Pengaruh temperatur austemper ductile iron terhadap sifat mekanis dan machinability

TRIYONO, Ir. Mudjijana, M.Eng

2009 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Material besi cor Austempered Ductile Iron (ADI) dewasa ini semakin dikenal dengan aplikasinya di berbagai bidang terutama otomotif. Bahan ADI memiliki keunikan dengan kombinasi antara kekuatan, keuletan, fatik dan ketahanan terhadap aus yang baik dengan biaya yang rendah. Oleh karena itu ADI menjadi pilihan alternatif dibandingkan dengan besi cor dan baja cor yang lain. Hal ini membuka tantangan baru bagi operator mesin-mesin perkakas (bubut, frais, sekrap dan sebagainya) untuk mengerjakannya. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh variasi suhu austemper terhadap sifat mekanis dan machinability bahan ADI. Perlakuan panas yang dilakukan adalah austenisasi besi cor noduler pada suhu 920 oC selama 1 (satu) jam, dilanjutkan dengan variasi austemper pada suhu 250 oC, 300 oC, 350 oC dan 400 oC selama 2 jam pada media salt bath. Sifat fisis dan mekanis diketahui dengan pengujian tarik, impak, kekerasan dan pengamatan struktur mikro. Sifat mampu mesin (machinability) diteliti dengan proses pembubutan bahan ADI dengan ketebalan pemotongan (depth of cut) 0,25 mm di berbagai variasi pemesinan mengunakan pahat tipped ceramic dengan pengukuran keausan tepi (flank wear), dan dilanjutkan dengan pengujian surface roughness dari spesimen. Variasi tersebut berupa kecepatan potong dari 50 hingga 80 m/menit, kecepatan penyayatan (feedrate) 0,082; 0,164 dan 0,329 m/rev. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan tarik dan impak optimum (1161,65 MPa dan 0,15 J/mm) terjadi pada material ADI yang diaustemper pada temperatur 350 oC selama 2 jam. Keausan pahat terkecil pada kondisi CS 50-60, feedrate 0,082 mm/rev dan depth of cut 0,25 mm pada material tanpa perlakuan, keausan pahat yang terbesar pada kondisi pemesinan CS 70-80 m/min, feedrate 0.329 mm/rev dan depth of cut 0,25 mm terjadi pada material ADI yang diaustemper 350 oC. Harga kekasaran permukaan untuk semua material ADI ada di kisaran N8, N9 dan N10.

Nowadays Austempered Ductile Iron (ADI) became more recognized at various applications especially automotive engineering. ADI materials have a unique combination of strength, ductility, fatigue and better wear resistance with lower cost. Hence ADI came as an alternative compared to cast irons and cast steels. It would be a new challenge for lathe, mill and other machine tool operators to machine it. The purpose of this research is to investigate the effects of austemper temperature variations to mechanical properties of ADI and tipped ceramic lathe tool wear rate. Heat treatment processes were done by austenization of nodular cast iron at 920 oC, for one hour followed with two hours austemper variations at 250 oC, 300 oC, 350 oC and 400 oC placed in salt bath media. Physical and mechanical properties are gathered with tensile, impact, hardness tests and microstructure analysis. Machinability of ADI observed from the tool wear of turning processes with tipped ceramic cutting tools at 0.25 mm depth of cut. The machining processes were repeated at various cutting speed from 50 up to 80 m/minute and feedrate of 0.082, 0.164 to 0.329 mm/rev. Results show that optimum tensile strength (1,161.65 MPa) and impact (0.15 J/mm) occur at 350 0C austempered ADI. Lowest tool wear rate was found on 400 0C austempered ADI with a variation of 50-60 m/minute cutting speed and 0.082 mm/rev feedrate. Inversely highest tool wear rate was found at a variation of 70-80 m/minute cutting speed and 0.329 mm/rev feedrate on 350 0C austempered ADI. The surface roughness of all tested ADI materials are ranging from N8, N9 to N10 ISO standard.

Kata Kunci : ADI,Machinability,Tipped ceramic,Flank wear,Surface roughness, ADI, machinabilty, tipped ceramic, Flank wear, Surface roughness