logam non ferrous

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Logam Bukan Besi (Nonferrous Metal)

Indonesia merupakan Negara penghasil bukan besi yaitu penghasil timah putih,

tembaga, nikel, alumunium dan sebagainya. Dalam keadaan murni logam bukan besi ini

memiliki sifat yang sangat baik namun untuk meningkatkan kekuatan umumnya dicampur

dengan logam lain sehingga membentuk paduan. Cirri dari logam non besi adalah

mempunyai daya tahan terhadap korosi yang tinggi, daya hantar listrik yang baik dan

dapat berubah bentuk secara mudah. Pemilihan dari peduan logam non besi ini tergantung

pada banyak hal antara lain kekuatan, kemudahan dalam pemberian bentuk, berat jenis,

harga bahan baku, upah pembuatan dan penampilannya.

Logan bukan besi ini di bagi dalam dua golongan menurut berat jenisnya, yaitu

logam berat dan logam ringan. Logam berat adalag logam yang mempunyai berat jenis

diatas 5 kg/m3.

Berat jenis dari masing-masing non besi ini dapat dilihat pada tabel 2.1. Secara

umum dapat dinyatakan bahwa makin berat suatu logam bukan besi maka makin banyak

daya tahan korosinya. Bahan logam bukan besi yang sering dipakai adalah paduan

tembag, paduan alumunium, paduan magnesium, dan paduan timah. Tabel 2.1 ini

memperlihatkanperbandingan berat jenis serta berbagai logam bukan besi.

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.1 Berat jenis beberapa jenis logam (Lit 1 hal 64)

Logam Berat Jenis (Kg/m3)

Alumunium

Tembaga

Kuningan

Timah hitam

Magnesium

Nikel

Seng

Besi

Baja

2.643

8.906

8.750

11.309

1.746

8.703

7.144

7.897

7.769

2.2 Tembaga dan Paduannya

Tembaga diperoleh dari bijih tembaga yang disebut chalcoporit. Chalcoporit ini

merupakan campuran Cu2S dan Cu Fe S2 dan terdapa dalam tambang-tambang dibawah

permukaan tanah.

Secara industry sebagian besar penggunaan tembaga dipakai untuk kawat atau

bahan penukar panas karena sifat tembaga yang mempunyai sifat hantaran listrik dan

panas yang baik. Tembaga ini jika dipadukan dengan logam lain akan menghasilkan

paduan yang banyak dibutuhkan oleh manusia. Dan yang paling sering dipakai adalah

campuran antara tembaga dan timah, mangan yang biasa disebut perunggu digunakan

untuk bagian-bagian mesin khusus dimana diperlukan sifat-sifat yang luar biasa.

Paduan antara tembaga dengan unsur-unsur lain dapat membentuk paduan lain

seperti:

1. Brons

Brons adalah paduan antara tembaga dengan timah dimana kandungan dari timah

kurang dari 15% karena mempunyai titik cair yang kurang baik maka brons biasanya

ditambah seng, fosfor, timbal dan sebagainya.

2. Kuningan


Kuningan adalah paduan antara tembaga dan seng, dimana kandungan seng sampai

kira-kira 40%. Dalam ketahanan terhadap korosi dan aus kurang baik disbanding brons

tetapi kuningan mampu cornya lebih baik dan harganya lebih murah.

3. Brons Alumunium

Brons alumunium ini adalah paduan dari tembaga dan alumunium dengan tambahan

nikel dan mangan. Kandungan alumunium 8-15,5%, nikel kurang dari 6,5% mangan

kurang dari 3,5% dan sisanya adalah tembaga.

Untuk diagram fasa dan paduannya dapat dilihat pada gambar 2.1 kesetimbangan

fasa tembaga dimana pada diagram ini dapat dilihat temperature terbentuknya fasa cairan,

fasa α dan fasa β pada logam tembaga serta mengetahui temperatur cair dari kadar

komposisi tembaga dengan kadar 100% Cu atau tembaga murni adalah 1084°C.

Gambar 2.1 Diagram fasa tembaga (lit 4 hal 36)

2.3 Seng dan Paduannya

Seng adalah logam bukan besi kedua setelah tembaga yang diproduksi secara besar

yang mana lebih dari 75% produk cetak tekan terdiri dari paduan seng. Logam ini

mempunyai kekuatan yang rendah dengan titik cair yang juga rendah dan hamper tidak

rusak di udara biasa. Dan dapat digunakan untuk pelapisan pada besi, bahan baterai kering

dan untuk keperluan percetakan.


Selain itu seng juga mudah dicetak dengan permukaan yang bersih dan rata, daya

tahan korosi yang tinggi serta biaya yang murah. Dikenal seng komersial dengan 99,995

seng disebut special high grade. Untuk cetak tekan diperlukan logam murni karena unsure-

unsur seperti timah, cadmium dan tin dapat menyebabkan kerusakan pada cetakan cacat

sepuh.

Paduan seng banya digunakan dalam industry otomotif, mesin cuci, pembakar

minyak. Lemari es, radio, gramafon, televise, mesin kantor dan sebagainya.

