









Study with the several resources on Docsity
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Prepare for your exams
Study with the several resources on Docsity
Earn points to download
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Community
Ask the community for help and clear up your study doubts
Discover the best universities in your country according to Docsity users
Free resources
Download our free guides on studying techniques, anxiety management strategies, and thesis advice from Docsity tutors
Metalurgi serbuk, Paduan Al-Mg, Tekanan, Komposisi %Mg, Densitas, Struktur Mikro, Kekerasan
Typology: Thesis
1 / 15
This page cannot be seen from the preview
Don't miss anything!
Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya
Volume 4 No. 2 (20 21 )
Galuh Candra Pujo H. & Isfiyanto Luhur Pambudi, Mastuki
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945
Surabaya
Jalan Semolowaru No. 45 Surabaya 60118, Tel. 031- 5931800 , Indonesia
email: galuhcandrapujoh@gmail.com & isluhur@gmail.com
Paduan dengan bahan dasar aluminium termasuk paduan yang sangat
kaya manfaatnya dalam dunia perindustrian. Sebagian dari manfaatnya
seperti peralatan rumah tangga, peralatan informasi, energi berkelanjutan,
dan ilmu kehidupan bahkan diharapkan dapat memenuhi tren baru di industri
otomotif, kendaraan listrik dan hybrid. Banyak sekali metode yang dilakukan
untuk mensintesis paduan ini, contohnya adalah dengan metode metalurgi
serbuk, dengan menambahkan komposisi magnesium. Kompaksi dilakukan
dengan beban 4000 Psi, 5000 Psi dan 6000 Psi dan ditahan selama 5 menit.
Pada analisis ini akan dilakukan tanggang sintering pada paduan setelah
dilakukan pencampuran dan penekanan. Sintering dilakukan pada suhu 450
0
selama 90 menit. Identifikasi pada material menggunakan densitas, kekerasan
dan struktur mikro. Banyak komponen yang mempengaruhi sifat mekanik
paduan Al-Mg, maka pada penelitian ini akan melibatkan serbuk Al, yang akan
ditambahan serbuk Mg dengan komposisi 3,5%, 4,5% dan 5,5% berat. Dengan
ditambahan serbuk Mg diharapkan dapat memperbaiki sifat mekanik dan
struktur mikro paduan berbasis aluminium dibandingkan dengan alumunium
murni.
Dari hasil penelitian didapatkan nilai densitas pada setiap variasi
penambahan %Mg dan tekanan dimana densitas terbesar ada pada variasi
penambahan 3,5% Mg dengan tekanan sebesar 4000 Psi dengan nilai densitas
2,52 gr/cm3 dan nilai densitas terandah pada aluminium murni dengan
tekanan 4000 Psi dengan nilai 2,33 gr/cm3. Sedangkan nilai kekerasan
terendah pada tekanan 6000 Psi tanpa penambahan Mg yaitu 46,91 HRB, dan
nilai kekerasan tertinggi pada tekanan 5000 Psi dengan penambahan Mg 4,5%
dengan nilai kekerasan 49,3 HRB. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi
penambahan paduan Mg membuat densitasnya menurun, dapat dilihat pada
grafik 4.2, dan juga semakin tinggi penambahan Mg, nilai kekerasannya juga
mengalami penurunan.
Kata Kunci : Metalurgi serbuk, Paduan Al-Mg, Tekanan, Komposisi %Mg,
Densitas, Struktur Mikro, Kekerasan
Baru-baru ini, karena
meningkatnya perhatian terhadap
lingkungan, industri otomotif berada
dalam tren pasca-oil , dan teknologi
untuk mengurangi konsumsi bahan
bakar telah berkembang pesat, seperti
teknologi ringan dan perampingan
mesin untuk kendaraan ramah
lingkungan. Untuk mencapai
pengurangan ini, produk metalurgi
serbuk (yang merupakan komponen
sistem saat ini) juga diharuskan
memiliki kinerja yang lebih tinggi.
Selain itu, pengembangan produk
lapangan baru (seperti material
magnetis) diharapkan dapat
memenuhi tren baru di industri
otomotif, kendaraan listrik dan
hybrid. Selain itu, penerapan aplikasi
generasi mendatang dalam metalurgi
serbuk sangat penting di pasar negara
berkembang seperti peralatan rumah
tangga, peralatan informasi, energi
berkelanjutan, dan ilmu kehidupan.
