PENGARUH TEMPERATUR AGING TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO AL 7075 HEAT TREATMENT

8/16/2019 PENGARUH TEMPERATUR AGING TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO AL 7075 HEAT TREATMENT

1/25

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Paduan aluminium merupakan material rekayasa yang banyak digunakan

untuk kepentingan konstruksi kedirgantaraan karena sifatnya yang ringan dan

kuat. Kedua sifat tersebut merupakan syarat utama suatu material dapat dijadikan

bahan dasar struktur pesawat terbang. Terdapat beragam paduan aluminium,

namun seri 7075 T6 merupakan paduan terbanyak yang dipergunakan pada

hampir keseluruhan rangka pesawat terbang yang di produksi oleh PT. !irgantara

"ndonesia. Paduan aluminium tersebut membutuhkan serangkaian proses untuk

meningkatkan kekuatan material sebelum digunakan sebagai bahan struktur

pesawat terbang.

#alah satu $ara yang dapat ditempuh untuk meningkatkan kekuatan suatu

paduan logam, yaitu melalui proses perlakuan panas %heat treatment &. !ari

diagram fasa sistem paduan, dapat diketahui rentang suhu yang akan

dipergunakan dalam pembentukan struktur mikro tertentu untuk meningkatkan

sifat mekanik %mechanical properties& paduan. 'angkaian perlakuan panas yang

umum, antara lain adalah solid-solution treatment , quenching , aging , annealing ,

tempering , dan sebagainya.


2/25

2

1.2 Rumusan Masalah Penelitian

(erdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, permasalahan utama yang

akan dibahas dalam penelitian ini adalah proses penguatan presipitasi untuk

paduan aluminium 7075 dilakukan pada temperatur kamar, dengan waktu )6 jam

%* hari& untuk mendapatkan nilai kekerasan yang paling optimum+. -aktu

tersebut di$oba untuk dipersingkat melalui proses aging di atas temperatur kamar

%artificial aging & sehingga pada akhirnya dapat disarankan temperatur dan waktu

aging yang lebih efektif dan singkat untuk men$apai nilai kekerasan yang sama.

1.3 Tuuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur aging pada

proses perlakuan panas paduan aluminium 7075 T6 terhadap perubahan struktur

mikro dan nilai kekerasan paduan, dengan demikian dapat diketahui waktu aging

yang paling optimum untuk mendapatkan nilai kekerasan yang diinginkan.

1.! Ruang Lingku" Penelitian

gar tujuan yang diinginkan dapat di$apai dengan maksimal, maka ruang

lingkup penelitian pengaruh waktu aging terhadap kekerasan dan morfologi

struktur mikro paduan aluminium 7075 T6, adalah sebagai berikut/

. Pada penelitian ini digunakan paduan aluminium 7075 T6 yang

digunakan sebagai rangka pesawat (12"34 di PT. !irgantara

"ndonesia.2. Penelitian dilakukan dengan membuat ariasi pada temperatur aging ,

antara lain pada suhu 00, 50, dan 00, dan diukur

kekerasannya setiap *, 6, 8, dan 0 jam menggunakan Universal

Microhardness Tester.

9. Penentuan kekerasan paduan %:(3& dilakukan menggunakan

Universal Microhardness Tester dengan menga$u pada standar #T;


3/25

wat terbang, material yang banyak digunakan untuk membuat komponen pesawat terbang adal

atur aging yang tepat dapat mengoptimalkan waktu proses sehingga didapatkan kekerasan yan

si untuk paduan aluminium 707 dilakukan pada temperatur kamar dengan waktu ! -am untuk

D 'T($AT/$:

peratur maksimum arti.ial aging Al seri 7 adalah 3 2045

dar u-i kekerasan A*T) (1061a"

#($5%&AA+:

*ampel yang digunakan paduan aluminium 707 T!2 tebal 1 m

#roses solution heat treatment dengan &ogie6hearth urna.e"

#engu-ian kekerasan menggunakan uni8ersal mi.rohardness test

#engu-ian metalogra"

Kriteria:

+ilai kekerasan 9 10

&+

K(*)#/'A+

A+A'*A

;

2/0


4/25

<

1.( Hi"$tesa

#etiap ariasi temperatur akan memberikan ke$epatan pengintian dan

pertumbuhan fasa presipitat serta penguatan yang berbeda


5/25

BAB II

TIN+AUAN PU*TA,A

2.1 Aluminium

luminium adalah salah satu logam yang banyak digunakan dalam

memenuhi kebutuhan sehari


6/25

!

beberapa unsur pemadu untuk kemudian meningkatkan sifat fisiknya demi

mendukung fungsi tertentu. (asis paduan aluminium se$ara umum dijelaskan oleh

gambar ..

