## INFO TEKNIK

## PENGARUH TEMPERATUR ANELING TERHADAP KEKERASAN DAN KEKUATAN PIPA TEMBAGA AC BEKAS
R.N. Akhsanu Takwim, Kris witono, dan Pondi Udianto Politeknik Negeri Malang
E-mail  :  akhsanu140174@gmail.com, k_witono@yahoo.com, pondi_udianto@yahoo.co.id

## ABSTRACT
During the installation process, copper pipes for air conditioning will experience a very large deformation due to straightening and bending following the installation path. Hardening  strains  occur  that  result  in  changes  in  mechanical  properties  in  this  case decreases ductility making it difficult to do the connecting process with flaring.
Studies need to be carried out to restore the mechanical properties of copper pipes that have been used, including the heat treatment process on copper pipes, so that used copper pipes have a better benefit value than having to be recycled. The temperature of the heat treatment is varied from 400 o C, 500 o C and 600 o C.
Tensile  test  results  show  that  at  annealed  temperature  of  400 o C  has  the  highest tensile  strength  of  125.81  N  /  mm 2 and  proportional  limit  stress  of  40.52  N  /  mm 2 . Whereas  in  the  microhardness  test,  the  highest  hardness  occurs  also  at  annealed temperature of 400 o C which is equal to 50.8 HV.
Keywords: used copper pipe, mechanical properties, and heat treatment.

## 1. PENDAHULUAN
Biasanya  pipa  tembaga  disambung  dengan  proses soldering atau brazing , walaupun  terkadang  dibutuhkan  sambungan  mekanis  dengan  proses flaring . Sambungan flaring merupakan alternatif jika sambungan dengan menggunakan nyala api  tidak  diperbolehkan.  Instalasi  pemanas  air  pada  umumnya  menggunakan sambungan flaring untuk  menghubungkan  antara  pipa  tembaga  dengan  pipa  besi. Selain  itu  sambungan flaring diterapkan  pada  pipa-pipa  instalasi  refrigerasi  dan pengkondisi udara termasuk juga pada instalasi pipa LPG dan  gas propane .
Pipa  tembaga  biasanya  dijual  dalam  bentuk  lonjoran  atau  gulungan.  Dalam proses  instalasinya,  pipa  tembaga  terkadang  harus  ditekuk  atau  diluruskan  kembali mengikuti  kondisi  instalasi.  Akibatnya  terjadi  strain  hardening  yang  mengakibatkan perubahan  sifat  mekanis  dalam  hal  ini  mengalami  penurunan  keuletan  sehingga  sulit
untuk dilakukan proses penyambungan dengan flaring .
Perlu  dilakukan  studi  untuk  mengembalikan  sifat-sifat  mekanis  dari  pipa tembaga yang sudah pernah dipakai diantaranya dengan proses perlakuan panas (heat treatment)  pada  pipa  tembaga,  sehingga  pipa  tembaga  bekas  memiliki  nilai  manfaat yang lebih baik daripada harus dilakukan daur ulang.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Pipa tembaga jenis Kembla atau jenis paduan C19400. biasa digunakan untuk air conditioning dan  refrigerasi.  Pipa  tembaga  ini  tersedia  dalam  dua  jenis,  yaitu  yang berbentuk melingkar dan lurus. Merupakan tembaga paduan dengan komposisi 97,0 % Cu,  0-0,03%  Pb,  0,05-0,20  Zn,2,1-2,6%  Fe  dan  0.015%  P  (Anonim,  2010).  Pipa tembaga AC dapat menahan tekanan dari 90 bar sampai 130 bar pada temperatur 300 o F.
Paduan tembaga menjadi lebih kuat dan lebih ulet karena suhu turun. Ketahanan impact  juga  dapat  dipertahankan  sangat  baik  sampai  tempperatur  20  K.  Karakteristik umum  ini  telah  terungkap  dalam  pengujian  pada  15  paduan  tembaga,  termasuk kuningan,  perunggu  dan  tembaga  murni  komersial  oleh  Cryogenics  Div,  National Bureau  of  Standards,  untuk  memeriksa  kekuatan  tarik,  kekuatan  tarik  takik,  modulus Youngs,  dan  sifat  impak  pada  suhu  rendah  sampai  4  K  (-454  F).  (Reed  dan Mikesell,1990) .
Tembaga  memiliki  struktur  kristal  Face  Center  Cubic  (FCC)  yang menjadikannya  sangat  ulet.  Proses  penekukan    pada  tembaga  menyebabkan  terjadinya strain hardening karena kerja atau peregangan pada tembaga menghasilkan  cacat, yang disebut  dislokasi, di  dalam  struktur kristal.  Cacat  ini  ditambah dengan deformasi  lebih lanjut,  menjadikan  tembaga  lebih  kuat  dan  keras,  sehingga  lebih  sulit  untuk  di  tekuk kembali (Stoebe, 2007).
Annealing  tembaga  membutuhkan  temperatur  cukup  tinggi.  Temperatur  lebur Tembaga  pada  1357  K  dan  proses  anil  umumnya  terjadi  pada  lebih  dari  setengah  titik lebur  dalam  derajat  K;  temperatur  yang  lebih  tinggi  (tetapi  tidak  melewati  temperatur lebur),.menyebabkan proses anil lebih cepat. Temperatur yang umum digunakan adalah 400 o C  atau  700 o F.  Annealing  menyebabkan  struktur  membuat  dan  menumbuhkan grain /butiran  baru  yang  bebas  dari  tegangan  sisa  akibat  pengerjaan.  Butir  baru menghapus  semua  dislokasi  dan  cacat  lainnya  yang  disebabkan  oleh  deformasi,
sehingga meninggalkan material di dalamnya kondisi lunak asli, walaupun bukan dalam bentuk  aslinya  —  bentuknya tetap sama  seperti setelah deformasi,  tetapi dapat  dengan mudah ditekuk lagi.