2.4 Magnesium dan Paduannya

Paduan magnesium (mg) merupakan logam yang paling ringan dalam hal berat

jenisnya. Magnesium mempunyai sifat yang cukup baik seperti alumunium, hanya saja

tidak tahan terhadap korosi. Magnesium tidak dapat dipakai pada suhu diatas 150°Ckarena

kekuatannya akan berkurang dengan naiknya suhu. Sedangkan pada suhu rendah kekuatan

magnesium tetap tinggi.

Magnesium dan paduannya lebih mahal daripada alumunium atau baja dan hanya

digunakan untuk industry pesawat terbang, alat potert, teropong, suku cadang mesin dan

untuk peralatan mesin yang berputar dengan cepat dimana diperlukan nilai inersia yang

rendah. Logam magnesium ini mempunyai temperature 650°C yang perubahan fasanya

dapat dilihat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Diagram fasa magnesium (lit 4 hal 373)

Karena ketahanan korosi yang rendah ini maka magnesium memerlukan perlakuan

kimia atau pengecekan khusus segera setelah benda decetak tekan. Paduan magnesium


memiliki sifat tuang yang baik dan sifat mekanik yang baik dengan komposisi 9% Al,

0,5% Zn, 0,13% Mn, 0,5% Si, 0,3% Cu, 0,03% Ni dan sisanya Mg. kadar Cu dan Ni harus

rendah untuk menekan korosi.

2.5 Alumunium dan Paduannya

2.5.1 Sejarah penemuan alumunium

Bauksit merupakan salah satu sumber alumunium yang terdapat di alam. Bauksit

ini banyak terdapat di daerah Indonesia terutama di daerah bintan dan pulau Kalimantan.

Alumunium ini pertama kali ditemukan oleh sir Humprey Davy pada tahun 1809 sebagai

suatu unsur dan kemudian di reduksi pertama kali oleh H.C.Oersted pada tahun 1825.

C.M.Hall seorang berkebangsaan Amerika dan Paul Heroult berkebangsaan

Prancis, pada tahun 1886 mengolah alumunium dari alumina dengan cara elektrolisa dari

garam yang terfusi. Selain itu Karl Josep Bayer seorang ahli kimia berkebangsaan jerman

mengembangkan proses yang dikenal dengan nama proses bayer untuk mendapat

alumunium murni.

Proses Bayer ini mendapat alumunium dengan memasukkan bauksit halus yang

sudah dokeringkan kedalam pencampur lalu diolah dengan soda sapi (NaOH) dibawah

pengaruh tekanan dan suhu diatas totok didih. NaOH akan bereaksi dengan bauksit

menghasilkan aluminat natrium yang larut. Selanjutnya tekanan dikurangi dengan ampas

yang terdiri dari oksida besi, silicon, titanium dan kotoran-kotoran lainnya disaring dan

dikesampingkan. Lalu alumina natrium tersebut dipompa ketangki pengendapan dan

dibubuhkan Kristal hidroksida alumina sehingga Kristal itu menjadi inti Kristal. Inti

dipanaskan diatas suhu 980°C dan menghasilkan alumina dan dielektrosida sehingga

terpisah menjadi oksigen dan aluminium murni.

Pada setiap 1 kilogram alumunium memerlukan 2 kilogram alumina dan 4

kilogram bauksit, 0,6 kilogram karbon, criolit dan bahan-bahan lainnya. Penggunaan

alumunium ini menduduki urutan kedua setelah besi dan baja dan tertinggi pada logam

bukan besi untuk kehidupan industri.

2.5.2 Sifat-sifat alumunium

Dalam pengertian kimia alumunium merupakan logam yang reaktif. Apabila di

udara terbuka ia akan bereaksi dengan oksigen, jika reaksi berlangsung terus maka

alumunium akan rusak dan sangat rapuh. Permukaan alumunium sebenarnya bereaksi


bahkan lebih cepat daripada besi. Namun lapisan luar alumunium oksida yang terbentuk

pada permukaan logam itu merekat kuat sekali pada logam dibawahnya. Dan membentuk

lapisan yang kedap. Oleh karena itu dapat dipergunakan untuk keperluan kontruksi tanpa

takut pada sifat kimia yang sangat reaktif. Tapi jika logam bertemu dengan alkali lapisan

oksidanya akan mudah larut. Lapisan oksidanya akan bereaksi secara aktif dan akhirnya

akan mudah larut pada cairan sekali. Sebaliknya berbagai asam termasuk asam nitrat pekat

pekat tidak berpengaruh terhadap alumunium karena lapisan alumunium kedap terhadap

asam.

Alumunium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahan korosi yang sangat

baik karena pada permukaannya terhadap suatu lapisan oksida yang melindungi logam

dari korosi dan hantaranlistriknya cukup baik sekitar 3,2 kali daya hantar listrik besi. Berat

jenis alumunium 2,643 kg/m3 cukup ringan dibandingkan logam lain.

