Praktikum Fisika Laboratorium
Pengaruh 5iskositas "edia Pendingin pada Proses 0eat 1reatment terhadap Logam AlCu Kurnia 0astu Christianti# Cahyaning Faar K."# Shelly Permatasari#Alfa Dinar C.P !urusan Fisika# Fakultas "atematika dan 6lmu Pengetahuan Alam 6nstitut 1eknologi 1eknologi Sepuluh opember !l. Arief 7ahman 0akim# Surabaya 89&&& :-mail( chris&;
S
&
Praktikum Fisika Laboratorium Sementara proses Quenching # merupakan proses yang kekerasannya# selanutnya adalah gergai# digunakan untuk memanfaatkan titik kritis suhu rekristalisasi untuk segera memotong alumuniumEtembaga sepanang ,#2 cm# alat membekukan Kristal dan menadikan bahan yang keras dan grinding digunakan untuk mempermudah praktikan dalam kaku dengan melakukan pendinginan secara cepat dari suhu mengamplas alumuniumEtembaga yang menggunakan ; enis reksristalisasi dengan menggunakan media fluida. /iasanya amplas *"esh &999# @99# 899# ,,9+# ? gelas beker digunakan menggunakan air atau cairan khusus yang didesain untuk sebagai tempat media pendingin antara lain# larutan air garam# mendapatkan kekuatan tertentu pada besi. Dalam proses air dan oli SA:# lalu furnace digunakan untuk proses 3uenching# =iskositas m#edia fluida yang digunakan sebagai pembakaran alumunium atau tembaga. Selantnya pendingin memiliki peran besar dalam menentukan hasil Microhardness Vickers yang digunakan untuk mengetahui kekerasan bahan. 0al ini berkaitan dengan cepat lambatnya nilai kekerasan tembagaEalumunium# lalu pyrometer yang )aktu pendinginan pada cairan dengan =iskositas berbeda. digunakan untuk mengukur suhu alumuniumEtembaga# dan Semakin kental =iskositas suatu cairan maka lau pendinginan yang terakhir adalah capit yang berfungsi untuk meletakkan akan semakin lambat. /egitupun sebaliknya# ika =iskositas %&' dan mengambil alumuniumEtembaga didalam furnace nya kecil# maka lau pendinginannya akan semakin cepat . ;. 8loat cair maupun gas dan pada intinya merupakan gaya gesekan antara lapisan-lapisan yang bersisian pada fluida saat lapisan-lapisan tersebut begerak mele)ati satu sama lainnya. Pada >at cair# =iskositas terutama 4 spesimendipanaskandengansuhu 500°C selama 30 menit disebabkan oleh gaya kohesi antara molekul. Sedangkan pada gas# =iskositas muncul dari tumbukan antar molekul. Fluida yang berbeda memiliki besar =iskositas yang berbeda dan >at 3 buahspesimendimasukkankemasing-masing medium pendingin air, olisae, danlarutangaram! dan " spesimendibiarkan di u cair pada umumnya auh lebih kental daripada gas%?'. 1abel &. ilai 5iskositas "edium Pendingin 8luida Temperatur "o (oo9isien C' iskositas Air 9 &#@ 4 &9-? Spesimendibersihkandengantisudankemudiandigrimdingkembalihinggahalus, rata, danme ,9 4 &9-? 89 9#82 4 &9-? &99 9#? 4 &9-? Darah ? ;#9 4 &9-? %ekerasankeempatspesimendiujidenganmi#rohardness&i#kers *keseluruhan+ Plasma Darah ? 4 &9-? :thyl alkohol ,9 &#, 4 &9-? Selesai Bli mesin ?9 ,99 4 &9-? *SA: &9+ liserin 9 &9.999 4 &9-? ambar. & Flo)chart Percobaan ,9 &299 4 &9-? -? 89 @& 4 &9 Pada percobaan kali ini AlCu yang sudah disiapkan $dara ,9 9#9&@ 4 &9-? -? dipotong dan diadikan ; bagian# tiap bagian panangnya ,.2 0idrogen 9 9#99 4 &9 cm# setelah itu AlCu yang sudah dipotong salah satu uungnya $ap air &99 9#9&? 4 &9-? digrinding menggunakan mesin yang diatasnya diletakkan amplas dengan mesh ,,9 mesh# sampai uung AlCu tersebut rata# halus dan mengkilap# selanutnya amplas diganti dengan . +3T25202: menggunakan amplas 899 meshlalu grinding sampai halus# A. Alat dan ;ahan rata dan mengkilap. Selanutnya dilakukan perlakuan yang Percobaan ini dibutuhkan beberapa alat yang akan sama untuk amplas @99 mesh. "asing-masing tembaga mendukung percobaan ini antara lain tembagaEalumunium ditandai untuk mempermudah pengukuran tingkat kekerasan. yang berfungsi sebagai material yang kan diukur Langkah selanuutnya yang akan dilakukan adalah ; buah ,
Praktikum Fisika Laboratorium tembaga dimasukkan kedalam furnace dengan suhu 299 deraat# dimana suhu ini diukur dengan menggunakan pyrometer AlCu yang telah dimasukkan kedalam furnace ditunggu sampai ?9 menit# setelah itu dimasukkan kedalam medium pendingin yang telah diletakkan kedalam gelas beker# sedangkan salah satu tembaga dibiarkan di ruan terbuka dalam hal ini medium pendingin udara. Setelah itu AlCu dibiarkan sampai mencapai suhu ruang. Kemudian ? buah tembaga yang sudah mencapai suhu ruang digrinding kembali dengan menggunakan amplas @99 mesh dan &999 mesh# hingga halus# rata# dan mengkilap kembali. Dan yang terakhir ui kekerasan AlCu dengan menggunakan microhardness Vickers. Pada perobaan ini digunakan metode !uenching
. A.