(Tsutsui 2012)
Metalurgi serbuk adalah
serangkaian proses lanjutan yang
digunakan untuk mensintesis,
memproses, dan membentuk berbagai
bahan. Sejak akhir Perang Dunia II,
metode yang awalnya terinspirasi
oleh pemrosesan keramik, termasuk
produksi bubuk dan konversinya
menjadi produk padat, telah menarik
banyak perhatian. (Novák 2020)
Metalurgi serbuk memiliki banyak
keunggulan, yang pertama dapat
mengurangi limbah yang tersisa
dalam produksi, karena metalurgi
serbuk ini menggunakan limbah yang
tidak terpakai dalam proses
pengolahannya untuk kemudian
dijadikan serbuk logam. Dengan cara
ini dinilai akan sangat
Penimbangan
Pada proses ini dilakukan
penimbangan komposisi dari matrik
aluminium (Al) dengan bahan
penguat magnesium (Mg). Supaya
mendapatkan hasil yang akurat yang
sesuai dengan takaran maka
menggunakan alat timbangan digital.
Berikut adalah langkah-langkah
proses penimbangan:
mendapatkan hasil yang akurat.
komposisi yang telah ditentukan
(dengan komposisi 3. 5 , 4. 5 , dan
5 .5 % Mg dari berat specimen
yaitu sebesar 5gr)
ditentukan selesai ditimbang
dilanjutkan proses pencampuran
Pencampuran
Setelah dilakukan
penimbangan selanjutnya serbuk
aluminium dan magnesium yang
masing-masing sudah di timbang
dengan massa yang sudah ditentukan.
Kemudian kedua bahan tersebut di
campur menggunakan gelas ukur
dengan cara pencampuran biasa ( dry
mixing ).
Pencetakan
Proses pencetakan dilakukan
setelah proses pencampuran
komposisi serbuk aluminium (Al) dan
magnesium (Mg) yang telah
dicampur sebelumnya. Pemadatan ini
akan meningkatkan densitas dan gaya
ikat antar partikel serbuk.Berikut
langkah-langkah pada proses
pencetakan :
pencetakan ( Die ) dan hidrolik
press
kesatuan
selesai di campur dengan berat
yang sudah ditentukan kedalam
cetakan ( Die )
hidrolik press
kompaksi yang dimana alat
cetakan (Die) diberikan tekanan
Penekanan (Kompaksi)
Tekanan (pemadatan)
diperlukan saat membuat sampel
dengan bentuk tertentu sesuai dengan
cetakannya. Metode yang digunakan
adalah cold compressing yaitu
penekanan dengan temperatur
kamar.Metode ini digunakan jika
bahan yang dipakai mudah
teroksidasi,seperti Al
Berikut adalah langkah-langkah
Kompaksi :
sudah terisi campuran serbuk Al-
Mg di alat hidrolik press
dengan menaikan dan
menurunkan tuas pada alat
hidrolik press sampai pada
tekanan yang ditentukan yang
bisa dilihat pada indicator
tekanan hidrolik press
penahanan selama 5 menit
penahanan selama 5 menit
penahanan selama 5 menit
penekanan keluarkan specimen
dari cetakan, kemudian bungkus
dan beri label sebagai tanda pada
setiap campuran agar tidak
tertukar
Sintering
Setelah spesimen dipadatkan
dengan bentuk yang sesuai dengan
cetakan yaitu berbentuk tablet,
kemudian dilakukan proses sintering.