Kekuatan alumunium yang berkisar 83-310 MPa dapat dilipatkan melalui

pengerjaan dingin atau penerjaan panas. Dengan menambah unsur pangerjaan panas maka

dapat diperoleh paduannya dengan kekuatan melebihi 700 MPa paduannya.

Alumunium dapat ditempa, ekstruksi, dilengkungkan, direnggangkan, diputar,

dispons, diembos, dirol dan ditarik untuk menghasilkan kawat. Sipanasan dapat diperolah

alumunium denganbentuk kawat foil, lembaran pelat dan profil. Semua paduan

alumunium ini dapat di mampu bentuki (wrought alloys) dapat di mesin, di las dan di

patri.

2.5.3 Sistem Penomoran Alumunium

Alumunium dapat diklasifikasikan kepada tiga bagian besar yaitu: alumunium

komersial murni paduan alumunium mampu tempa, dan alumunium cor. Asosiasi

alumunium membuat system 4 angka mengidentifikasikan alumunium. Di bawah ini ada

tabel 2.2. yang dibuat Asosiasi Alumunium untuk mengidentifikasikan alumunium ini.


Tabel 2.2 Alumunium Assosiasi Index System (lit 8 hal 104)

Sistem ini menunjukkan nomor indeks dari paduan alumunium termasuk seterti

paduan 99% alumunium murni, coper , mangan, silicon magnesium. System ini tidak

menunjukkan paduan terbesar dari elemen alumunium. Angka kedua mempunyai batas 0

sampai dengan 9. Angka nol menunjukkan tidak ada kontrol khusus pada pembuatan

alumunium. Angka setelah angka kedua menunjukkan kuantitas minimum dari unsur lain

yang tidak dalam control.

Sebagai contoh alumunium dengan nomor seri 1075. Ini berarti alumunium

mempunyai 99,75% yang terkontrol atau alumunium murni. Sedangkan 0,25% paduan

tanpa control. Nomor 1180 diidentifikasikansebagai paduan dimana 99,80% alumunium

murni dengan 0,20% berbagai macm campuran tambahan.

Pada seri 2010 sampai 7079 setelah angka kedua tidak mempunyai arti khusus

hanya menunjukkan pabrikasi. Angka ketiga dan terakhir memperlihatkan berapa paduan

yang terkandungpada saat proses pembuatan. Sebagai contoh alumunium seri 3003 adalah

alumunium mangan alloy yang mrngandung sekitar 1,2% mangan dan minimum 90%

alumunium. Contoh lain misalkan 6151 alumunium, adalah paduan alumunium dengan

silicon-magnesium-chromium. Disini angka 6 menunjukkan bahwa paduan adalah

magnesium silicon, dan angka 151 sebagai identitas paduan khusus dan persentase dari

paduan. Jika angka 1 pada digit kedua menunjukkan bahwa paduan itu adalah chromium

dan kandungannya adalah 0,49%. Berarti paduan itu adalah 99,51% terdiri dari

alumunium magnesium dan silicon.

Alumunium juga dapat digolongkan apakah bias di heat-treatment atau tidak.

Alumunium yang tidak dapat dilakukan perlakuan panas termasuk alumunium murni atau

Paduan Alumunium Nomor

Alumunium 99,5% murni

Alumunium 99,5% murni

Al-Cu merupakan unsur paduan utama

Al-Mn merupakan unsur paduan utama

Al-Si merupakan unsur paduan utama

Al-Mg merupakan unsur paduan utama

Al-Mg dan Si merupakan unsur paduan utama

Al-Zn merupakan unsur paduan utama

1001

1100

2010 – 2029

3033 – 3009

4030 – 4039

5050 – 5086

6061 – 6069

7070 – 7079


seri 1000, mangan atau seri 3000 dan magnesium seri 5000. Alumunium dapat di heat-

treatment jika mengandung satu dari copper, magnesium, silicon ataupun zinc. Seri 4000

adalah seri silicon dari paduan alumunium yang sebagian besar dapat dilas dan untuk

bahan pengisi pada proses pangelasan.

2.5.4 Paduan-paduan alumunium yang utama

Alumunium lebih banyak dipakai sebagai paduan daripada logam murni sebab

tidak kehilangan sifat ringan dan sifat-sifat mekanisnya serta mampu cornya diperbaiki

dengan menambah unsur –unsur lain. Unsur-unsur paduan yang tidak ditambahkan pada

alumunium murni selain dapat menambah kekuatan mekaniknya juga dapat memberikan

sifat-sifat baik lainnya seperti ketahanan korosi dan ketahanan aus.

Adapun paduan-paduan alumunium yang sering dipakai yaitu:

1. Al-Cu dan Al-Cu-Mg

Mempunyai kandungan 4% Cu dan 0,5% Mg untuk menambah kekuatan paduan

mampu mesin yang baik serta dipakai pada bahan pesawat terbang.

2. Al-Mn

Mn adalah unsur yang memperkuat Al tanpa mengurangi ketahanan korosi dan

dipakai untuk membuat paduan yang tahan korosi.

