BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

20
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Magnet Secara Umum
Magnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan magnet.
Kata magnet (magnit) berasal dari bahasa Yunani, magnitis lithos yang berarti
batu Magnesian. Magnesia adalah nama sebuah wilayah di Yunani pada masa lalu
yang kini bernama Manisa (sekarang berada di wilayah Turki) di mana
terkandung batu magnet yang ditemukan sejak zaman dulu di wilayah tersebut.
Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. Kutub
magnet adalah daerah yang berada pada ujung-ujung magnet dengan kekuatan
magnet yang paling besar berada pada kutub-kutubnya. Walaupun magnet dapat
dipotong-potong sampai kecil, potongan tersebut akan tetap memiliki dua kutub.
Pada tahun 1819 diketahui bahwa ada hubungan antara fenomenafenomena listrik dan magnet. Pada tahun itu seorang sarjana bangsa Denmark
Hans Christian Oersted (1770-1851) mengamati bahwa sebuah magnet yang
dapat berputar akan menyimpang apabila berada didekat kawat yang dialiri arus.
Dua belas tahun kemudian, setelah bertahun-tahun mengadakan percobaan,
Faraday menemukan bahwa akan ada aliran arus sebentar dalam sebuah circuit,
apabila arus dalam circuit lain didekatnya dimulai alirannya atau diputuskan.
Tidak lama kemudian setelah itu diketahui bahwa gerakan magnet menjauhi atau
mendekati circuit itu menimbulkan efek yang sama. (Sears, 1963)
Magnet terbaik umumnya mengandung besi metalik. Namun, ternyata
bahwa unsur lain pun menampilkan sifat magnetik; selain itu, material bukan
logam pun dapat memiliki sifat magnet. Dalam teknologi modern kini banyak
digunakan magnet logam maupun magnet keramik. Selain itu dimanfaatkan pula
unsur lain untuk meningkatkan kemampuan magnetik sehingga memenuhi
persyaratan. (Van Vlack, 1984)
21
2.2 Magnet Permanen
Produk magnet permanen ada dua macam berdasarkan teknik pembuatannya yaitu
magnet permanen isotropi dan magnet permanen anisotropi.
(a)
(b)
Gambar 2.1 Arah partikel pada magnet isotropi dan anisotropi. (a) Arah partikel
acak (Isotropi). (b) Arah partikel searah (Anisotropi). (Masno G, 2006)
Magnet permanen isotropi merupakan magnet dimana pembentukkan
arah domain magnet partikel-partikelnya masih acak, sedangkan yang anisotropi
pada pembentukkan dilakukan didalam medan magnet sehingga arah domain
magnet partikel-partikelnya mengarah pada satu arah tertentu seperti ditunjukkan
pada Gambar 2.1 untuk membedakan isotropi dan anisotropi. Magnet permanen
isotropi memiliki sifat magnet atau remanensi magnet yang lebih rendah
dibandingkan dengan magnet permanen anisotropi.
Suatu magnet permanen harus mampu menghasilkan densitas fluks
magnet, B magnet yang tinggi dari suatu volume magnet tertentu, stabilitas
magnetik yang baik terhadap efek temperatur dan waktu, serta memiliki ketahanan
yang tinggi terhadap pengaruh demagnetisasi. Pada prinsipnya, suatu kemagnetan
permanen haruslah memiliki karakteristik minimal dengan sifat kemagnetan
remanen (Br) dan koersivitas intrinsik (JHc) serta temperatur curie (Tc) yang
tinggi. (Manaf, 2013)
2.3 Perkembangan Magnet Permanen
Diawal abad 19, baja martensit digunakan sebagai magnet permanen. Baja
tersebut memiliki kandungan Co
30% - 40% dapat menghasilkan magnet
permanen dengan Br 0,90T dan Energi Produk Maksimum (BH)max
.