## 3. METODE PENELITIAN
Eksperimen  diawali  dengan  membuat  spesimen  uji  dengan  mengambil  material tembaga berupa pipa tembaga AC bekas dengan ukuran diameter 10 mm,  serta tebal 0.6 mm sepanjang 20 cm mengikuti standar ASTM  untuk tube. (gambar 1)
Gambar 1. Spesimen Uji Tarik Pipa  tembaga Ac bekas
Khusus  untuk  Spesimen Pipa dan  tube,  semua  tube kecil  , terutama  ukuran 25  mm  [1  in.]  dan  di  bawah  diameter  luar  nominal,  tetapi  bisa  juga  untuk  ukuran yang  lebih  besar,  kecuali  dibatasi  oleh  peralatan  pengujian,  menggunakan  spesimen
uji  tarik  dari  bagian  tube  ukuran  penuh.  Sumbat  logam  penarik  harus  dimasukkan cukup jauh ke dalam ujung spesimen tabung untuk memungkinkan rahang mesin uji untuk mencengkeram spesimen dengan benar. Sumbat tidak  boleh sampai ke bagian spesimen  di  mana  elongasi  diukur.  Elongasi  diukur  lebih  dari  empat  kali  diameter ketika  mengikuti  E8  atau  lima  kali  diameter  ketika  mengikuti  E8M  kecuali dinyatakan  lain  dalam  spesifikasi  produk.  Gambar  2.  sesuai  bentuk  plug,  lokasi sumbat pada spesimen, dan lokasi spesimen pada cengkeraman mesin penguji.
Gambar 2. Bentuk sumbat dan pencekaman tube pada mesin uji tarik menurut standard ASTM
Selanjutnya  specimen  dilakukan  perlakuan  panas  pada  tungku  listrik  dengan variasi  temperatur    400 o C,  500 o C,  dan  600 o C  dan  ditahan  selama  5  menit  yang dilanjutkan dengan pendinginan udara sebelum dilakukan  pengujian (gambar 3.).
Gambar 3. Tungku Listrik untuk Perlakuan Panas dan pendinginan spesimen setelah perlakuan panas
Spesimen  juga  akan  diuji  dengan micro  hardness untuk  mengetahui  kekerasan masing masing bahan. Sebelumnya spesimen uji mikrohardness dibuat dari potongan pipa dan dituangkan resin sebagai holder (gambar 4)
Pengujian  tarik  dilakukan  dengan  kecepatan crosshead konstan.  Hasil  uji  tarik meliputi modulus elastisitas,  ultimate point, dan total elongasi.
Pengujian  microvikers    dilakukan  dengan  gaya  tekan  sebesar  200  gram  dengan dwelling time sebesar 10 detik.