3. Paduan Al-Si

Sangat baik kecairannya dam mempunyai permukaan yang bagus sekali,

mempunyai ketahanan korosi yang sangat baik sangat ringan, koefisien pemuai

yang kecil, dan penghantar yang baik untuk listrik dan panas. Karena kelebihan

yang menyolok maka paduan inisangat banyak dipakai.

4. Paduan Al-Mg

Paduan ini mempunyai kandungan magnesium sekitar 4% sampai 10% mempunyai

ketahanan korosi yang sangat baik, dapat ditempa, di rol dan di ekstruksi. Karena

sangat kuat dan mudah di las maka banyak dipakai sebagai bahan untuk tangki

LNG, kapal laut, kapal terbang serta peralatan-peralatan kimia.

2.5.5 Paduan Al-Cu dan Al-Cu-Mg

Seperti telah dikemukakan pada uraian sebelumnya, paduan coran alumunium ini

mengandung 4-5% Cu. Ternyata dari fasa paduan ini mempunyai daerah luas dari

pembekuannya, penyusutan yang besar, resiko besar pada kegetasan panas dan mudah

terjadi retakan pada coran. Adanya Si sangat berguna untuk mengurangi keadaan itu dan


penambahan Si sefektif untuk memperhalus butir. Dengan perlakuan panas pada paduan

ini dapat dibuat bahan yang mempunyai kekuatan tarik kira-kira 25kgf/mm2.

Sebagai paduan, Al-Cu-Mg ini mengandung 4% Cu, dan 0,5%ditemukan oleh

A.Wilm dalam usahanya mengembangkan paduan Al yang kuat, dinamakannya yaitu

duralumin. Duralumin adalah paduan praktis yang sangat terkenal disebut paduan

alumunium dengan nomor 2017, komposisi standarnya adalah 4% Cu, 1,5% Mn

dinamakan paduan dengan nomor 2044 nama lamanya yaitu duralumin super. Paduan

yang mengandung Cu mempunyai ketahanan korosi yang jelek, jadi apabila diingini

ketahanan korosi yang tinggi maka permukaanya dilapisi dengan Al murni atau paduan

alumunium yang tahan korosi yang disebut pelat alklad. Paduan dalam system ini terutama

dipakai sebagai bahan pesawat terbang. Tabel dibawah ini menunjukkan sifat-sifat paduan

alumunium ini.

Tabel 2.3. Sifat-sifat paduan Al-Cu-Mg (lit 8 hal 137)

Paduan Keada

an

Kekuata

n tarik

(kgf/mm2)

Kekuatan

mulur

(kgf/mm2

)

Perpanjang

an (%)

Kekuatan

geser

(kgf/mm2

)

Kekeras

an

Brinel

Batas

lelah

(kgf/m

m2)

175

(2017)

O

T4

18,3

43,6

7,0

28,1

-

-

12,7

26,7

45

105

7,7

12,7

A175

(A2017) T4 30,2 16,9 27 19,7 70 9,5

RJ17 Setelah

dianil 42,9 24,6 22 - 100 -

24S

(2024)

O

T4

T36

18,9

47,8

51,3

7,7

32,3

40,1

22

22

-

12,7

28,8

29,5

42

120

130

-

-

-

14S

(2014)

O

T4

T4

19,0

39,4

49,0

9,8

28,0

42,0

18

25

13

12,7

23,9

29,5

45

100

135

-

-

-

Paduan Al-Cu-Mg ini dihasilkan melalui proses pencampuran paduan ini pada

temperatur 550°C seperti terlihat pada gambar 2.3. dimana pada gambar ini paduan harus

diupanaskan sampai temperature A sehingga komponen-komponen larutan membentuk

larutan padat.


Gambar 2.3 Diagram fasa Al-Cu-Mg (lit 8 hal 133)

2.5.6 Paduan Al-Si (4030-4039)

Paduan Al-Si ini sangat baik kecairannya, yang mempunyai permukaan bagus

sekali, pada ketegasan panas dan sangat baik untuk paduan cor. Sebagai tambahan paduan

ini mempunyai ketahanan korosi yang baik dan sangat ringan, koefisien pemuaian yang

kecil dan penghantar listrik dan panas yang baik. Karena mempunyai kelebihan yang

mencolok ini maka paduan ini sangat banyak dipergunakan. Paduan Al-Si ini ditemukan

pertama kali oleh A. Pacz pada tahun 1921 dan paduan yang telah diadakan perlakuan

tersebut dinamakan silumin.

Paduan Al-Si dengan kandungan 12% sangat banyak dipakai untuk paduan cor

cetak. Tetapi dalam hal modifikasi tidak perlu dilakukan. Sifat-sifat paduan ini dapat

diperbaiki dengan perlakuan panas dan sedikit diperbaiki dengan tambahan unsure paduan

lainnya yang umum dipakai yaitu 0,15 – 0,4% Mn dan 0,5% Mg. paduan yang diberi

perlakuan peraturan dan ditempa dinamakan silumin β. Paduan yang memerlukan paduan

panas ditambah juga dengan unsur Mg, Cu dan Ni untuk memberikan kekerasan pada saat

proses pemanasan. Bahan ini biasa dipakai untuk torek motor. Tabel 2.4 ini menunjukkan

kekuatan dan sifat mekanis Al-Si.


