## PENGEMBANGAN PROSES SQUEEZE CASTING PADUAN TEMBAGA BERILIUM UNTUK PRODUK KONDUKTIVITAS LISTRIK

## THE DEVELOPMENT OF SQUEEZE CASTING PROCESS OF COPPER BERYLLIUM ALLOY FOR THE ELECTRICAL CONDUCTIVITY PRODUCT
Harry P. Limbong
Balai Riset dan Standardisasi Industri Medan
Jl. Sisingamangaraja No. 24, Medan, email : bimdn@yahoo.com

## ABSTRAK
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  sekaligus  memperbaiki  metoda  pengecoran  konvensional yang ada selama ini, dimana dengan metoda lama hasil dari pengerjaan pengecoran pada umumnya mengalami cacat  dikarenakan  terbentuknya  pori  pada  permukaan specimen , sehingga  mempengaruhi  kekuatan  bahan. Dengan  adanya  kegiatan ini  kiranya dapat  memberikan  penguasaan teknologi proses pengecoran  selain proses konvensional  yaitu proses pengecoran squeeze casting dimana  bahan yang digunakan  adalah  paduan  tembaga berillium dengan memvariasikan tekanan. Dari percobaan yang telah dilakukan ternyata  proses squeeze casting memberikan  hasil  coran yang lebih  baik  dibandingkan sistem pengecoran  biasadimana  cacat yang dihasilkan dapat diminimalisasi.
Kata kunci : Pengecoran dengan tekanan, hasil coran, Tembaga-Berillium, kekerasan Vickers

## ABSTRACT
The objective of this research is to enhance casting methods that have been using the conventional methods. The conventional method causes porosity in the sample which affect the hardness of samples.Hopely with this research, mastering in casting process technology beside conventional process that is squeeze casting process where material used  is copper-beryllium alloy with pressure variation. Experimental result shows that squeeze casting process give casting product better than casting conventional system  which is defect can be minimized.

## Keywords : Squeeze casting, specimen, Copper-Beryllium, Vickers hardness

## PENDAHULUAN
Pengecoran  logam  merupakan  salah  satu teknologi lama yang pernah digunakan. Walaupun  teknologi lama, ilmu  pengecoran logam  terus  berkembang  dengan  pesatnya. Sejarah  pengecoran  dimulai  ketika  orang mulai mengetahui  bagaimana  mencairkan  logam  dan bagaimana  membuat  cetakan (4000 SM).  Awal penggunaan  logam  oleh  manusia  adalah  ketika manusia  mulai  membuat  perhiasan  dari  emas, perak  tempaan, senjata  atau  mata  bajak  dari tembaga.  Kemudian  secara  kebetulan orang menemukan  tembaga  mencair, selanjutnya mengetahui  cara  untuk  menuang  logam  cair kedalam  cetakan, dengan  demikian  untuk pertama  kalinya orang dapat  membuat  coran yang berbentuk  rumit  seperti  perabot  rumah tangga,  perhiasan,  dan  sebagainya.  Sementara penggunaan  besi  dimulai  dengan  penempaan, sama halnya dengan tembaga.
Memahami  teknologi  pengecoran  logam tidak  hanya  dengan  mengerti  teori  pengecoran logam  tetapi  menuntut pula pemahaman  pada penerapannya. Berbagai macam metode pengecoran  logam  telah  ditemukan  dan  terus disempurnakan, diantaranya  adalah  metode pengecoran centrifugal , investment, sand casting, dan sebagainya.
Secara  umum proses pengecoran  sendiri dibedakan menjadi dua macam, yaitu traditional dan non-traditional casting.
Teknik tradisional terdiri atas: (Teori Pengecoran Logam Non Ferro,2007)
1. Sand-Mold Casting
2. Dry-Sand Casting
3. Shell-Mold Casting
4. Full-Mold Casting
5. Cement-Mold Casting
6. Vacuum-Mold Casting
Sedangkan teknik non-traditional terbagi atas :
1. High-Pressure Die Casting
2. Permanent-Mold Casting
Jurnal Teknologi Bahan dan Barang Teknik Vol. 1 No. 1, Desember 2011: 22 - 25
3. Centrifugal Casting
4. Plaster-Mold Casting
5. Investment Casting
6. Solid-Ceramic Casting
Secara  garis  besar proses pengecoran  dapat digambarkan sbb :
BAHAN BAKU TUNGKU LADLE (PANCI TUANG)
PEMBUATAN CETAKAN             PENUANGAN