## Gambar 4. Spesimen untuk Microhardness

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  pengujian  tarik  untuk  specimen  pipa  tembaga  AC    baru  menunjukkan tegangan tarik ultimat sebesar 299.46 N/mm2 dan tegangan batas elastis sebesar 55,76 N/mm 2 .  Sedangkan  pada  pipa  bekas,  terjadi  peningkatan    nilai  tegangan  tarik  ultimat dan  tegangan  batas  elastis    masing-masing  sebesar  372,31  N/mm 2 dan  110,27  N/mm 2 . Perlakuan  anil  dengan  temperatur  400-600 o C  pada  pipa  tembaga  bekas  dapat mengurangi  tegangan  ultimate  dan  batas  elastis  sebagaimana  terlihat  pada  tabel  1.  di bawah ini.
Tabel 1. Perbandingan Hasil Uji Tarik Pipa AC No Perlakuan Batas Elastis (N/mm 2 ) Ultimate (N/mm 2 ) 1. Pipa Baru 55,76 299.46 2. Pipa Bekas Tanpa Perlakuan 110,27 372,31 3. Pipa Bekas  Anil 400 o C 39,84 135,55 4. Pipa Bekas Anil 500 o C 28,25 125,86 5. Pipa Bekas Anil 600 o C 25,19 119,04
Dari  grafik  tegangan-regangan  yang  terjadi  pada  semua  perlakuan  anil, menunjukkan  pertambahan  panjang  ( D L)  yang  lebih  besar  dibandingkan  pada  kondisi tanpa perlakuan yang ditunjukkan dengan prosentase regangan ( e ) yang terjadi (gambar 5).
Gambar 5. Perbandingan Hasil Uji Tarik
Perbandingan  kekerasan  antara  AC  yang  baru,  pipa  tembaga  bekas    tanpa perlakuan dan pipa tembaga  bekas yang dianil sebagaimana tampak pada tabel 2.
Dari tabel  tampak bahwa kekerasan pipa tembaga bekas menunjukkan nilai  yang lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  kekerasan  pipa  tembaga  baru.  Sedangkan  pipa tembaga  bekas  yang  sudah  diperlakukan  anil  mengalami  penurunan  kekerasan  yang cukup siknifikan dibandingkan dengan yang baru maupun yang bekas tanpa perlakuan. Penurunan  kekerasan  pipa  tembaga  bekas  setelah  dianil  biasanya  diikuti  oleh  semakin naiknya  keuletannya  sehingga  wajar  jika  dalam  uji  tarik  terjadi  regangan  plastis  yang cukup besar.

## Tabel 2. Hasil Pengujian Microvickers
No. Nama Spesimen Pengulangan Nilai Kekerasan (HV) Nilai Kekerasan Rata-rata (HV) 1. Pipa Baru 1 35.0 36.8 2. 2 36.4 3. 3 39.1 5. Pipa Bekas 1 48.3 49.8 6. 2 49.5 7. 3 51.6 8. Pipa bekas Anil 400 o C 1 41.0 43.1 9. 2 44.5 10 3 43.8 11 Pipa bekas Anil 500 o C 1 36.9 36,1 12 2 35.8 13 3 35.6 14 Pipa bekas Anil 600 o C 1 36.7 36,0 15 2 35.4 16 3 35.9

## 5. KESIMPULAN
Perlakuan panas pada pada pipa tembaga AC bekas dapat merubah sifat mekanis pipa  dimana  pipa  tembaga  AC  bekas  yang  sebelumnya  mengalami  strain  hardening akibat proses pembengkokan dan pelurusan pada saat  instalasi, akan melunak dan ulet kembali  ketika  dilakukan  heat  treatmen  pada  temperatur  di  atas  400 o C,  dengan penahanan  selama  5  menit.  Pada  perlakuan  panas  400 o C,  pipa  mengalami  penurunan kekerasan dari semula 49,8 HV menjadi 43,1 HV, sedangkan pada temperatur perlakuan 500 o C dan 600 o C masing-masing sebesar 36,1 HV dan 36,0 HV.
Untuk  kekuatan  tariknya  menurun  dari  372,31  N/mm2  menjadi  135,55  N/mm 2 pada temperatur perlakuan 400 o C. Kemudian tegangan tarik semakin menurun masing- masing sebesar 125,86  N/mm2 dan 119,04 N/mm2 pada temperatur perlakuan 500 o C dan 600 o C

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim, THE  COPPER  TUBE  HANDBOOK.  Copper  Development  Association, 260 Madison Avenue New York, 2010
Anonim, Over  View.  Copper  Development  Association, 260  Madison  Avenue  New York, 2017
C.A.  Thompson,  W.  M.  Manganaro  dan  F.R.  Fickett,  Institut  Nasional  Standar  dan Teknologi  (NIST),  International  Copper  Association,  Ltd.  oleh  Boulder, Colorado, Juli 1990.
Ludvík  Kunz  ,Mechanical  Properties  of  Copper    Processed  by  Severe  Plastic Deformation  .  Copper  Alloys  –  Early  Applications  and  Current  Performance  – Enhancing Processes,InTech March, 2012
R.  P.  Reed,  Mechanical  Properties  Low  Temperature  Copper  and  Alloy,  NBS Monograph 101, Institute for Materials Research, National Bureau of Standards, Boulder, Colorado 80302.
Thomas Stoebe, Work Hardening and Annealing of Copper, University of Washington,
Seattle, WA 2007
Halaman ini sengaja dikosongkan