Analisa Struktur Paduan Akibat Pengaruh Temperatur Pemanasan dan Pendinginan terhadap Sifat Mekanik dan Ekspansi Termal Paduan CuPbSn sebagai Bushing

Abstract

Bushing or bearing is known as elements or parts of machine tools that are designed to support the weight of the load moving, especially receipt. CuPbSn alloys commonly used as ingredients in the manufacture of parts machine especially in the manufacture of bushings. In order to obtain quality metal alloy construction CuPbSn that match particular machine bushing can be done by heat treatment. Because the alloy when addressed by the heat treatment affects the mechanical properties, thermal expansion and structure of alloys. In this research, alloy composition is 75% Cu, 15% Pb and 10% Sn with a given heating temperature at a temperature of 200 oC, 400 oC and 600 oC with holding time of 1 hour and cooling applied in an aqueous and the furnace. Then test the impact of mechanical properties, hardness and tensile strength, thermal properties, while views of the thermal expansion coefficient and analysis of the structure of alloys used in X-Ray Diffraction (XRD) and metallurgical microscope. Through a metallurgical microscope analysis showed that the alloy CuPbSn were prepared by dendrites core structure and composite structure. Dendrite structure is increased and composite structure will be diffution on heating 200 oC, 400 oC, and 600oC, besides cooling in the furnace is more homogenous from an aqueous medium. And from the results of x-ray diffraction analysis showed the phase Cu81Sn22 as major (dominant) and Pb phase as a minor phase. Its phases is more crystalized with the heat treatment 200 oC,, 400 oC and 600 oC in addition to the cooling in the furnace showed that the more crystallized alloy from an aqueous medium. Changes in the structure of these alloys followed by changes in mechanical properties and thermal expansion. Mechanical properties showed significant increase with heating 200 oC, 400 oC and 600 oC but elongation and thermal expansion coefficient decreased. The optimum condition was obtained at a cooling temperature of 600oC heating furnace with the following characteristics Charpy Impact = 17.52 J, Brinell hardness = 69.1 kg/mm2 , tensile strength = 219.60 N/mm2 , elongation = 7.9% and the coefficient thermal expansion = 22.81 x 10-6 / oC.

Bushing atau yang dikenal sebagai bantalan merupakan elemen atau bagian dari peralatan mesin yang dirancang agar dapat menahan beban yang diterimanya khususnya beban yang bergerak. Paduan logam CuPbSn banyak dipergunakan sebagai bahan dalam pembuatan bagian – bagian mesin, khususnya dalam pembuatan bushing. Agar diperoleh kualitas paduan logam CuPbSn yang sesuai dengan konstruksi mesin khususnya bushing dapat dilakukan dengan perlakuan panas. Karena paduan logam tersebut bila dibenahi dengan perlakuan panas akan mempengaruhi sifat mekanik, ekspansi termal dan struktur paduan. Pada penelitian ini, komposisi berat paduan adalah 75% Cu, 15% Pb dan 10 % Sn dengan temperatur pemanasan yang diberikan pada suhu 200oC, 400oC dan 600oC dengan waktu tahan 1 jam serta pendinginan dilakukan di dalam air dan furnace. Kemudian dilakukan pengujian sifat mekanik yaitu impak, kekerasan dan kuat tarik , sedangkan sifat panas dilihat dari koefisien ekspansi termal serta analisa struktur paduan digunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan mikroskop metalurgi. Analisa melalui mikroskop metalurgi menunjukkan bahwa paduan CuPbSn disusun oleh struktur inti dendrit dan struktur komposit. Struktur inti dendrit akan meningkat dan struktur komposit akan berdifusi pada pemanasan 200oC, 400oC, dan 600oC, disamping itu pendinginan dalam furnace lebih homogen dari pendinginan dalam air. Dan dari hasil analisa pengujian difraksi sinar x didapatkan fasa Cu81Sn22 sebagai fasa mayor (dominan) dan fasa Pb sebagai fasa minor. Fasa – fasa tersebut lebih mengkristal dengan pemanasan 200oC, 400oC dan 600oC, disamping itu pendinginan dalam furnace menunjukkan semakin mengkristalnya paduan daripada di dalam air. Perubahan struktur paduan tersebut diikuti dengan perubahan sifat mekanik dan ekspansi termal. Sifat – sifat mekaniknya menujukkan kenaikkan dengan pemanasan 200oC, 400oC dan 600oC sedang perpanjangan dan koefisien ekspansi termal mengalami penurunan. Kondisi optimum diperoleh pada temperatur pemanasan 600oC dengan pendinginan furnace dengan karakteristik sebagai berikut impact Charpy = 17,52 J, kekerasan Brinell = 69,1 kg/mm2, kuat tarik = 219,60 N/mm2, perpanjangan = 7,9 % dan koefisien ekspansi termal = 22,81 x 10-6 / oC.