LAPORAN
PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMEN II
METODE MECHANICAL MILLING MENGGUNAKAN SHAKER MILL PPF-UG
(ACARA – 1)
Disusun oleh :
Nama : 1. M.Hassan Abdul Malik K H1E014009
: 2. Fajrin Hidayat H1E014029
Asisten : Aries Setiawan
Hari/Tanggal :
Pelaksanaan Praktikum : Jum'at, 5 Mei 2017
Pengumpulan Laporan : Kamis, 11 Mei 2017
LABORATORIUM MATERIAL DAN EKSPERIMEN
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
PURWOKERTO
2016
METODE MECHANICAL MILLING MENGGUNAKAN SHAKER MILL
PPF-UG
Oleh :
M Hasan Abdul Malik Karimullah, Fajrin Hidayat
ABSTRAK
Praktikum metode mechanical milling menggunakan shaker mill PPF-UG dilakukan dengan tujuan untuk menentukan perubahan ukuran partikel dan lama waktu milling yang efisien. Alat yang digunakan adalah Shaker Mill PPF-UG legkap dengan vial dan ball mill. Variasi waktu yang ditentukan adalah 10, 20, dan 30 menit, dan sampel yang digunakan adalah Fe3O4 alam (Pasir besi) seberat 15 gram dibuat 3 sampel, saringan yang digunakan yaitu 80, 120, dan 250 mesh. Hasilnya waktu milling yang efektif penggunaannya adalah 30 menit, karena menghasilkan penggilingan dengan jumlah massa 9,947 gram (120 mesh) dan 4,742 (250 mesh). Sementara jika di milling selama 10 menit menghasilkan massa 7,061 gram (120 mesh) dan 2,755 gram (250 mesh), dan milling 20 menit menghasilkan massa 6,160 gram (120 mesh) dan 2,775 gram (250 mesh).
Kata Kunci : Mechanical miling, Pasir besi, Shaker mill PPF-UG..
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pasir besi (Fe3O4) adalah salah satu hasil dari sumber daya alam yang ada di Indonesia dan merupakan salah satu bahan baku dasar dalam industri besi baja dimana ketersediaannya dapat dijumpai di daerah pesisir seperti di pesisir pantai Jawa, Sumatra, Sulawesi, dan Kabupaten Lombok Timur. Selain sebagai bahan baku industri baja, pasir besi juga dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku industri semen dalam pembuatan beton. Pasir besi yang ada di alam umumnya memiliki ukuran 80-100 mesh. Metode untuk mencampurkan dan menentukan perubahan ukuran partikel yaitu dengan menggunakan metode mechanical milling.
Mechanical milling adalah bentuk umum untuk suatu proses yang digunakan untuk memperkecil ukuran serbuk, dan digunakan untuk pencampuran (alloying) dari dua serbuk material yang berbeda. ada beberapa variabel yang harus dipertimbangkan, yaitu tipe milling, kecepatan milling, waktu milling, tipe dan ukuran bola giling, rasio bola-serbuk, temperatur milling, dan pelumas (process control agent)(Suryanarana, 2011). salah satu jenis milling yang digunakan adalah planetary ball mill. Metode mechanical milling bisa dilakukan dengan menggunakan shaker mill PPF-UG
Tujuan
Menentukan perubahan ukuran partikel dan lama waktu milling yang efisien setelah di-milling dengan variasi yang sudah ditentukan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mechanical Milling
Tujuan dari mechanical milling adalah untuk mengurangi ukuran partikel dan pencampuran partikel dalam fase baru. Berbagai jenis tipe ball mill dapat digunakan untuk sintetis nanomaterial di mana bola berdampak pada muatan bubuk [1]. Bola dapat menggulung permukaan ruangan dalam serangkaian lapisan paralel atau bisa jatuh bebas memberi dampak pada bubuk di bawahnya. Untuk produksi berskala besar dengan nano grain size, mechanical milling lebih ekonomis [2]. Kinetik dari mechanical milling atau alloying bergantung pada pada energi yang ditransfer ke serbuk dari bola selama milling [3]. Transfer energi ditentukan oleh banyak parameter seperti jenis milling, serbuk yang dipasok untuk menggerakkan ruang penggilingan, kecepatan penggilingan, ukuran dan distribusi ukuran bola, penggilingan kering atau basah, suhu penggilingan dan durasi penggilingan [4]. Karena energi kinetik bola adalah fungsi dari massa dan kecepatan, material padat (baja atau tungsen carbide) lebih lebih baik dari pada bola keramik, dan distribusi ukuran dan ukuran harus dioptimalkan [5]. Pengemasan bola yang terlalu padat mengurangi jalur gerak bola yang rata-rata bebas, sementara distribusi yang encer meminimalkan frekuensi tumbukan [6]. Suhu selama penggilingan dapat bergantung pada energi kinetik bola dan karakteristik material media bubuk dan penggilingan. Suhu bubuk dapat mempengaruhi konsentrasi difusivitas dan kerusakan pada bubuk yang memperngaruhi transformasi fasa yang diinduksi oleh penggilingan [7]. Temperatur yang lebih tinggi diharapkan diharapkan menghasilkan fase yang membutuhkan mobilitas atomik yang lebih tinggi (intermetalik) sedangkan pada suhu yang lebih rendah pembentukan fase amorf diharapkan jika cukup energinya [8]. Suhu rendah juga dapat meningkatkan pembentukan fase nanokristalin [9]. Selain itu, deformasi laju regangan dan regangan kumulatif tinggi yang menyertai selama bola bertumbukan menyebabkan partikel patah [10].