Magnet baja martensit dengan kandungan cobalt ini merupakan magnet terbaik
22
pada waktu tersebut. Namun dalam beberapa puluh tahun belakangan, telah terjadi
perkembangan yang sangat pesat dalam penelitian dibidang magnet permanen
sehingga sejumlah fasa magnetik baru dengan energi yang lebih tinggi telah
ditemukan. Magnet Alnico misalnya, pertama kali diperkenalkan pada tahun
1930-an, terdiri dari sejumlah elemen logam transisi (Fe, Co, Ni) memiliki nilai
(BH)max dua kali lebih besar dari magnet baja.
Pada tahun 1950-an, dikembangkan magnet permanen kelas keramik
dengan formula MO(Fe2O3)6 dimana M adalah Barium atau Stronsium yang
kemudian dikenal sebagai magnet ferit. Bila dibandingkan dengan magnet Alnico,
magnet ferit memiliki energi dan remanen yang lebih rendah tetapi memiliki
koersivitas yang jauh lebih tinggi. Pada tahun 1970-an untuk pertama sekali
ditemukan magnet kelas logam tanah jarang (rare earth permanent magnets). Fasa
magnetik SmCo5 dan Sm2Co17 memiliki polarisasi total (Js) dan medan magnet
anisotropi (HA) yang sangat tinggi sehingga berpeluang memiliki remanen dan
koersivitas yang tinggi, sebagai keharusan untuk mendapatkan magnet permanen
dengan nilai (BH)max yang tinggi. Beberapa sifat kemagnetan dapat dilihat pada
tabel 2.1.
Tabel 2.1 Sifat Kemagnetan Intrinsik Fasa Magnetik dari Magnet
Fasa
Temperatur
Polarisasi
Medan
Hasil Kali
Curie,
Total,
Magnet
Demagnetisasi
Anisotropi,
Maksimum,
(oC)
(BH)max
(T)
(kJ.m-3)
BaFe12O19
450
0,50
1,10
50
Sr Fe12O19
450
0,48
1,50
46
SmCo5
720
1,14
20-35
260
Sm2Co17
840
1,25
5,20
312
Nd2Fe14B
312
1,60
5,40
512
Sumber: Manaf, 2013
Perkembangan magnet kelas ini mengalami kesulitan dikarenakan harga
Co yang sangat mahal seperti ketersediaan unsur Sm yang terbatas dibumi
sehingga popularitas magnet ini pada kalangan industri pemakaian menjadi
23
menurun. Namun ditahun 1980-an, ditemukan magnet permanen logam tanah
jarang baru berbasis fasa magnetik RE2Fe14B. Unsur RE dapat membentuk fasa
RE2Fe14B yang sangat berpeluang untuk memiliki energi yang paling tinggi.
(Manaf, 2013)
2.4 Histerisis Magnet
Magnet biasanya dibagi atas dua kelompok yaitu: magnet lunak dan magnet keras.
Magnet keras dapat menarik bahan lain yang bersifat magnet. Selain itu sifat
kemagnetannya dapat dianggap cukup kekal. Magnet lunak dapat bersifat
magnetik dan dapat menarik magnet lainnya. Namun, hanya memiliki sifat
magnet apabila berada dalam medan magnet dan sifat kemagnetannya tidak kekal.
Perbedaan antara magnet permanen atau magnet keras dan magnet lunak dapat
dilakukan dengan menggunakan loop histerisis yang telah dikenal seperti pada
gambar 2.1.
Bila bahan magnet berada dalam medan magnet, H, “garis gaya yang
berdekatan” akan tertarik ke dalam bahan sehingga rapat fluks meningkat.
Dikatakan bahwa, induksi magnet, B meningkat. Dengan sendirinya, jumlah
induksi tergantung pada medan magnet dan jenis bahan. Pada contoh Gambar 2.1,
rasio B/H tidak linear, terjadi lompatan induksi mencapai level yang tinggi,
kemudian rasio tersebut hampir konstan dalam medan yang lebih kuat.