Sintering merupakan proses
pemanasan material atau spesimen
dengan cara memanaskan namun
tidak sampai melampaui batas titik
leburnya, agar butiran – butiran saling
mengikat (difusi) dan terjadi nilai
peningkatan densitas. Pada proses
sintering ini dilakukan menggunakan
alat oven (furnice) dan diatur dengan
suhu sintering yang ditentukan
dengan waktu tahan sinter yaitu
selama 90 menit dengan suhu 450
o
Adapun langkah – langkah proses
sinter yaitu sebagai berikut :
proses perlakuan panas
(sintering).
memasukkan sampel
dan waktu tahan sinter yang
ditentukan pada furnice.
akan bekerja dengan temperatur
dan waktu tahan sinter yang
ditentukan.
mencapai temperatur dan waktu
tahan sinter yang diinginkan,
temperatur pada furnice akan
turun.
menggunakan pendinginan
normalizing.
di sinter kedalam gelas ukur yang
sudah diisi dengan air Ph8 (air
aquadees).
air pada skala gelas ukur setelah
sampel dimasukkan
dengan rumus yang sudah
ditentukan untuk mengetahui
kepadatan sampel
digunakan, bersihkan gelas ukur
kemudian isi dengan air aquades
yang baru untuk pemgujian
sampel berikutnya
Pengujian Struktur Mikro
Pengujian struktur mikro
bertujuan untuk mengamati butiran
pada specimen Al-Mg dan Al murni,
sebelum dilakukan pengamatan
permukaan atas dan bawah harus
sejajar merata dan harus mengkilap
lalu diberikan cairan etsa NaOH pada
bagian specimen yang akan di uji
strukturmikro.
Langkah – langkah
pengamatan uji struktur mikro adalah
sebagai berikut :
Gambar 3 Skema Uji Struktur Mikro
Proses ini dilakukan
dengan menghaluskan
permukaan yang akan di uji
dengan tujuan untuk meratakan
serta menghilangkan kerak pada
permukaan spesimen sampai di
dapatkan permukaan yang halus,
nomor amplas yang digunakan
adalah ukuran 800, 1000, 1500.
Pengamplasan dilakukan secara
bertahap dari nomor amplas yang
paling kecil (kasar) sampai
paling besar (halus).
Tahap ini bertujuan untuk
menghasilkan spesimen yang
lebih rata dan mengkilap, hingga
tidak ada goresan pada spesimen
yang akan diuji. Permukaan
spesimen di polishing
menggunakan autosol dan kain
yang halus.
Tahap ini untuk
mengamati mikrostruktur perlu
dilakukan proses etsa, proses
korosi terkontrol yang bertujuan
untuk mengikis batas butir,
sehingga nantinya struktur mikro
agar terlihat lebih jelas. Untuk
pengamatan struktur aluminium
zat etsa yang diberikan berupa
larutan yang terdiri dari
campuran: NaOH + Water pada
bagian permukaan sampel
dicelup dan ditahan selama 2 5
detik, setelah itu bersihkan
dengan air. Kemudian setelah
melalui proses ini, sampel sudah
bisa dilakukan pengamatan
strukturmikro dengan
menggunakan mikroskop optic.
Pemotretan ini bertujuan
untuk mendapatkan gambar dari
struktur mikro yang dimaksud.
Pembesaran gambar struktur
mikro yang akan dipakai adalah
pembesaran 3 00X.
Pengujian Kekerasan
Pengujian kekerasan
dilakukan setelah pengujian densitas
dan pengujian struktur mikro.
Pengujian Alat yang digunakan untuk
pengujian kekerasan dalam penelitian
ini menggunakan uji kekerasan
Rockwell. Pada uji kekerasan
rockwell yang digunakan adalah
rockwell B (HRB) dengan standar
pengujian ASTM E18-15 HRB pada
indentor bola baja dengan diameter
1/16 inchi dengan beban ujinya 100
kgf untuk mengetahui gambaran sifat
mekanis suatu material.
Langkah – langkah pada
pengujian kekerasan Rockwell B
sebagai berikut:
permukaan spesimen uji
menggunakan amplas supaya
kedua bidang permukaan sejajar.
kekerasam Rockwell B
berdiameter 1/16 inchi.
landasan.
indentor dengan memutar
piringan searah jarum jam
sampai beban uji mencapai
angka sampai 100 kgf. Jika terasa
berat, jangan dipaksakan tetapi
harus diputar balik dan diulangi.
beban uji pada uji kekerasan
spesimen selesai.
layar kekerasan Rockwell B.