Gambar 2.1 Proses tumbukan antara bubuk dan bola pada saat proses milling
Gambar 2.2 Skema gerakan bola dan serbuk dalam vial pada saat proses milling
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Laboratorium Fisika Material Fakultas MIPA Universitas Jenderal Soedirman, 5 Mei 2017 Jam 09.00 – 11.30 WIB.
3.2 Alat dan Bahan
Alat
Bahan
Shaker Mill PPF-UG
Fe3O4 alam (Kec. Binangun Kab. Cilacap
Vial
Kunci Inggris
Ball Mill (75 gram)
Spatula
Timbangan digital Ohaus model TP2KS
Saringan 80, 120, dan 250 mesh
Kertas
Plastik Sampel
3.3 Prosedur Percobaan
Menyiapkan alat dan bahan untuk percobaan ini.
Menyaring pasir besi (Fe3O4 alam) dengan ukuran 80 mesh.
Menimbang sebanyak 15 gram persampel dan dibuat sampel.
Menimbang ball mill sebanyak 75 gram sesuai perbandingan sampel dan ball mill yaitu 1 : 5.
Memasukkan sampel dan ball mill ke dalam vial kemudian dipasang pada alat Shaker Mill PPF-UG.
Sampel dimilling dengan variasi waktu yaitu 10, 20, dan 30 menit.
Menyaring sampel yang sudah di milling menggunakan ukuran 120 mesh dan 250 mesh.
Mencatat perubahan ukuran setelah dimilling dengan presentase masing-masing sampel.
3.4 Flowchart
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
Hasil yang diperoleh dari praktikum ini adalah sebagai berikut :
Massa sampel : 15 gram
Ukuran Awal : 80 mesh
No
Variasi waktu milling
120 mesh
250 mesh
Ukuran
gram
%
gram
%
gram
%
1
10 menit
7,061
52,926
2,755
81,633
8,964
40,24
2
20 menit
6,16
58,933
2,775
81,5
8,641
42,393
3
30 menit
9,947
33,686
4,742
68,386
4,981
66,793
4.2 Pembahasan
Mekanisme metode mechanical milling dalam proses memperkecil ukuran dapat dijelaskan oleh tiga mekanisme kunci yang saling mempengaruhi yaitu gesekan antara kedua permukaan karena tekanan yang dihasilkan melampaui kekuatan inheren partikel sehingga mengakibatkan frakturasi (patahan atau retakan), gaya gesek yang dihasilkan mengakibatkan pecahnya partikel menjadi beberapa bagian (Kelly, 1982).
Pada saat proses milling terdapat empat gaya yang terjadi pada material yaitu tumbukan, artisi, gesekan, dan kompresi. Pada putaran mill yang relatif rendah, muatan akan bergerak naik tidak begitu tinggi dan setelah mencapai titik kesetimbangan muatan segera kembali menggelincir atau menggelinding di atas muatan lain yang sedang begerak ke atas. Pada mekanisme ini proses pengecilan ukuran terjadi akibat gaya atrisi dan gesekan (shear). Sedangkan ketika mill berputar cukup tinggi, muatan akan ikut berputar dan bergerak naik relatif tinggi dengn titik kesetimbangan yang tinggi pula. Setelah kesetimbangan tercapai, muatan akan jatuh bebas ke dasar mill. Pada mekanisme ini pengecilan ukuran terjadi akibat pengaruh gaya tumbukan (impact) dan kompresi (Kelly, 1982).