(a)
(b)
Gambar 2.2 Kurva Magnetisasi
a. Induksi awal (B) versus medan magnet (H).
b. Loop histerisis (magnet lunak).
c. Loop histerisis (magnet keras). (Van Vlack, 1984)
(c)
24
Baik induksi remanen (rapat fluks) dan medan koersif, B dan –HC masing-masing,
besar untuk magnet keras. Hasil perkalian BH merupakan patokan untuk energi
demagnetisasi.
Pada magnet lunak, terjadi penurunan kembali yang hampir sempurna jika
medan magnet ditiadakan. Medan magnet bolak-balik akan menghasilkan kurva
simetris dikuadran ketiga. Kurva histerisis magnet permanen sangat berbeda. Bila
medan magnet ditiadakan, induksi tersisa akan menghasilkan induksi remanen, Br.
Medan yang berlawanan, yang disebut medan koersif, -HC, diperlukan sebelum
induksi turun menjadi nol. Sama dengan magnet lunak, loop tertutup dari magnet
memiliki simetri 180o.
Karena hasil kali medan magnet (A/m) dan induksi (V.det/m2) merupakan
energi per satuan volume (J/m3) disebut dengan energi produk maksimum
(BH)max, luas daerah hasil integrasi di dalam loop histerisis adalah sama dengan
energi yang diperlukan untuk siklus magnetisasi mulai dari 0 sampai +H hingga –
H sampai 0. Energi yang dibutuhkan magnet lunak dapat diabaikan, magnet keras
memerlukan energi lebih banyak sehingga kondisi-ruang, demagnetisasi dapat
diabaikan. Dikatakan dengan magnetisasi permanen.
Magnet permanen dapat diberi indeks berdasarkan medan koersif yang
diperlukan untuk menghilangkan induksi. Patokan ukuran yang lebih baik adalah
hasil kali BH. Hasil kali BH maksimum lebih sering digunakan karena merupakan
barier energi kritis yang harus dilampaui. Magnet lunak merupakan pilihan tepat
untuk penggunaan pada arus bolak-balik atau frekuensi tinggi, karena harus
mengalami magnetisasi dan demagnetisasi berulang kali selama selang satu detik.
Spesifikasi yang agak kritis untuk magnet lunak adalah induksi jenuh (tinggi),
medan koersif (rendah), dan permeabilitas maksimum (tinggi). (Van Vlack, 1984)
2.5 Medan Anisotropi (Anisotropy Field) Fasa Magnetik
Anisotropi magnet dapat muncul dari berbagai sebab seperti bentuk magnet,
struktur kristal, efek stress dan lain sebagainya. Kebanyakan material
feromagnetik memiliki anisotropi kristal yang disebut “Magnetocrystalline
anisotropy” dimana kristal memiliki arah magnetisasi yang disukai dan disebut
sebagai arah mudah. Bila magnetisasi dilakukan searah dengan sumbu mudah ini,
25
maka keadaan jenuh dapat dicapai pada medan magnet luar yang relatif kecil.
Sebaliknya, bila magnetisasi dilakukan searah sumbu keras, keadaan saturasi
dapat dicapai pada aplikasi medan magnet yang relatif tinggi. Oleh karena itu,
untuk menimbulkan sifat anisotropi, magnet dibuat agar memiliki arah yang
disukai tersebut (preferred direction). Arah ini umumnya searah dengan sumbu
mudah kristal dimana pada keadaan stabil arah momen magnet atau magnetisasi
kristal sama dengan arah sumbu mudah.