Gambar 4 Skema Uji Kekerasan
Dari gambar 6 pada
komposisi 3,5% Mg mendapatkan
harga densitas terendah yaitu sebesar
2,42 gr/cm
3
, sedangkan yang tertingi
adalah 2,52 gr/cm
3
. Pada komposisi
penambahan 4.5% Mg densitas
terendahnya pada 2.38 gr/cm
3
. Pada
komposisi penambahan Mg 5.5%
harga densitas terendahnya adalah
2.43 gr/cm
3
dan terendah pada 2.
gr/cm
3
. Nilai densitas terendah dari
variasi penambahan terdapat pada 0%
Mg atau Aluminium murni yaitu
sebesar 2.33 gr/cm
3
Gambar 6 Grafik Pengaruh
Komposisi Mg Terhadap Densitas
Tekanan pada specimen
berpengaruh terhadap densitas, yaitu
ketika tekanan yang diberikan
semakin tinggi mengakibatkan
menurunnya nilai densitas dai titik
tertinggi 2,52 gr/cm
3
menjadi 2,
gr/cm
3
, kecuali pada aluminium
murni yang semakin meningkat nilai
densitasnya ketika di berikan bebab
semakin tinggi. Penambahan unsur
magnesium juga berpengaruh
terhadap densitas, ketika komposisi
Mg diberikan sebesar 4,5% nilai
densitasnya semakin turun, tetapi
ketika diberikan komposisi Mg 3,5%
dan 5,5% nilai densitasnya naik. Dan
nilai densitas terendah terdapat pada
alminium murni.
Hasil Uji Struktur Mikro
Gambar 7 Foto Struktur Mikro
Spesimen T4K3.
Gambar 7 menunjukkan hasil
pengamatan struktur mikro pada
perbesaran 363.5X. Pada proses
pembuatan material paduan matriks
logam dengan metalurgi serbuk
diharapkan partikel-partikel yang
diperkuat magnesium terdistribusi
secara merata dalam matriks
aluminium tanpa terjadi aglomerasi,
karena jika terjadi aglomerasi maka
sifat fisik dan mekanik material
paduan akan berkurang.. Pada
dasarnya keseragaman distribusi Al-
0 3.5 4.5 5.
Densitas (gr/cm
3
)
Komposisi Mg (%)
4000 Psi
5000 Psi
6000 Psi
Mg akan mempengaruhi sifat fisik
dan mekaniknya. Selama proses
sintering, atom bergerak untuk
meningkatkan jumlah kontak antar
partikel. Keadaan ini terus membaik
pada tahap selanjutnya, membentuk
sambungan antar butir, dan terus
menerus menghilangkan pori antar
butir selama waktu penahanan.
Dari pengamatan struktur
mikro masing-masing aditif tekanan
dan komposisi pada gambar 7, terlihat
bahwa distribusi serbuk Mg dan
serbuk Al tidak merata sehingga
mengurangi sifat fisik dan mekanik
sampel paduan. Partikel aluminium
putih (berwarna terang) dan partikel
magnesium abu-abu (berwarna gelap)
terlihat jelas, menunjukkan adanya
gumpalan, menunjukkan bahwa
bubuk aluminium dan bubuk
magnesium belum membentuk
kombinasi yang sempurna.