Gambar 4.1 Grafik gram terhadap ukuran saringan (mesh) Fe3O4 alam
Waktu milling Fe3O4 yang efektif penggunaannya untuk alat milling jenis Shaker Mill PPF-UG adalah 30 menit. Massa yang diperoleh dari milling Fe3O4 selama 30 menit adalah 9,947 gram (120 mesh) dan 4,742 (250 mesh). Dibandingkan variasi waktu lainnya yaitu 10 menit menghasilkan massa 6,160 gram (120 mesh) dan 2,775 gram (250 mesh). Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan waktu milling akan menghasilkan reduksi ukuran partikel dan menghasilkan distribusi ukuran partikel yang semakin kecil (Al-Saie.dkk, 2002).
Gambar 4.2 Grafik hubungan massa terhadap waktu milling Fe3O4 alam
Waktu milling yang efektif penggunaannya untuk mendapatkan hasil penggilingan yang optimal yaitu selama 30 menit, karena menghasilkan penggilingan dengan jumlah massa 9,947 gram (120 mesh) dan 4,742 (250 mesh). Sementara jika di milling selama 10 menit menghasilkan massa 7,061 gram (120 mesh) dan 2,755 gram (250 mesh), dan milling 20 menit menghasilkan massa 6,160 gram (120 mesh) dan 2,775 gram (250 mesh). Hal ini menunjukan bahwa penigkatan waktu milling akan menghasilkan reduksi ukuran partikel dan menghasilkan distribusi ukuran partikel yang semakin kecil (Al-Saie.dkk, 2002).
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Proses perubahan ukuran partikel dan waktu milling yang efektif penggunaannya untuk mendapatkan hasil penggilingan yang optimal yaitu selama 30 menit, karena menghasilkan penggilingan dengan jumlah massa 9,947 gram (120 mesh) dan 4,742 (250 mesh). Sementara jika di milling selama 10 menit menghasilkan massa 7,061 gram (120 mesh) dan 2,755 gram (250 mesh), dan milling 20 menit menghasilkan massa 6,160 gram (120 mesh) dan 2,775 gram (250 mesh). Hasil tersebut menunjukan bahwa penigkatan waktu milling akan menghasilkan reduksi ukuran partikel dan menghasilkan distribusi ukuran partikel yang semakin kecil.
5.2 Saran
Perlunya ketelitian dalam mengambil data dan kehati-hatian dalam memindahkan sampel, karena sampel berupa serbuk sehingga mudah tersebar dan massa dari sampel juga akan berkurang. Perlu adanya kertas sampel yang banyak, agar sampel tidak tertukar dengan yang lainnya.
DAFTAR PUSTAKA
[1] C. Koch, and J. D. Whittenberge, Intermetallics 4, 339 (1996)
[2] R. Janot, and D. Guerard, Progress in Materials Science 50, 1 (2005)
[3] S.C. Tjong, and H. Chen, Materials Science and Engineering R 45, 1 (2004)
[4] J.S. Benjamin, Metal Powder Rep. 45, 122 (1990)
[5] D.L. Zhang, Progress in Materials Science 49, 537 (2004)
[6] T. S. Ward, W. Chen, M. Schoenitz, R. N. Dave, and E. Dreizin, Acta Materialia 53, 2909 (2005)
[7] Q.S. Mei, and K. Lu, Progress in Materials Science 52, 1175 ( 2007)
[8] M. Sherif El-Eskandarany, K. Sumiyama, and K. Suzuki, Acta Mateialiar. 45, 1175 (1997)
[9] S. Zghal, R. Twesten, F. Wu, and P. Bellon, Acta Materialia. 50, 4711 (2002)
[10] C. C. Koch, Nanostructured Materials. 9, 13 (1997)
[11] Kelly, E., G., 1982 "Introduction to Mineral Processing", John Wiley & Son, New York.
[12] Al-Saie. Dkk., 2012 "Effect Of Annealing On The Structure And Magnetic Properties Of Mechanically Milled TiO2-Fe2O3 Mixture", Ceramics International.
LAMPIRAN
Proses pemasangan vial ke alat shaker mill PP-UGProses pemasangan vial ke alat shaker mill PP-UGProses penyaringan hasil millingProses penyaringan hasil millingBall mill dan Fe3O4 alam (80 mesh)Ball mill dan Fe3O4 alam (80 mesh)Alat shaker mill PPF-UGAlat shaker mill PPF-UG
Proses pemasangan vial ke alat shaker mill PP-UG
Proses pemasangan vial ke alat shaker mill PP-UG
Proses penyaringan hasil milling
Proses penyaringan hasil milling
Ball mill dan Fe3O4 alam (80 mesh)
Ball mill dan Fe3O4 alam (80 mesh)
Alat shaker mill PPF-UG
Alat shaker mill PPF-UG
7