&am'ar 2.1 (asis Paduan luminium #e$ara @mum+9

(erdasarkan unsur pemadu yang ditambahkan kepada logam aluminium

pada saat proses alloying , paduan


7/25

7

b& AAA %luminium < Copper Alloys&

4olongan paduan aluminium seri merupakan paduan aluminium dengan

unsur pemadu doniman adalah tembaga. Paduan ini memerlukan proses perlakuan

panas untuk menghasilkan paduan dengan sifat mekanik yang optimum. Paduan

golongan ini sulit melalui pengerjaan dingin ke$uali pada kondisi annealed.

Ketahanan korosinya relatif rendah sehingga memerlukan perlindungan tambahan

serta relatif sulit untuk dilas. plikasi paduan ini adalah untuk badan pesawat

terbang.

$& 9AAA %luminium


8/25

=

dan ketahanan korosi. Paduan ini memiliki weldaility yang baik namun tidak

dapat dilakukan perlakuan panas. plikasi dari paduan ini adalah pressure vessel ,

struktur kapal, dan pabrik kimia.

f& 6AAA %luminium


9/25

Paduan seri ini merupakan paduan dengan unsur pemadu lain yang tidak

disebutkan sebelumnya. #alah satu $ontoh seri ini adalah paduan aluminium

dengan unsur lithium untuk kepentingan badan pesawat terbang.

2.2 Pa%uan Aluminium

#esuai dengan tabel penamaan untuk sistem standar paduan aluminium yang

digunakan dalam pemenuhan berbagai kebutuhan, berikut akan disampaikan detail

penjelasan mengenai tiap golongan aluminium tersebut yakni antara lain/

2.2.1Wrought Alloys %an Casting Alloys

#uatu produk hasil dari proses pembuatan logam aluminium serta kemudian

dipadu menggunakan unsur tertentu pada dasarnya dapat dibedakan menjadi dua

golongan yang tentunya memiliki aplikasi yang berbeda. 4olongan pertama

adalah wrought alloys yang merupakan bentuk fisik aluminium setelah proses

biasanya di$etak dalam bentuk ingot. #etelah pen$etakan, paduan akan dibentuk

sesuai dengan kebutuhan melalui proses pembetukan se$ara fisik misalnya rolling

atau forging untuk memperoleh bentuk tertentu. #edangkan golongan kedua

adalah casting alloys yaitu golongan paduan dimana paduan aluminium se$ara

langsung di$etak menjadi bentuk yang diinginkan tanpa melalui proses

pembentukan fisik terlebih dahulu.

2.2.2 Non-heat Treatable alloys %an Heat Treatable Alloys

Paduan aluminium dengan unsur pemadu tertentu tentunya akan

menghasilkan sifat yang berbeda baik se$ara fisik maupun kimia. #alah satu


10/25

10

perbedaan utama yang dihasilkan atas penambahan beberapa pemadu antara lain

kemampuan untuk paduan tersebut diperkuat melalui proses perlakuan panas.

(eberapa pemadu menghasilkan paduan yang tidak dapat diperkuat melalui

perlakuan panas yang kemudian kita kenal dengan non-heat treatale alloys.

@ntuk kategori ini mekanisme penguatan hanya dapat dilakukan dengan

pengerjaan dingin.

:al ini berbeda untuk beberapa paduan yang menghasilkan heat treatale

alloys atau paduan yang dapat diperkuat melalui proses perlakuan panas tertentu.

Perlakuan panas akan memberikan perubahan pada mikrostruktur sehingga terjadi

perubahan sifat mekanik paduan. #elain dapat diperkuat dengan perlakuan panas,

pengerjaan dingin juga dapat diberlakukan untuk paduan jenis ini.