A-A0)A 5ATA P3+;A6A)A-
Tabel 6asil 7ji (ekerasan Tabel *. $i Kekerasan AlCu "edia Pendingin Kekerasan $dara ;;. ;,.8
7ata-rata ;?.82
Auades Larutan aram
;9.2 ;@.@
;&.8 ;8.?
;&.92 ;.22
Bli SA:
;9.8
?.@
;9.,
;. :ambar 7ji (ekerasan "erlampir C. Pembahasan Pada percobaan kali ini AlCu yang sudah dipotong sepanang ,.2 cm diamplas dengan menggunkan amplas yang memiliki tingkat mesh yang berbeda-beda# hal ini dilakukan untuk menghilangkan pengotor yang terdapat pada AlCu sebelum dimasukkan ke dalam furnace. 0al ini dilakukan agar saat ui kekerasan dihasilkan data yang baik. Setelah dilakukan pemanasan dan AlCu ditunggu sampai sesuai dengan suhu ruang diamplas lagi dengam menggunakan amplash @99 mesh dan &999 mesh# hal ini dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel pengotor saat teradi pemanasan dan pendingin agar saat penguian menggunakan alat Microhardness Vickers hasil yang ditampilkan tidak ambyar dan memiliki kualitas yang baik. Saat mengamplas uga harus sampai rata# licin dan mengkilap agar semua pengotor hilang. Dimana Microhardness Vickers ini merupakan alat yang mampu melihat mikrostrukture dari lgam# sehingga dalam proses pengamplasan permukaan logam yang diamplas harus benar-benar rata. Saat AlCu dipanaskan pada suhu 299C agar fasa yang teradi seluruhnya adalah fasa alfa atau fase tunggal# kemudian didinginkan secara cepat hingga tidak berubah ke fase lain. Proses pemanasan ini bertuuan untuk member kesempatan kepada logam untuk membentuk struktur yang teratur sebelum proses pendinginan. Pada percobaan kali ini diagram fasa berfungsi untuk mengetahui temperature yang pas saat teradinya proses pemanasan pada heat treatment# serta untuk
menelaskan proses mekanisme teradinya pengerasan sebagai contoh diambil untuk diagram fase Al-Cu. Dari diagram tampak bah)a kelarutan Cu dalam Al menurun dengan menurunnya temperatur. Suatu paduan dengan ; G Cu mulai membeku di titik & dengan membentuk dendrit larutan padat a. Dan pada titik , seluruhnya sudah membeku menadi larutan padat a dengan ; G Cu. Pada titik ? kelarutan Cu dalam Al mencapai batas enuhnya# bila temperaturnya diturunkan akan ada Cu yang keluar dari larutan padat a berupa CuAl ,. "akin rendah temperaturnya makin banyak Cu-Al yang keluar. Pada gambar struktur mikro Al-Cu tampak partikel CuAl tersebar didalam matriks a *gambar terlampir+. "edium pendingin yang digunakan pada percobaan kali ini adalah larutan garam# auades# udara dan Bli SA:. ? medium pendingin ini digunakan untuk mengetahui pengaruh =iskositas terhadap kekerasan bahan yang akan diui. Diketahui bah)a AlCu yang menggunakan medium pendingin larutan aram memiliki tingkat kekerasan yang paling tinggi# sedangkan yang menggunakan oli SA: memiliki tingkat kekerasan yang paling rendah. 0al ini berkaitan dengan nilai =iskositas media pendingin tersebut# semakin besar nilai =iskositas suatu media pendingin maka semakin berkurang kekerasan bahan tersebut semakin tinggi #iskositas maka lau pendinginan semakin lambat# sehingga struktur martensit yang terbentuk semakin berkurang dan bentuknya semakin tidak lancip. Sehingga semakin tinggi =iskositas suatu fluida maka kekerasan dari suatu bahan tersebut semakin rendah# begitu pula sebaiknya semakin rendah =iskositas suatu fluida media pendingin maka kekerasan yang terbentuk semakin besar. Konduktifitas termal uga berpengaruh terhadap lau pendinginan# semakin baik konduktifitas termal suatu bahan maka semakin tinggi pua kekerasan yang terbentuk dari proses heat treatment Konduktifitas termal sendiri dipengaruhi oleh ukuran# distribusi# hubungan# poriElubang. 