

peleburan aluminium sendiri memerlukan waktu sekitar 20-30 menit, sesuai

temperatur akhir yang diinginkan.

Peleburan aluminium dengan induction furnace

Pengukuran mperatu te r

Pengadukan (550 rpm) 40-60 detik

Loading bahan aluminium

Penuangan foaming agent Foaming 10-60 detik Pengempesan 20-30 detik

60-120 detik



III.3.2 Penuangan Foaming Agent, Pengadukan dan Tahap Foaming Aluminium yang telah mencair, kemudian diukur temperaturnya secara berulang

menggunakan thermocouple tipe K. Selama pengukuran, induction furnace dimatikan

suplai listriknya agar frekuensi induksi tidak mengganggu pengukuran temperatur

dengan thermo couple. Setelah didapatkan temperatur yang cocok sesuai parameter

proses yang diinginkan, maka campuran foaming agent siap untuk dituangkan

kedalam aluminium cair.

Saat penuangan, induction furnace masih menyuplai listrik, lalu dilakukan

pengadukan secara perlahan, agar tidak terjadi penggumpalan. Selain itu,

pengadukan dengan kecepatan rendah dilakukan agar selama penuangan, campuran

foaming agent tidak terbuang terlalu banyak yang disebabkan putaran batang

pengaduk, mengingat campuran yang sangat ringan. Penuangan campuran foaming

agent kedalam aluminium cair berserta pengadukan, kurang lebih waktunya berkisar

diantara 60-120 detik.

Setelah foaming agent yang dituangkan habis, kemudian pengadukan dilakukan

dengan putaran yang tinggi, sekitar 550 rpm. Selama pengadukan berlangsung,

batang pengaduk diarahkan secara berputar, agar tidak terjadi penggumpalan

disekitar dinding crucible. Tahap pengadukan ini cukup kritis, karena diinginkan

campuran foaming agent dapat terdispersi secara merata, dan tidak adanya lipatan-

lipatan diantara lapisan aluminium cair akibat adukan. Selama pengadukan,

aluminium cair akan mengembang secara perlahan, menandakan proses foaming

mulai berlangsung. Pengadukan aluminium cair ini kurang lebih dilakukan dengan

waktu berkisar antara 40-60 detik.

Tahap selanjutnya adalah mengeluarkan batang pengaduk dari aluminium cair (semi-

solid) yang mulai mengembang secara signifikan. Selama tahap foaming, kurang

lebih membutuhkan waktu sebesar 10-60 detik. Kemudian setelah aluminium semi-

solid berhenti mengembang, maka travo induction furnace dimatikan. Setelah

dimatikan, temperatur akan perlahan turun dan terjadi pengempisan (collapse) dari

aluminium semi-solid selama 20-30 detik. Aluminium semi-solid, yang menjadi bakal

aluminium foam kemudian didinginkan didalam induction furnace yang telah

dimatikan. Setelah mendingin, crucible dilepas dari induction furnace, lalu aluminium

foam dapat dikeluarkan dari crucible.



III.4 Karakterisasi Produk AlumiumFoam Produk Aluminium Foam dikarakterisasi melalui 4 macam pengujian, yaitu: pengujian

densitas, mikroskopi, spektroskopi X Ray Diffraction, dan pengujian tekan.

III.4.1 Pengujian Densitas Pengujian densitas digunakan untuk mengetahui perbandingan antara berat dan

volume produk aluminium foam yang dihasilkan. Dari pengujian ini akan didapatkan

pula perkiraan densitas porositas atau sel pada produk aluminium foam. Densitas

produk, kemudian akan dibandingkan dengan densitas paduan aluminium padat

sehingga didapatkan rasio densitas spesifik dari aluminium foam yang nilainya

berkisar antara 0 sampai 1.

Penentuan densitas aluminium foam dilakukan pada produk utuh, dan produk yang

telah dibentuk kotak. Untuk menentukan volume produk utuh, maka dilakukan

pengukuran dengan memanfaatkan prinsip archimedes. Aluminium foam utuh

dimasukkan kedalam bejana air, kemudian kenaikan permukaan air didalam bejana

dihitung. Jumlah kenaikan permukaan air lalu dikalikan dengan luas permukaan

bejana sehingga didapatkan pendekatan nilai volume dari aluminium foam.