2.3 Pr$ses Solution Heat Treatment Aluminium )-)#

Paduan aluminium seperti yang telah dipaparkan sebelumnya salah satunya

dapat digolongkan kedalam paduan yang dapat dilakukan perlakuan panas dan

yang tidak. @ntuk paduan yang dapat dilakukan perlakuan panas, mekanisme

penguatannya dapat melalui memberikan suatu proses dalam temperatur tertentu

sehingga memun$ulkan presipitat dalam paduannya sehingga akan merubah sifat

mekanis dari paduan tersebut sesuai dengan aplikasi dan spesifikasi yang

diinginkan.

#e$ara definisi umum perlakuan panas diartikan sebagai suatu operasi atau

kombinasi operasi yang melibatkan pemanasan dan pendinginan terkontrol

terhadap suatu logam atau paduan logam dalam keadaan padatan untuk tujuan

memodifikasi struktur mikro sehingga diperoleh perubahan sifat sesuai dengan


11/25

11

diinginkan+. Perlakuan panas pada paduan logam memegang peranan penting

dalam rekayasa mengingat fakta bahwa hampir semua komponen teknik yang

terbuat dari logam memerlukan paling tidak satu tahap perlakuan panas yang

biasanya diterapkan pada atau dekat dengan tahap akhir dari siklus produksi

dengan tujuan memenuhi prasyarat sifat


12/25

12

menyebabkan $a$at yang tentunya tidak diinginkan. (erikut adalah alur proses

solution treatment dari paduan aluminiun 7075 dengan kode proses ( 560 /

a. #reheating

Pada proses ini tanur dipanaskan terlebih dahulu untuk menaikkan

temperatur tanur hingga men$apai temperatur operasi. :al ini dilakukan untuk

menyeragamkan temperatur tanur sehingga siap untuk digunakan. @ntuk

temperatur yang relatif tinggi, pemanasan biasanya dilakukan se$ara bertahap

untuk menghindari thermal shoc$ serta memastikan keseragaman temperatur

dalam tanur.

@ntuk solution treatment paduan aluminium 7075, tanur dipanaskan

hingga men$apai temperatur *88ꟷ*)8 yang ditandai dengan penunjuk angka

dari seluruh sensor thermal pada tanur.

b. %oading

Proses loading ini dilakukan oleh seorang operator di ruang kontrol. #elain

durasi proses loading yang memerlukan waktu, pembukaan tanur juga akan

menyebabkan ruangan dalam tanur berinteraksi dengan lingkungan. "nteraksi ini

menyebabkan temperatur tanur akan turun dengan rentang untuk seluruh sensor

thermal antara 900o

C *50o

sampai seluruh proses loading ini benar


13/25

1;

apabila sensor thermal terakhir telah menunjukkan temperatur minimum proses

yaitu *88o sehingga dapat dikatakan lingkungan tanur telah men$apai standar.

d. &olding

Proses holding adalah proses penahanan material pada temperatur operasi

yang telah ditentukan. Perhitungan untuk waktu penahanan dimulai seketika

setelah proses conditioning berakhir yaitu ketika sensor thermal terakhir telah

menunjukkan temperatur operasi minimum yaitu *88o.

;enurut standar proses ( 560 proses solution treatment untuk paduan

aluminium 7075 ini dilakukan selama 0


14/25

1<

#ebelum diangkat dan diproses ke tahap selanjutnya, material dibiarkan

dalam media pendingin sekitar


15/25

1

aluminium pas$a solution treatment tetap terjaga sambil menunggu proses

pembentukan.

h. Aging

#etelah selesai melakukan proses solution heat treatment , aluminium 7075

akan dilakukan proses artificial aging . Proses aging ini adalah proses difusi

senyawa pemadu dalam matriks logam dasar sehingga membentuk presipitat. :al

ini terjadi dikarenakan ketika quenching atau pendinginan $epat paduan

membentuk larutan padat lewat jenuh sehingga relati tidak stabil. Ketidakstabilan

terjadi karena menurut diagram fasa, unsur terlarut ternyata melewati batas

maksimumnya sehingga $enderung men$ari kesetimbangan baru.

Proses aging ini dapat dibagi menjadi tiga yaitu natural aging , artificial

aging dan over aging . *atural aging adalah aging yang dilakukan pada

temperatur kamar, sedangkan artificial aging dilakukan pada tempertatur tertentu.