Tabel 2.4 Sifat-sifat kimia paduan Al-Si (lit 11 hal 257)

Paduan Perlakuan

Temperat

ur Uji

(°C)

Sifat-sifat mekanik

Kekuata

n tarik

(kgf/mm2)

Kekuata

n mulur

(kgf/mm2)

Perpanjang

an (°C)

Alcoa 32S

Al-12,5Si-1,0Mg-

0,9Cu-0,9Ni

(untuk dibentuk)

T6: 510-521°C, 4 jam

dicelup dingin air,

160-174°C, 6-10 jam

penuaan

24

204

316

371

39,2

11,2

4,2

2,5

32,2

7,7

2,5

1,4

8

30

60

120

Alcoa A132

Al-12Si-2,5Ni-

1,2Mg-0,8Cu

(untuk dicor

cetak)

T551: 168-174°C,

14-18 jam dianil,

tanpa perlakuan

pelarutan

24

204

316

25,2

16,1

7,7

19,6

9,5

3,5

0,5

2,0

8,0

Alcoa D 132

Al-9Si-3,5Cu-

0,8Mg-0,8Ni

(untuk dicor

cetak)

T5: 204°C, 7-9 jam

dianil, tanpa

perlakuan pelarutan

24

204

316

371

25,2

14,4

6,3

3,9

19,6

9,1

4,2

2,8

1,0

5,0

20,0

40,0

Pada gambar 2.4 juga dapat dilihat terjadinya diagram fasa dari paduan ini dimana

dari gambar ini dapat diketahui titik eutektik yaitu pada suhu 577°C serta fasa paduan

mencair serta terjadinya fasa lainnya.

Gambar 2.4 Diagram Fasa Al-Si (lit4 hal 375)


Koefisien pemuaian termal dari Si sangat rendah, oleh karena itu paduannya

mempunyai koefisien yang rendah juaga apabila ditambah Si lebih banyak. Berbagai cara

dicoba untuk memperhalus butir primer Si, seperti yang telah dikembangkan pada paduan

Hypereotektik Al-Si sampai dengan 29%Si. Paduan Al-Si juga banyak dipakai untuk

elektroda pengerasan terutama yang mengandung 5% Si.

2.5.7 Paduan Al-Mg-Si (6001 – 6069)

Kalau sedikit Mg ditambahkan pada Al pengerasan penuaan sangat jarang terjadi.

Paduan alam system ini mempunyai kekuatan yang kurang baik sebagai bahan tempaan

dibandingkan dengan paduan-paduan lainnya tetapi sangat liat dan sangat baik mampu

bentuknya yang tinggi pada temperature biasa. Mempunyai kemampuan bentuk yang lebih

baik pada ekstruksi dan tahan korosi dan sebagai tambahan banyak digunakan untuk

angka-angka konstruksi.

Karena paduan ini mempunyai kekuatan yang sangat baik tanpa mengurangi sifat

kehantaran listriknya maka dapat digunakan untuk kebel tenaga listrik. Dalam hal ini

pencampuran dengan Cu, Fe dan Mn perlu dihindari karena unsur-unsur itu menyebabkan

tahanan listrik menjadi tinggi. Kelebihan dari paduan Al-Mg-Si dapat dilihat pada tabel

2.5, sedangkan untuk perubahan fasa dari paduan ini dapat dilihat dari gambar 2.5.

Tabel 2.5 Sifat-sifat paduan Al-Mg-Si (lit 8 hal 140)

Paduan Keadaan

Kekuatan

tarik

(kgf/mm2)

Kekuatan

mulur

(kgf/mm2)

Perpanjangan

(%)

Kekuatan

geser

(kgf/mm2)

Kekerasan

Brinell

Kekuatan

lelah

(kgf/mm2)

6061

O

T4

T6

12,6

24,6

31,6

5,6

14,8

28,0

30

28

15

8,4

16,9

21,0

30

65

95

6,3

9,5

9,5

6063

T5

T6

T83

19,0

24,6

26,0

14,8

20,8

24,6

12

12

11

11,9

15,9

15,5

60

73

82

6,7

6,7

-


Gambar 2.5 Perubahan fasa paduan Al-Mg-Si (lit 8 hal 139)

2.5.8 Paduan Al-Mg-Zn (7075)

Alumunium menyebabkan keseimbangan biner semu dengan senyawa antar logam

MgZn2 dan kelarutannya menurun apabila temperatur turun. Telah Diketahui sejak lama

bahwa paduan sistem ini dapat dibuat keras sekali dengan penuaan setelah perlakuan

pelarutan. Tetapi sejak lama tidak dipakai sebab mempunyai sifat patah getas oleh retakan

korosi tegangan.

Di jepang pada permulaan tahun 1940 Igarasi dan kawan-kawan mengadakan studi

dan berhasil mengembangkan suatu paduan logam dengan penambahan kira-kira 3% Mn

atau Cr dimana butir kristal dapat diperhalus dan mengubah bentuk resivitasi serta retakan

korosi tegangan hampir tidak terjadi.