## PEMBONGKARAN

## PEMBERSIHAN

## PEMERIKSAAN
Gambar 1 . Aliran Proses Pembuatan Coran
Dibawah  ini  diuraikan  beberapa  jenis  logam bukan  besi (non ferrous) beserta  sifat  dan kegunaannya, sbb :
1. Aluminium (Td = 660 0 C ; sifat = sangat ringan, ulet, hantaran  listrik  tinggi ; kegunaan  =  pesawat terbang dan konduktor listrik)
2. Tembaga (Td = 1083 0 C; sifat = konduktivitas  listrik  tinggi  dan  ketahanan korosi  baik  ; kegunaan = konduktor  listrik dan sebagai tube penukar panas) 3. Timah hitam (Td = 328 0 C; sifat = lunak dan ketahanan  korosi  baik; kegunaan = pelapis dalam industri kimia, solder)
4. Magnesium (Td = 595 0 C; sifat = lebih ringan dari aluminium,
Mampu  mesin  baik;  kegunaan  = bagian- bagian cetak/cor)
5. Nikel (Td = 1450 0 C; sifat = ketahanan korosi  baik; kegunaan = industri  kimia  dan sebagai unsur paduan baja)
6. Timah (Td = 232 0 C; sifat = ketahanan korosi baik; kegunaan = sebagai  pelapis  baja  dan sebagai solder)

## BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat
Bahan  dalam  penelitian  ini  adalah master alloy Cu-Be yang mempunyai  komposisi Be = 4,03% ; Si =    0,04% ; Co   =    0,15% ; Fe = 0,09% ; Al = 0,04% dan Cu = balance  (Metal Handbook) . Pada langkah pertama master alloy Cu-Be dilebur  pada  suhu    ± 1400 0 C dengan 50,5 kg tembaga dalam dapur peleburan sampai melebur. Setelah  melebur, hasil  leburan dituangkan kedalam ladle (panci tuang)
kemudian  dimasukkan  kedalam  cetakan  dengan diameter 100  mm dan tinggi 30 mm. Kemudian ditekan  dengan  waktu  kira-kira 100 detik  dan variasi  tekanan 50, 100 dan 150 psi. (Yue, TM and G.A Chadwick)
Gambar  2 .  Gambar  Skema Proses Pengecoran Squeeze (1= punch , 2 = dies , 3 = benda cetak, 4 = pendorong) (Yue, 1996)

## Metode
Penelitian  ini  dilaksanakan di Baristand Industri Medan dengan  mengacu  kepada  studi literatur, survey dan  konsultasi  dengan  pihak atau para pelaksana kegiatan penelitian.
Langkah – langkah dalam pembuatan atau pelaksanaan kegiatan adalah :
o Die dan punch dipanaskan  dengan  variasi 400, 450, 500 o C.  Sebelumnya  dioleskan colloidal graphite dan aseton pada spesimen pertama, setelah  pada  variasi  suhu  tertentu diatas kemudian ditahan 10 menit Logam cair dengan temperatur lebur tertentu, dituang  ke die dan punch ,  langsung dimasukkan  kedalam die yang  berisi logam cair.  Tekanan  diberikan  pada  waktu  antara mulai  penuangan  logam  sampai  penekanan maksimum adalah 100 detik
o Penekanan  divariasikan  50,100 dan 150 Psi. Spesimen  pertama,  setelah  tekanan   50 Psi ditahan selama 75 detik, dst
o Setelah   tekanan   ditahan  selama  75  detik, tekanan dilepas dan spesimen dikeluarkan.
Parameter-parameter prosesnya yang diamati adalah : ( Soejono Tjitro et.al )
o Volume cairan logam
o Temperatur tuang
o Temperatur perkakas
o Waktu Tuang
o Batas tekanan dan o Durasi penekanan
Sementara  jenis  pengujian yang dapat dilakukan  pada  produk  cor squezze diantaranya adalah hardness test untuk memeriksa kekerasan  permukaan  produk cor. Metode
2 1 4 3
yang dapat  dipakai  yaitu : Brinell , Rockwell , Vickers , Knoop dan Scleroscope ( Soejono Tjitro et. al ).

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil
Percobaan  untuk  mendapatkan  nilai kekerasan specimen yang dilakukan  dengan metode Vickers dilakukan dengan 5 (lima) kali pengujian di Laboratorium Material Test Perguruan  Tinggi Kimia Industri. Hasil yang diperoleh, ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel  1 . Data Hasil Pengujian Kekerasan Dengan Metode Vickers
Uji kekerasan dengan metode Vickers dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut:
HV = 1,8544* F/d 2 ........................(1)
dimana  HV = Kekerasan Vickers, F = Beban (kg); d =    diagonal (mm). Sebagai  contoh untuk sampel-1 dengan diagonal yg  diperoleh dari  pengujian  adalah 0,326 mm, maka  HV  = 1,8544*5 /(0,326) 2 = 87,22. Demikian seterusnya untuk spesimen yang lainnya .