Artificial aging dilakukan pada temperatur tertentu untuk memi$u dekomposisi

senyawa larutan padat membentuk presipitasi sehingga akan meningkatkan

kekuatan dari paduan tersebut. +ver aging adalah dimana proses penuaan

dilakukan dalam waktu yang terlalu lama atau temperatur terlalu tinggi, pada

tahap ini presipitat dan matriks dalam keadaan seimbang. +ver aging ini dapat

menurunkan kekuatan yang telah di$apai sebelumnya. Kondisi over aging

merupakan kondisi yang tidak diinginkan. ;ekanisme proses aging ditunjukkan

pada gambar ..


16/25

1!

&am'ar 2.2 Proses Presipitat &ardening % Aging &

#ebagai pembanding dengan baja, proses aging relatif meningkatkan

kekuatan dari paduan pada nilai tertentu. :al ini dikarenakan terbentuknya

presipitat yang menghalangi pergerakan dislokasi atau sering dikenal dengan

presipitation hardening. Pada proses artificial aging menggunakan tanur, tahapan

proses yang dilalui material se$ara umum sama dengan ketika solution treatment.

:al yang berbeda hanya pada tahapan pendinginannya saja. Proses artificial

aging dimaksudkan untuk memastikan dekomposisi senyawa dari paduan

berlangsung optimal dan membentuk presipitat sehingga dapat meningkatkan

kekuatan paduan. Proses ini merubah aluminium paduan dari T0 menjadi T6.

#etelah proses aging berlangsung, paduan akan didinginkan. :al yang berbeda

dengan solution treatment adalah pendingian dilakukan relatif lama atau dengan

kata lain tanpa proses quenching atau pendinginan $epat.

#emakin tinggi temperatur aging , semakin singkat waktu yang dibutuhkan

untuk men$apai kekuatan tertentu. Pemilihan penggunaan metode pengerasan

paduan bergantung pada jenis paduan yang ingin kita tingkatkan kekerasannya

+6

.


17/25

17

@ntuk paduan yang mempunyai reaksi presipitasi lambat, selalu dilakukan

pengendapan pada temperatur di atas suhu kamar %artificial aging &, sedangkan

untuk yang memiliki reaksi pengendapan $epat $ukup dengan melakukan natural

aging untuk memperoleh sifat mekanik yang diinginkan.

#e$ara umum proses dalam industri relatif berbeda apabila dibandingkan

dengan teori yang telah dipelajari. :al ini terlihat salah satunya pada tahapan

perlakuan panas dimana ketika loading terdapat penurunan temperatur yang

signifikan sehingga diperlukan penyesuaian sehingga akhirnya masuk ke tahapan

holding . (erikut adalah gambar skematik perbandingan proses heat treatment

teoritik %gambar .9& dengan praktik di PT !irgantara "ndonesia %gambar .*&/

&am'ar 2.3 4ambar #kematik Proses Perlakuan Panas Teoritik


18/25

1=

&am'ar 2.!

4ambar #kematik Proses Perlakuan Panas Praktik di PT !irgantara "ndonesia

2.! ,$n%isi Pr$ses Pa%a Pa%uan Aluminium

!alam proses pemanfaatan paduan aluminium tentunya beragam proses

harus dilalui terlebih apabila aplikasi yang dimaksud memerlukan tuntutan

keamanan 00B seperti pada aplikasi pesawat terbang. :al ini tentunya akan

memberikan beberapa kesepakatan baik se$ara kondisi proses, spesifikasi

penanganan, serta penamaan yang khusus untuk paduan tertentu. :al ini tentu

dimaksudkan untuk menyeragamkan seluruh proses dalam satu standar terutama

untuk penggunaan yang melibatkan beberapa industri manufaktur. (erikut adalah

beberapa keterangan standar dalam kondisi proses pada paduan aluminium

terutama dalam proses perlakuan panas.

;enurut jenis perlakuan temper , aluminium paduan dapat dibedakan

menjadi berberapa ma$am, diantaranya G, 1, - dan T+9.

G/ As faricated. !iterapkan pada paduan yang mengalami proses pembentukan

tanpa adanya perlakuan panas maupun pembatasan sifat mekanik se$ara

khusus.


19/25

1

1/ Annealed. Paduan tempa yang dianil untuk meningkatkan keuletan dan

mempertahankan bentuk paduan.