Gambar III. 7 Penentuan densitas aluminium foam bulk secara sederhana menggunakan

prinsip archimedes

Sedangkan aluminium foam yang telah dibentuk kubus pada bagian foamnya, maka

penentuan densitas digunakan dengan cara sederhana. Kubus aluminium foam

ditimbang dan diukur volumenya, lalu setelah itu densitas didapatkan dengan cara

membandingkan berat dan volume aluiminum foam.



III.4.2 Mikroskopi Mikroskopi dilakukan untuk melihat gambaran morfologi, ukuran, bentuk, area, dan

distribusi pori atau sel aluminium foam. Gambaran ditentukan dengan 2 cara, yaitu

dengan pemotretan penampang melintang pori atau sel berskala milimeter, dan

dengan scanning electron microscope berskala mikrometer atau dibawahnya.

Preparasi sampel Aluminium foam utuh dipotong penampang vertikalnya sehingga didapatkan

gambaran proses foaming atau pengembangan aluminium yang terjadi. Pemotongan

dilakukan dengan menggunakan gergaji tangan. Hasil potongan aluminium foam tadi

kemudian di mounting menggunakan resin + katalis. Pada saat tahapan mounting,

resin + katalis diusahakan untuk dapat memasuki pori-pori foam. Hal ini dilakukan

agar pada saat pengamplasan, sel pori-pori foam tidak mudah rusak atau patah.

Setelah mounting aluminium foam mengering, maka dapat dilakukan proses

pengamplasan.

Selain pemotongan secara vertikal pada bagian aluminium foam utuh, dilakukan pula

preparasi sampel untuk pengujian tekan. Aluminium foam dipotong membentuk

kubus dengan ukuran 30 X 30 X 30 mm3, juga dengan menggunakan gergaji tangan.

Potongan kubus kemudian dirapihkan dimensinya dengan cara diamplas

menggunakan mesin amplas putar. Amplas yang digunakan bernomor 120, 180, 320,

400 dan 2000. Selain untuk memperbaiki dimensinya, pengamplasan juga digunakan

untuk memperlihatkan penampang melintang dari pori-pori aluminium foam. Perlu

diperhatikan disini, bahwa pengamplasan sampel tanpa menggunakan mounting,

sangat rentan terhadap rusaknya bentuk sel.

Preparasi sampel untuk scanning electron microscope (SEM), dilakukan dengan

menentukan terlebih dahulu daerah-daerah yang ingin dilihat secara mikro.

Diantaranya adalah: lipatan sel, permukaan pori, batas permukaan pori, lubang pecah

pada permukaan sel, dan penempelan sisa foaming agent pada permukaan sel.

Penentuan Karakter Mikroskopik Sampel penampang vertikal yang telah dimounting dan sampel berbentuk kubus

kemudian dipotret menggunakan kamera makro. Pengaturan cahaya dan sudut



pemotretan perlu diperhatikan agar hasilnya dapat mempelihatkan pembedaan antara

rangka sel dan pori.

Pada sampel berbentuk kubus, dilakukan pemotretan pada kesemua sisi. Penting

diperhatikan, bahwa pada beberapa gambar, gambaran sel dan pori yang dihasilkan

tidak terlalu baik. Hal ini dikarenakan pada saat pengamplasan rangka sel seringkali

patah atau rusak. Oleh karena itu, beberapa gambar perlu diperbaiki (edit)

menggunakan software PhotopaintTM, agar dapat menggambarkan pendekatan

bentuk pori dan sel yang lebih baik.

Analisis gambaran mikroskopi pada hasil pemotretan dilakuan dengan bantuan

software Image Pro 5.0TM, untuk menentukan area, diameter, persen area, perimeter,

distribusi pori, dan lain sebagainya.

Scanning Electron Microscope (SEM) Penentuan mikroskopik menggunakan instrumen SEM Phillips XL-20 dilakukan di

Laboratorium Metalurgi ITB. Sampel yang akan ditinjau, terlebih dulu diletakkan diatas

holder aluminium, menggunakan perekat lem. Dikarenakan sampel yang akan ditinjau

adalah material yang konduktif, maka tidak perlu digunakan pelapisan emas terlebih

dahulu. Sampel dimasukkan kedalam ruang vakum, sementara itu elektron

dibangkitkan dari filamen lalu dipercepat sehingga menumbuk sampel. Pantulan

elektron menghasilkan secondary electron, back-scattered electron, dan X-Ray.