Pada saat itu paduan tersebut dinamakan Duralumin super ekstra.

Paduan yang terdiri dari 5,5% Zn, 2,5-1,5% Mn, 1,5% Cu, 0,3% Cr, 0,2% Mn dan

sisanya Al sekarang dinamakan paduan &075mempunyai kekuatan tertinggi diantara

paduan-paduan lainnya. Sifat-sifat mekaniknya dapat dilihat pada tabel 2.6. Penggunaan

paduan ini yang paling besar adalah untuk bahan konstruksi untuk pesawat terbang.

Disamping itu penggunaannya juga penting untuk bahan konstruksi. Perubahan fasa dari

paduan ini dapat dilihat pada gambar 2.6. dimana pada gambar ini dapat dilihat fas-fasa

untuk mendapatkan paduan ini.


Tabel 2.6 Sifat-sifat paduan Al-Mg-Zn (lit 8 hal 141)

Perlakuan

panas

Kekuatan

tarik

(kgf/mm2)

Kekuatan

mulur

(kgf/mm2)

Perpanjangan

(%) Kekerasan

Kekuatan

geser

(kgf/mm2)

Kekuatan

lelah

(kgf/mm2)

(a) (b) Rockwell Brinell

Bukan Klad

O

T6

23,2

58,4

10,5

51,3

17

11

16

11

E60-70

B85-95

60

150

15,5

33,8

-

16,2

Klad

O

T6

22,5

53,4

9,8

47,1

17

11

-

-

-

E88-111

-

-

15,5

32,3

-

-

2.6 Dapur Crucible

Dapur Crucible adalah dapur yang paling tua digunakan. Dapur ini mempunyai

konstruksi paling sederhana. Dapur ini ada yang menggunakan kedudukan tetap dimana

penmgambilan logam cair dengan memakai gayung. Dapur Ini sangat Fleksibel dan serba

guna untuk peleburan yang skala kecil dan sedang. Bahan bakar dapur Crucible ini adalah

gas atau bahan bakar minyak,karena akan mudah mengawasi operasinya. Ada pula dapur

yang dapat dimiringkan sehingga pengambilan logam dengan menampung dibawahnya.

Dapur ini biasanya dipakai untuk skala sedang dan skala besar. Dapur Crucible jenis ini

ada yang dioperasikan dengan tenaga listrik sebagai alat pemanasnya yaitu dengan induksi

listrik frekuensi rendah dan juga dapat dengan bahan bakar gas atau minyak, sedangkan

dapur Crucible yang memakai burner sebagai alat pemanas dengan kedudukan tetap dapat

dilihat pada gambar 2.7.


Gambar 2.7 Dapur kedudukan tetap

Gambar 2.8 Dapur Crucible yang bisa dimiringkan

Tanur udara terbuka adalah tanur yang bentuknya seperti tungku yang agak rendah

dan logam cair akan akan melebur dan dangkal. Pada bagian bawah tanur dipasang 4 buah

ruang pemanas (regenerator ). Tanur juga disangga oleh dua buah rol yang memungkinkan

untuk dimiringkan pada saat pengeluaran terak atau logam cair. Burner diletakkan pada

kedua sisi tanur dan dioperasikan secara periodik untuk mendapatkan panas yang merata.

Bahan bakar yang digunakan adalah gas atau minyak. Udara pembakaran dan bahan bakar

biasanya dipanaskan mula dengan melewatkan pada ruang pemanas dibawah tanur.

Pemanasan ini bertujuan untuk mempeercepat terjadinya pembakaran dan menjaga agar


tidak terjadi perubahan suhu yang mencolok didalam tanur. Pintu pengisian terletak di sisi

depannya . Tanur udara terbuka biasanya digunakan untuk peleburan baja. Tanur udara

terbuka dapat dilihat pada gambar 2.9 dibawah ini.

Gambar 2.9. Tanur udara terbuka

Tanur udara adlah bentuk yang dimodifikasi dari tanur udara terbuka. Bentuknya

hampir sama dengan tanur udara terbuka, penampang tempat logam cair berbentuk lebar

dan dangkal. Tanur dipanaskan dengan alat pemanas dengan bahan bakar minyak . Burner

dan udara pembakaran ditempatkan pada salah satu ujung tanur dan udara sisa

pembakaranakan keluar dari ujung yang lain. Komposisi kimia dapat dikontrol lebih baik

pada dapur ini dibanding dengan dapur kupola. Bila ingin melakukan penambahan

dilakukan dengan membuka tutup tanur dan menuangkannya dari atas.