Pada konfigurasi keadaan stabil ini, energi total dalam magnet adalah
minimum. Sumbu kristal yang lain disebut sebagai sumbu keras dimana
pemagnetan pada arah ini meningkatkan energi kristal karena diperlukan suatu
energi untuk mengubah arah vektor magnetisasi yang tadinya searah dengan
sumbu mudah. Energi yang diperlukan untuk mengarahkan arah momen magnet
menjauhi sumbu mudahnya yang disebut magnetocrystalline energy atau
anisotropy energy, EA. (Manaf, 2013)
Meskipun sebagian
besar bahan menunjukkan
magnetocrystalline
anisotropi, sampel polikristalin tanpa orientasi yang disukai garis-garis yang akan
memiliki keseluruhan anisotropi kristal. Jika sampel berbentuk seperti bola maka
bidang yang sama akan menarik ke tingkat yang sama di setiap arah. Jika sampel
bentuknya tidak bulat, maka akan lebih mudah untuk menarik itu sepanjang
sumbu. Fenomena ini dikenal sebagai bentuk anisotropi. (Spaldin, 2003)
2.6 Sifat Intrinsik Kemagnetan Fasa Magnetik
Koersivitas digunakan untuk membedakan hard magnet atau soft magnet.
Semakin besar gaya koersivitasnya maka semakin keras sifat magnetnya. Bahan
dengan koersivitas tinggi berarti tidak mudah hilang kemagnetannya. Untuk
menghilangkan kemagnetannya diperlukan intensitas magnet H yang besar. Tidak
seperti bahan soft magnet yang mempunyai medan magnet B sebesar
, dalam
magnet permanen, magnetisasi bukan merupakan fungsi linier yang sederhana
dari rapat fluks karena nilai dari medan magnet H yang digunakan dalam magnet
permanen secara umum jauh lebih besar dari pada bahan soft magnet.
Remanen adalah sisa induksi magnet (B) dalam proses magnetisasi pada
saat medan magnet (H) dihilangkan, atau remanensi terjadi pada saat intensitas
26
medan magnetik (H) berharga nol dan induksi magnet (B) menunjukkan harga
tertentu. Bagaimanapun juga koersivitas pada magnet permanen akan menjadi
kecil jika remanensi dalam magnetisasi juga kecil. Oleh karena itu besar nilai
remanensi yang dikombinasikan dengan besar koersivitas menjadi sangat penting.
Saturasi magnetisasi adalah keadaan dimana terjadi kejenuhan, nilai
medan magnet B akan selalu konstan walaupun medan eksternal H dinaikkan
terus. Remanensi tergantung pada saturasi magnetisasi. Untuk magnet permanen
saturasi magnetisasi seharusnya lebih besar dari pada soft magnet. (Anwar, 2011)
2.7 Magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB)
Secara umum magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB) dikenal sebagai magnet
tanah jarang. Manget Neodymium Iron Boron (NdFeB) adalah merupakan paduan
yang berasal dari grup Lantanida pada sistem periodik unsur. Magnet Neodymium
Iron Boron (NdFeB) adalah magnet bumi yang terbuat dari paduan unsur
neodymium, besi dan boron untuk membentuk struktur Kristal tetragonal
Nd2Fe14B. Dikembangkan pada tahun 1982 oleh General Motors dan Sumitomo
Special Metals, magnet NdFeB adalah magnet permanen paling kuat yang dibuat
(Fraden, 2010).
Hasil serbuk RE-Fe-B secara signifikan dapat ditingkatkan dengan
Magnequench serbuk anisotropi. Proses ini merupakan tekstur pada struktur nano
dari bahan MQA dan memberikan hasil yang unggul dalam satu orientasi tertentu,
atau hasil anisotropi. Anisotropi MQA serbuk kemudian dapat dicampur dengan
bahan pengikat yang sesuai, biasanya epoxy untuk cetak kompresi dan nilon untuk
cetak injeksi. MQA serbuk/polimer komposit kemudian dicampur dan
dimasukkan ke dalam cetakan, arah dalam medan magnet dan penentuan
sementara medan magnet dapat menarik partikel serbuk MQA dalam arah yang
diinginkan. Ada beberapa variasi teknik molding yang berkaitan dengan geometri,
suhu dan bidang terapan. Tabel dibawah ini memperlihatkan komposisi serbuk
Neodymium Iron Boron (NdFeB) komersil type MQA-37-16.