-/ Solution heat treated . ;erupakan kondisi temper yang tidak stabil dan hanya

dapat digunakan untuk paduan yang mengalami penuaan alamiah se$ara

spontan pada suhu ruangan. Kondisi temper ini akan menjadi spesifik hanya

pada saat lamanya penuaan alamiah setelah paduan diberi perlakuan panas

pelarutan terindikasi, $ontoh/ - ?h %setelah 90 menit penuaan alamiah&.

T/ Thermally treated . ;erupakan kondisi temper untuk paduan yang diberikan

perlakuan panas tertentu untuk menghasilkan struktur yang lebih stabil.

Kondisi T ini dibagi ke dalam beberapa bagian yang lebih spesifik, antara

lain/

T*. Pada kondisi ini, paduan telah diberi perlakuan panas pelarutan kemudian

dibiarkan mengalami penuaan alamiah hingga men$apai kondisi yang stabil.

T*. Paduan mengalami perlakuan panas yang sama dengan kondisi T*, tetapi

dilakukan dari kondisi 1 atau G.

T6. Paduan telah diberi perlakuan panas pelarutan kemudian dipanaskan pada

rentang suhu tertentu untuk penuaan buatan %artificially aged &.

T6. Paduan mengalami perlakuan panas yang sama dengan kondisi T6, tetapi

dilakukan dari kondisi 1 atau G.

2.# Mekanisme Penguatan Presi"itasi

Penguatan presipitasi bertujuan untuk memun$ulkan fasa


20/25

20

tersebut dapat dimun$ulkan dengan transformasi fasa melalui serangkaian proses

perlakuan panas yang telah dijelaskan pada sub


21/25

21

Kehadiran fasa H akan menurunkan koherensi antarmuka presipitat dengan‟

matriks. Pada tahap terakhir adalah ketika fasa H bertransformasi menjadi‟

kesetimbangan fasa inkoheren, ul %H&. Pada antarmuka yang inkoheren dengan

matriksnya, dislokasi tidak akan memotong presipitat, melainkan membusur dan

mengitarinya dengan meninggalkan loop dislokasi di sekeliling presipitat

tersebut+6.


22/25

Data #engamatan

#embahasan

Kesimpulan

'iteratur

#aduan aluminium 707

*olution heat treatment

>uen.hing

Arti.ial aging

Temperatur

10045

Temperatur1045

Temperatur20045

#engu-ian laboratorium:

/-i kekerasan

/-i metalogra

22

BAB III

METDE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

&am'ar 3.1 !iagram lir Penelitian


23/25

2;

3.2 Alat %an Bahan

3.2.1 Alat

lat yang digunakan dalam penelitian, diantaranya/. (ogie


24/25

2<

*. #etelah itu spesimen diberi perlakuan artificial aging dengan ariasi

temperatur 00, 50 dan 00 selama ariasi waktu yang telah

di tentukan.

5. ;engukur nilai kekerasan dengan menggunakan universal

microhardness tester dengan menga$u pada standar #T; 2/0s dengan perbandingan /* dengan air.

7. ;engamati struktur mikro paduan dengan menggunakan mikroskop

optik.


25/25

2

DA/TAR PU*TA,A

+ #; :andbook, ol. , #roperties and Selection *onferrous Alloys and

Special-#urpose Materials. #; "nternational.

+ #; :andbook, ol. *, &eat Treating . #; "nternational.

+9 #; :andbook, ol. ), Metallography and Microstructures. #;

"nternational.

/01 !jaka, Tri. 09. ,i$tat $uliah #engu3ian %ogamI. Gakultas Teknik,

@niersitas #ultan geng Tirtayasa / ilegon C (anten.

+5 2#!;. 09. Analisis #rospe$ #er$emangan (au$sit . Pusat Penelitian dan

Pengembangan Teknologi ;ineral dan (atubara.

http/??litbang.esdm.go.id?images?stories?majalahme09?sept09<

prospekbauksit.pdf .

/41 ;ahmoud ;. Tash, #. lkahtani. Aging and Mechanical (ehavior of (e-

Treated 5657 Aluminum Alloys. "nternational Lournal of hemi$al,

;ole$ular, 3u$lear, ;aterials and ;etallurgi$al 2ngineering Mol/8, 3o/9,

0*.

+7 #T; 20

PENGARUH TEMPERATUR AGING TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO AL 7075 HEAT TREATMENT

Documents

Transcript of PENGARUH TEMPERATUR AGING TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO AL 7075 HEAT TREATMENT