Tanur ini biasanya digunakan untuk melebur besi cor putih dan besi cor mampu

tempa, dan kadang juga digunakan untuk peleburan logam non besi. Biaya operasi tanur

ini lebih tinggi dibandingkan dengan kupola . Sering juga tanur ini dikombinasikan

dengan kupola dalam operasinya. Mula-mula peleburan dilakukan dengan kupola

kemudian cairan dipindahkan ke tanur udara untuk diatur komposisinya. Skema tanur

udara dapat dilihat pada gambar 2.10


Gambar 2.10. Penampang tanur udara

Tanur induksi listrik adalah tanur yang melebur logam dengan medan

elektromagnet yang dihasilkan oleh induksi listrik, baik yang berfrekuensi rendah maupun

yang berfrekuensi tinggi. Tanur induksi biasanya berbentuk crucible yang dapat

dimiringkan. Tanur ini dipakai untuk melebur baja paduan tinggi, baja perkakas, baja

untuk cetakan,baja tahan karat,dan baja tahan panas yang tinggi.

Tanur ini bekerja berdasarkan arus induksi yang timbul dalam muatan yang

menimbulkan panas sehingga memanasi crucible dan mencairkan logam di dalam

crucible. Bentuk dari tanur induksi listrik dapat dilihat pada gambar 2.11. di bawah ini.


Gambar 2.11. Tanur Induksi (a) Penampang (b) Kumparan yang bias diangkat (c) Garis

gaya pada Tanur Induksi


2.7 Pemilihan Bahan Batu Bata

Pemilihan bahan batu bata yang akan digunakan untuk dapur pelebur tipe Crucible

dengan bahan bakar minyak tanah ini, ditentukan dengan memperhatikan sifat-sifta dapur

tersebut seperti dapur yang bekerja sampai temperatur 750 0C serta perhitungan biaya dari

banyaknya batu bata yang digunakan.

Diharapkan pada suhu yang direncanakan tersebut bahan dari dapur tidak akan

berubah sifatnya akibat pembebanan panas sehingga terjadi perubahan struktur dari bahan.

Koefisien dari daya hantar panas juga tergantung dari suhu karena koefisien ini akan

berkurang nilainya bila suhu dinaikkan.

Oleh karena itu dalam pemilihan batu bata untuk lapisan dinding dapur dan alas

dapur bahannya haruslah ditentukan dan dipilih sebaik mungkin agar dapat bertahan lama,

tidak mudah pisah dan dapat meningkatkan efisiensi dapur.

2.7.1 Pemilihan Batu Bata

Batu bata yang umum digunakan unuk dapur pelebur tipe Crucible adalah Batu

bata yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

• Tidak melebur pada suhu yang relatif tinggi

• Sanggup menahan lanjutan panas yang terjadi tiba-tiba ketika pembebanan suhu

• Tidak hancur di bawah pengaruh tekanan yang tinggi ketika digunakan pada suhu

yang tinggi.

• Mempunyai koefisien thermal yang rendah sehingga dapat memperkecil suhu yang

keluar

• Memiliki tekanan listrik yang tinggi jika digunakan untuk dapur listrik.

Bahan batu bata ini diklasifikasikan dalam beberapa jenis yaitu golongan Asam, Basa

dan Netral. Pemilihan ini sesuai dengan dapur apa yang akan dipergunakan . Adapun

bahan-bahan dari bahan batu bata ini adalah:

1. Bahan Batu Bata Jenis Asam

Biasanya terdiri dari pasir silika dan tanah liat tahan api. Silika dalam bentuk

murni melebur pada suhu 1710 oC bahan ini terdiri dari hidrat alumina silica

(Al2O3, 2SiO2, 2H2O ).

2. Bahan Batu Bata Jenis Basa


Biasanya terdiri dari magnesia, clionic magnesia, dan dolomite magnesia

mempunyai titik lebur tinggi dan baik untuk melawan korosi, bahan-bahan ini

terdiri dari 20 -30 % MgO dan 70 -80 % cliromite dolomite terdiri dari kalsium

karbinat dan magnesia (CaCO3, MgCO3). Dolomite stabil yang terdiri dari CaCO3, SiO3,, MgO adalah bahan yang lebih baik daripada dolomite biasa sehingga lebih

tidak mudah retak.

3. Bahan Batu Bata Jenis Netral

Terdiri dari karbon, grafit, cliromite, dan silimanite. Bahan ini tidak membentuk

fasa cair pada pemanasan penyimpan kekuatan pada suhu tinggi jenis cliromite

terbuat dari biji cliromite yang komposisinya terdiri dari 32 % FeO dan 68 % CrO3

dan mempunyai titik cair sekitar 2180 0C silimate terdiri dari 63 % Al2O3, dan 37

% SiO2 dan mempunyai titik cair sekitar 1900 0C .

2.7.2 Bahan Batu Bata Tahan Api

Bahan dasar untuk pembuatan batu bata yang dibakar adalah tanah liat. Tanah liat

itu terjadi dari tanah napal ( tanah tawas asam kersik) yang dicampur dengan bahan yang

lain seperti pasir. Bahan dasar tanah liat didapat di alam dalam berbagai susunan yang

dapat dipakai begitu saja untuk industri batu bata. Dua sifat menyebabkan tanah liat cukup

dipakai untuk inustri bakar:

1. Keadaan liat atau dapat diremas yang perlu untuk tetap berada dalam bentuk yang

sekali diberikan

2. Struktur seperti batu bata yang baru terjadi setelah hasil pembakaran.

Jika panas terlampau tinggi dalam pembakaran maka bahan bakar dapat melebur.