Hasil Uji Kekerasan
Tujuan dari pengujian
kekerasan adalah untuk mengetahui
nilai kekerasan dari beberapa bagian
benda yang diuji, sehingga dapat
diketahui distribusi kekerasan dan
rata-rata kekerasan dari semua benda
yang diuji. Dalam uji kekerasan, lima
titik diuji, seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 4
Tabel 2 Hasil Uji Kekerasan
N0 Sampel
Titik Uji Nilai Kekerasan (HRB) Rata-rata
1 T4K3,5a 48.1 48.7 48.4 48.9 48.
2 T4K3,5b 46.5 49.3 48.2 49.5 50.1 48.
3 T4K3,5c 45.9 45.8 49.6 49.8 46.
4 T5K3,5a 41.1 48.4 45.8 46.4 48.
5 T5K3,5b 50.7 50.5 50.3 51.9 50.2 47.
6 T5K3,5c 45.5 46.9 46.4 48.7 48.
7 T6K3,5a 46.4 43.6 48 46.5 48.
8 T6K3,5b 51.3 49.6 50.8 50.9 51.8 47.
9 T6K3,5c 45.9 45.6 45.3 46 48.
penambahan %Mg (3,5%, 4,5%,
5,5% dan tanpa Mg) pada paduan
Al paduan Mg dengan metode
metalurgi serbuk dapat
mempengaruhi nilai densitas dan
kekerasan dengan nilai densitas
terendah pada aluminium murni
dengan tekanan 4000 Psi dengan
nilai 2,33 gr/cm
3
, dan nilai
densitas tertinggi pada
Aluminium dengan penambahan
3,5% Mg dengan tekanan 4000
Psi dengan nilai 2,52 gr/cm
3
Sedangkan nilai kekerasan
terendah pada tekanan 6000 Psi
tanpa penambahan Mg yaitu
46,91 HRB, dan nilai kekerasan
tertinggi pada tekanan 5000 Psi
dengan penambahan Mg 4,5%
dengan nilai kekerasan 49 ,
HRB. Hal ini menunjukkan
bahwa semakin tinggi
penambahan paduan Mg
membuat densitasnya menurun,
dapat dilihat pada grafik 4.2, dan
juga semakin tinggi penambahan
Mg, nilai kekerasannya juga
mengalami penurunan.
(4000 Psi, 5000 Psi, dan 6000
Psi) pada paduan Aluminium
paduan Mg dan aluminium murni
dengan metode metalurgi serbuk
dapat mempengaruhi nilai
densitas dan kekerasan dengan
nilai densitas terandah pada
aluminium murni dan nilai
densitas tertinggi pada
Aluminium dengan penambahan
3,5% Mg, Sedangkan nilai
kekerasan terendah pada variasi
aluminium murni dan nilai
kekerasan tertinggi pada tekanan
5000 Psi
363.8x terlihat komponen utama
Al dengan struktur mikro
menunjukkan α-aluminum solid
solution. Sedangkan dengan
penambahan 3.5% Mg pada Al
terlihat struktur mikro Mg
berbentuk bulat pada matriks α-
aluminum. Untuk penambahan
4.5% Mg pada struktur mikro
menunjukkan Mg semakin
tersebar pada matriks α-
aluminum solid solution. Pada
penambahan unsur Mg 5.5%
pada T6K5.5 struktur mikronya
menunjukkan Mg semakin
tersebar, namun porositasnya
juga semakin menyebar. Unsur
Mg yang tersebar pada matriks α-
aluminum dapat meningkatkan
sifat mekanik dari paduan Al-
Mg.
Saran
dapat mempelajari tentang
aluminium dan magnesium yang
dicampur memiliki lebih banyak
potensi untuk dilakukan
penelitian lebih lanjut dengan
metode metalurgi serbuk.
yang akan menjadi pengawas
mempelajari bahan yang sama.
bisa terdiri dari campuran bahan-
bahan lain agar mendukung
kesuksesan penelitian.
Penghargaan setinggi-tingginya
kepada Kementerian Riset Teknologi
dan Pendidikan Tinggi Republik
Indonesia atas pendanaan penelitian
ini dalam skema Penelitian Dosen
Pemula
ASTM. 2004a. “Standard Test
Methods for Determining
Average Grain Size.”
ASTM. 2004b. “Standard Test
Methods for Rockwell Hardness
of Metallic Materials.”
Davis, J. R. 2001. “Aluminum and
Aluminum Alloys.” ASM
International 351 – 416.
Kutz, Myer. 2015. Mechanical
Engineers Handbook :
Materials and Engineering
Mechanics. Hoboken, New
Jersey: John Wiley & Sons, Inc.
Novák, Pavel. 2020. “Advanced
Powder Metallurgy
Technologies.” University of
Chemistry and Technology,
Prague, Department of Metals
and Corrosion Engineering,
Technická 5, 166 28 Prague 6,
Czech Republic; 13:1–3.
Purwaningsih, Hariyati, and M.
Muzakki Sholihuddin. 2013.
“Analisis Struktur Mikro Dan
Sifat Mekanik Paduan Al-Mg
Hasil Proses Metalurgi Serbuk.”
Vol. 1(Jurnal POMITS):1–5.
Rusianto, Toto. 2009. “Hot Pressing
Metalurgi Serbuk Aluminium
Dengan Variasi Suhu
Pemanasan.” Jurnal Teknologi