## Pembahasan
Dari percobaan yang telah dilakukan terhadap sampel  untuk mendapatkan nilai kekerasan  ini  didapat bahwa dengan variasi tekanan pada beban (F) yang sama menghasilkan nilai kekerasan yang berbeda.
Gambar 3. Hubungan Antara Beban (F) dengan Rata-Rata Kekerasan
Struktur Mikro Tembaga-Berillium dibawah ini memiliki spesifikasi sbb :

## Gambar 4.
Gambar  Struktur  Mikro  Paduan  Copper  Beryllium (CDA 172, ASTM C12700)
Struktur Transverse section of rolled  bar , pembesaran x 400 ,  Sifat  Mekanis: Hardness Vickers :  Hv 300 –  400 . Dari percobaan diperoleh  nilai hardness yang  masih rendah. Hal ini  disebabkan oleh masih terdapatnya porositas  dan lepuhan khususnya pada specimen 1. Oleh karenaitu  kontrol  kualitas terhadap variabel proses dapat mencegah beberapa cacat cor yang mungkin terjadi seperti oxide inclusions , porosity , case debonding , blistering , hot tearing. ( Soejono Tjitro, et.al .).

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan,  di peroleh beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Pengecoran dengan metode squeeze casting mampu mengeliminir kekurangan –  kekurangan atau cacat yang dihasilkan oleh pengecoran secara konvensional.
2. Proses pengecoran squeeze casting terbukti sebagai salah satu metode yang dapat dipakai untuk menghasilkan produk-produk atau komponen machining yang yang menuntut mutu atau kualitas yang baik,  khususnya bagi komponen otomotif.
3. Proses pengecoran squeeze dapat menghasilkan atau memproduksi coran yang mampu menahan stress atau tekanan yang tinggi yang sekaligus sebagai penghantar listrik yang baik.
4. Metoda pengecoran squeeze selain menghasilkan sifat mekanis yang baik juga dapat mengurangi pemakaian alat atau bahan yang sering digunakan pada pengecoran dengan metode  konvensional seperti gating system (saluran pemasukan
0 20 40 60 80 100 86,72  92,07 93,8 Hv rat a- rat a Beban,  F (5 Kg)
Bahan / Spesimen Beban F (kg) Diagonal (mm) 1 2 3 4 5 1 5 0,326 0,330 0,323 0,328 0,328 2 5 0,321 0,316 0,317 0,313 0,328 3 5 0,312 0,312 0,319 0,319 0,328
Jurnal Teknologi Bahan dan Barang Teknik Vol. 1 No. 1, Desember 2011: 22 - 25
bahan coran) sehingga mengurangi pembuangan material, juga metode  ini dapat mengurangi terjadinya porositas dan penyusutan. (Wakil, 1989).

## Saran
1. Diharapkan penelitian  ini dapat ditindak lanjuti oleh  para industri yang bergerak dibidang pengecoran untuk menghasilkan produk coran yang memiliki spesifikasi sifat  mekanis yang tinggi atau baik seperti presisi, kekuatan dan sifat mekanis yang lainnya 2. Ada baiknya di masa mendatang untuk menghasilkan produk coran yang dikombinasikan dengan serat fiber.

## Daftar Pustaka
1. Evans, F. L., 1974, “ Equipment Design
Handbook “, Vol II, Gulf Publishing Company, Houston
2. Stefanescu, Metal Handbook ,  9 th ed. Vol. 15,  ASM. p. 323 – 326, 1993
3. Soejono Tjitro   et.al., “ Pengecoran
Squeeze “, Jurnal Teknik Mesin, Vol. 3 No. 1, 2001
4. Wakil, Sherif D.E., Process and Design for Manufacturing. P 41-42, New York, Prentice Hall International Inc., 1989
5. Yue, T.M. and G.A. Chadwick, “ Squeeze
Casting of Light Alloys and Their
Composites ”, Journal of Material
Processing Technology, Vol. 58 No. 2-3. 1996.
6. Husen, “ Teori Pengecoran Logam Non Ferro “, Materi Diklat Balai Besar Logam
Dan Mesin (BBLM), 2007