Tidak semua jenis tanah liat melebur pada saat yang sama. Dasar dan susunan bahan-

bahan menentukan besarnya derajat panas yang dibutuhkan . Untuk menggantikan

struktur asli dalam struktur batu bata atau untuk melebur batu bata. Kualitas hasil yang

didapat bertalian rapat dengan susunan. Tanah liat ,zat bakar ,panas yang terjadi jika

membakar dan lamanya membakar.

Bahan tahan panas yang dipakai untuk dapur ini adalah batu bata pakam yang

termasuk golongan bahan batu bata jenis asam dimana konduktivitas dari batu bata ini

adalah 0,69 W/m 0C. Pemilihan batu bata ini berdasarkan penelitian yaitu batu bata

dipanasi sampai suhu kurang lebih 1000 0C di dalam oven pemanas dilakukan berulang

kali dan diteliti keadaannya. Ternyata batu bata ini tidak mengalami perubahan bentuk


struktur mekanis dan fisiknya secara besar atau batu bata ini mampu dan sesuai untuk

digunakan pada dapur peleburan ini.

Dengan tahannya batu bata ini dipanasi sampai suhu sekitar 1000 0C, sedangkan

suhu dapur yang direncanakan hanya lebih kurang 800 0C sehingga batu bata tahan api

jenis ini dapat digunakan untuk dapur pelebur, selain itu harga dari tiap batu bata tahan

api jenis ini relative murah dari batu bata jenis lain serta mempunyai kekuatan yang baik

sehingga dapat menahan beban yang akan ditumpu oleh batu bata ini , keuntungan yang

lain adalah konduktivitas dari batu bata ini juga kecil sehingga dapat mengurangi panas

yang keluar dari ruang bakar sehingga efisiensi panas dapat lebih ditingkatkan.

2.8 Semen Tahan Api

Bahan pengikat berfungsi untuk mengikat batu bata serta untuk menutup celah

yang terjadi dari penyusunan batu bata. Bahan pengikat yang dipakai ini adalah semen

tahan api yang juga dapat menambah ketahanan batu bata terhadapa suhu tinggi.

Untuk dapur peleburan ini dipakai bahan pengikat yaitu semen tahan api yang

dijual dipasarandengan komposisi kimia :

• SiO2 dengan kadar 96,33 % ……………………………....(lit 4 hal. 526)

• Al2O3 dengan kadar 0,28 %

• CaO dengan kadar 2,74 %

• Fe2O3 dengan kadar 0,56 %

• Na2O dengan kadar 0,04 %

• K2O dengan kadar 0,04 %

• TiO2 dengan kadar 0,03 %

Sebagai bahan pengikat, semen ini dicampur dengan air dan pasir silica dengan

perbandingan 1 : 2 : 3 . Campuran semen dan pasir silica ini kemudian diaduk selama

kurang lebih 2 menit dan kemudian ditambahkan air dan diaduk kurang lebih 3 menit.

Kadar air harus dijaga sebaik mungkin karena bila kadar air berlebihan akan menyebabkan

gelembung gas dan lubang-lubang kecil sedangkan bila air terlalu sedikit semen akan

kehilangan sifat lekatnya sehingga tidak dapat mengikat batu batadengan baik dan

akibatnya batu bata dapat ambruk atau beerlepasan. Selain kadar air yang berlebihan

menyebabkan air berusaha melepaskan diri sehingga akibatnya permeabilitas permukaan

yang besar.


Pemakaian bahan pengikat juga memerlukan teknik yang baik karena tidak boleh

terjadinya retak dan harus dipadatkan sepadat mungkin.

Kadar semen dan pasir silica juga menjadi factor yang penting karena bila kadar

semen yang terlalu sedikit selain menyebabkan kehilangan sifat lekatnya juga dapat

membentuk gumpalan-gumpalan pasir serta menyebabkan konstruksi batu bata susah

dibongkar.

Jadi karakteristik dari bahan batu bata dari dapur ini yaitu:

a. Bahan Penyekat panas : Batu Bata Tahan api

Titik cair : 1400 oC atau 1673 K

Konduktivitas panas : 0,69 W/m oC

Berat Jenis : 2,1 g/cm3

b. Bahan Penyekat panas : Semen Tahan Api

Titik cair : 1400 oC atau 1673 K

Konduktivitas panas : 1,16 W/m oC

Berat Jenis : 1,5 g/cm3

2.9 Konstruksi Dapur Pelebur

Susuai dengan judul perencanaan, maka berikut yang akan dijelaskan adalah dapur

pelebur dengan bahan bakar minyak. Konstruksi dapur pada dasarnya hanya merupakan

sebuah cawan pelebur yang terletak ditengah-tengah sebuah silinder baja yang dilapisi

dengan penyekat panas, terdapat ruang bakar diantara cawan pelebur dan dinding penyekat

panas. Di bagian bawah terdapat unit pembangkit untuk mencukupi kebutuhan energy

panas untuk mengambil alumunium cair digunakan gayung pengaduk.


Documents

logam non ferrous