Pengaruh tekanan kompaksi dan suhu sintering terhadap densitas dan sifat mekanik aluminium

SUKANTO, Heru, Ir. Heru S.B.R., M.Eng.,PhD

2004 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh tekanan kompaksi saat pembentukan green compact dan suhu sintering terhadap densitas dan sifat mekanik aluminium. Sifat mekanik yang diuji adalah kekerasan dan kekuatan patah melintang. Bahan yang dipakai dalam penelitian adalah serbuk aluminium hasil atomisasi air. Pengaruh tekanan kompaksi diselidiki dengan mengubah tekanan kompaksi saat pembentukan green compact pada tekanan 280, 340, 400 dan 435 MPa. Ukuran partikel yang dipakai adalah 210 - 297mm dan 74 - 105mm. Pencampuran kedua ukuran serbuk dilakukan pada kondisi kering dengan perbandingan 65:35 dan ditambahkan lilin 1,25%wt sebagai pelumas untuk mengurangi gesekan antara serbuk dan cetakan. Pencampuran dilakukan di dalam silinder baja berdiameter 2 inchi dengan putaran 140 rpm selama 2 jam. Sintering dilakukan pada dapur listrik dengan lingkungan gas argon. Kenaikan suhu diatur 10oC per menit dan setelah mencapai suhu dewaxing (300oC) dipertahan selama 1 jam. Pengaruh suhu sintering diteliti dengan mengatur suhu sintering pada skala 500, 550, 600 dan 650oC. Waktu sintering adalah 2 jam dan pendinginannya dilakukan dengan cara mematikan dapur. Hasil penelitian menunjukkan bahwa densitas dan kekerasan munurun terhadap kenaikan suhu sintering dan meningkat terhadap kenaikan tekanan kompaksi. Densitas maksimum green compact sebesar 2,384 gr/cm3 pada tekanan kompaksi 435 MPa dan densitas maksimum setelah sintering sebesar 2,306 gr/cm3 pada tekanan kompaksi 435 MPa dan suhu sintering 500oC. Kekerasan maksimum green compact adalah 49,741 skala brinell dan kekerasan maksimum setelah sintering adalah 44,541 skala brinell pada tekanan kompaksi 435 MPa dan suhu sintering 500oC. Pengujian kekuatan patah melintang menunjukkan kekuatan yang lebih tinggi pada suhu sintering 500 dan 550oC dibandingkan kekuatan green compact. Kekuatan maksimum terjadi pada tekanan kompaksi 435 MPa dan suhu sintering 500oC, yakni 20,726 MPa. Dari penelitian ini juga dapat ditunjukkan bahwa perubahan dimensi yang searah tekanan kompaksi lebih besar dibandingkan yang arahnya tegak lurus tekanan kompaksi.

The research was done to investigate the effects of both pressing pressures and sintering temperatures on density and mechanical properties of aluminum. Mechanical properties investigated were hardness and traverse rupture strength. The material used in the research was aluminum powdered by water atomization. The effects of pressing pressure were observed by applying pressures varied of 280, 340, 400 and 435 MPa when the green compacts were formed. The powder sizes used were 210 - 297mm and 74 - 105mm. Mixing of both powder sizes was done on dry condition with ratio of 65:35 and the wax of 1,25%wt was added as lubricant to reduce the friction between powders and dies. Mixing used cylindrical steel with diameter of 2 inch and rotation speed of 140 rpm for 2 hrs. Sintering was done in the electrical furnace within argon atmosphere. The temperature rate was set on 10oC per minute and after reaching dewaxing temperature (300oC) it was held for 1 hour. The effects of temperatures sintering were investigated by setting of temperatures in the furnace on 500, 550, 600 and 650oC. Sintering time was set for 2 hours and after it the cooling was done by turning-off of the furnace. The investigation results show that density and hardness reduced with increasing temperature sintering and increased with increasing pressing pressure. Maximum density and hardness of green compact were 2,384 gr/cm3 and 49,741 (BHN) respectively resulted in pressing pressure of 435 MPa. Maximum density and hardness after sintering were 2,306 gr/cm3 and 44,541(BHN) respectively resulted in pressing pressure of 435 MPa and sintering temperature of 500oC. The investigation of traverse rupture strength showed that sintering on temperatures of 500 and 550oC produced higher strength than green compact. The maximum strength after sintering was 20,726 MPa resulted in pressing pressure of 435 MPa and sintering temperature of 500oC. The other result of the research was that dimensional changes in the direction of parallel to pressing pressure were greater than perpendicular one.

Kata Kunci : Aluminium,Densitas dan Sifat Mekanik,Tekanan Kompaksi