0al ini pula yang mempengaruhi kerapatan suatu bahan# kerapatan bahan yang semakin besar akan memudahkan menghantar panas. Sehingga menyebabkan lau pendinginan semakin cepat. Seperti yang diketahui bah)a konduktifitas termal dari udara sangat rendah sehingga menyebabkan kekerasan AlCu yang menggunakan medium penghantar udara memeliki tingkat kekerasan yang rendah. Selain faktor konduktifitas serta =iskositas banyak hal yang mempengaruhi tingkat kekerasan antara lain adalah faktor densitas. Pada praktikum ini eror yang teradi dikarenakan saat mengamplas kurang rata dan halus sehingga data yang dihasilkan kurang baik. . (3)+P70A ilai kekerasan logam AlCu dengan menggunakan medium pendingin yang berbeda beda adalah udara ;?.82# auades ;&.92# Larutan garam ;.22# dan Bli SA: ;9.,. pengaruh =iskositas medium pendingin terhadap nilai kekerasan adalah semakin besar =iskositas maka semakin kecil pula nilai kekerasan suatu bahan begitu pula sebaliknya. 7CAPA- T3=+A(A)6
Praktikan mengucapkan trimakasih yang sebanyak banyaknya kepada mbak Krisna# "bak Shelly dan "bak ?
Praktikum Fisika Laboratorium Dinar serta mas ilang# serta teman-teman praktikum yang telah membantu sangat banyak. DAF1A7 P$S1AKA %&' Callister# Hilliam D. ,99. $Materials %cience and &ngineering'. !ohn Hiley and Sons. $SA ()* /udinski# K. .# &@# &ngineering Materials roperties and %election# ?rd ed.Prentice-0all 6nc. e) !ersey %?' 0alliday#7esnick.,9&&.I Fundamental of +hysicsI.$nited State of America.!ohn Hiley J Sons.6nc %;' Surdia# 1ata J Saito# Shinroku. &,. +engetahuan ahan "eknik -edisi kedua.I. Pradnya Paramita .!akarta %2' Suherman# Hahid# ,99&. +erlakuan +anas. Surabaya ( 6nstitut teknologi Sepuluh opember.
;
Praktikum Fisika Laboratorium LA"P67A &.
,.
Foto 0asil $i Kekerasan dengan "icrohardness 5ickers
Foto Alat dan /ahan
ambar &. Capit# pyrometer# dan paduan logam Al-Cu
ambar ,. "esin grinding# amplas# gelas beker# dan alat furnace ambar 2. 0asil ui kekerasan dengan microhardness #ickers pada paduan logam Al-Cu dengan tanpa medium pendingin *mediumnya di udara terbuka+. Diperoleh nilai kekerasan sebesar ;;# 05. ambar ?. "edium pendingin *dari kiri ke kanan( larutan garam# oli sae# dan air+
ambar ;. Microhardness Vickers
ambar 8. 0asil ui kekerasan dengan microhardness #ickers pada paduan logam Al-Cu dengan medium pendingin air. Diperoleh nilai kekerasan sebesar ; 05.
2
Praktikum Fisika Laboratorium ambar @. 0asil ui kekerasan dengan microhardness #ickers pada paduan logam Al-Cu dengan medium pendingin larutan garam. Diperoleh nilai kekerasan sebesar ;8#? 05.
ambar . 0asil ui kekerasan dengan microhardness #ickers pada paduan logam Al-Cu dengan medium pendingin oli sae. Diperoleh nilai kekerasan sebesar ?#@ 05.
?.
ambar Diagram Fasa
ambar . Diagram fasa AlCu
8