Secondary electron ditangkap dan divisualisasikan menjadi gambaran gelap terang

sesuai dengan kontur mikro sampel. Hasil gambaran SEM kemudian dapat dianalisis

dengan pembesaran .

Gambar III. 8 Instrumen SEM-EDS Philips XL-20 dan gold coater



III.4.3 Spektroskopi Karakterisasi spektroskopi dilakukan untuk mengetahui kemungkinan munculnya fasa

oksida-oksida pada permukaan pori atau sel. Jenis spektroskopi yang dipakai pada

eksperimen ini adalah X Ray diffraction.

X-Ray Diffraction Karakterisasi X-Ray Diffraction dilakukan di PPGL survey geologi. Alat yang

digunakan bermerek Philllips PANalyticalTM. Preparasi sampel dilakukan dengan

mengikir sel-sel aluminium foam yang diperkirakan mengandung oksida, berdasarkan

pengamatan perubahan warna yang terjadi. Hasil kikiran, kemudian dihaluskan lebih

lanjut menggunakan mortar. Setelah sampel siap, maka karakterisasi XRD pun

dimulai, sampai akhirnya didapatkan data utama berupa grafik intensitas terhadap 2Ө.

Data yang didapat dari alat XRD kemudian diolah menggunakan bantuan software

“X’pert Pro” dan diverifikasi menggunakan software “X-Powder” dan database

PCPDFWIN98.

III.4.4 Pengujian Mekanik Pengujian mekanik yang digunakan untuk menguji kemampuan aluminium dalam

penyerapan energi mekanik, adalah dengan pengujian tekan. Dalam aplikasi

aluminium foam sebagai penyerap energi tabrakan, maka seharusnya pengujian

dilakukan dengan menggunakan beban impak (strain rate = 102 – 104 s-1). Akan

tetapi, pada pengujian ini, penyerapan energi didekati menggunakan pengujian quasi

-statik (strain rate sebesar 10-5 – 10-1 s-1).

Uji tekan dilakukan di Laboratorium Metalurgi ITB, menggunakan mesin uji universal

(Universal Testing Machine) INSTRON 1195. Mesin uji ini dimodifikasi dengan

memposisikan load cell dibawah landasan spesiman uji dan crosshead yang bergerak

menekan dengan kecepatan konstan. Mesin INSTRON 1195 memiliki kapasitas

beban sebesar 10 ton, tetapi dalam pengujian ini dipakai sel beban sebesar 1 ton.

Sedangkan kecepatan penekanan crosshead yang digunakan pada mesin uji ini

adalah sebesar 1 mm / menit atau setara 1.8 x 10-3 s-1.



Gambar III. 9 Mesin Universal Testing Machine INSTRON 1195, beserta crosshead dan

loadcell-nya

Penyiapan sampel uji tekan dimulai dengan pemotongan produk aluminium foam

membentuk kubus, dengan menggunakan gergaji tangan. Pengujian tekan untuk

metal foam mensyaratkan ukuran dimensi minimal sampel adalah 9 kali dari diameter

pori, agar didapatkan sifat mekanik dari foam secara utuh. Maka, ukuran sampel yang

dipakai dalam pengujian ini adalah sebesar 30 X 30 X 30 mm3. Sampel kemudian

dihaluskan dan diratakan menggunakan piringan amplas, menggunakan amplas 180,

240, 400, dan 2000.

Gambar III. 10 Spesimen kubus untuk pengujian tekan berdimensi 30 X 30 X 30 mm3

Setelah sampel selesai dipersiapkan, maka pengujian dimulai. Pengujian dilakukan

dengan memberikan regangan negatif (tekan) secara konstan. Kemudian, kenaikan

beban yang teramati oleh load cell, akan direkam oleh komputer. Data yang

dihasilkan adalah berupa kurva beban (Kg) terhadap perubahan regangan (mm/mm).

Selama pengujian tekan, sampel dipotret pada tahapan reduksi 15%, 30%, 45%,

60%.


tugas sarjana teknik material bab iii - · pdf filekompaksi dilakukan dengan memakai mesin uji...

Documents