27
Tabel 2.2 Komposisi Serbuk NdFeB komersil Type MQA-37-16
Substansi
Persen Berat (% wt)
Neodymium (Nd)
25,7
Praseodymium (Pr)
3,6
Dysprosium (Dy)
1,5
Boron (B)
0,9
Cobalt (Co)
2,0
Gallium (G)
0,6
Iron (Fe)
65,7
Sumber: Maqnequench, 2009
2.8 Bonded Magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB)
Bahan Bonded Magnet merupakan magnet komposit yang dibuat dari serbuk
magnet yang dicampurkan dengan bahan matriks (pengikat/binder) yang bersifat
non magnet. Bahan bonded magnet dapat bersifat kaku (rigid) atau lentur
(flexible) tergantung dari jenis pengikat yang digunakan. Bahan Rigid Bonded
Magnet (RBM) yang pasarnya berkembang sangat cepat adalah bahan NdFeB.
Bahan NdFeB mempunyai sifat kemagnetan yang unggul (BHmax) dan dapat
diaplikasikan dalam bidang industri otomotif, kesehatan dan elektronik. Adapun
fungsi dari binder adalah untuk menyatukan butiran serbuk magnet menjadi satu
kesatuan dalam bentuk komposit. Selain itu, bahan binder sangat berpengaruh
terhadap sikaf mekanik, listrik, maupun stabilitas termal dari magnet komposit.
(Ihsan, 2005).
Banyak material magnet kuat juga digunakan untuk membuat magnet
komposit, seperti menggunakan logam atau binder polimer. Tentunya pemakaian
logam lebih mahal daripada matriks polimer. Magnet ini biasanya memainkan
peran yang penting dan terus berkembang diantara magnet permanen komersial
yang tersedia saat ini. Pada Bonded Magnet ini, serbuk magnet diikat dengan
polimer. Biasanya serbuk magnet yang sering digunakan adalah strontium atau
barium ferrit dan neodymium-besi-boron atau samarium-cobalt. Sedangkan
polimer yang digunakan adalah polyvinyl chloride (PVC) atau bahkan logam
dengan suhu leleh rendah.
28
Bonded Magnet ini memiliki kelemahan pada hasil material magnetnya.
Hal itu dikarenakan oleh bonded magnet memiliki sifat yang lebih rendah
daripada magnet yang disintering. Akan tetapi, disamping kelemahan tersebut,
Bonded Magnet ini memiliki keutungan-keuntungan sebagai berikut:
a.
Sederhana dan biaya produksi rendah
b.
Mudah dibentuk dan variasinya juga beragam
c.
Ketahanan mekanik yang cukup baik
d.
Dapat dibentuk dalam geometri yang kompleks
Bonded Magnet dengan campuran logam transisi tanah jarang mempunyai
sifat magnet unggul dibandingkan sifat magnetik bonded ferrit. Hal tersebut
terlihat secara signifikan, karena magnet bonded ferrit mempunyai koefisien
temperatur positif terhadap Hc yang berarti koersivitas meningkat dengan
peningkatan temperatur. (Deswita, 2007)
2.9 BinderPolyvinyl Chloride (PVC)
Penggunaan resin sebagai binder dalam bonded magnet telah banyak dilakukan
oleh para peneliti, termasuk paten yang dikeluarkan. Beberapa sifat dan kelebihan
yang dimiliki oleh resin sebagai matriks dalam komposit antara lain ketahanannya
terhadap pelarut organik, panas, oksidasi dan kelembaman seperti ringan, sifat
mekanik serta mudah dimodifikasi dalam pembuatannya. Binder yang digunakan
adalah resin polyvinyl chloride (PVC).
Polyvinyl Chloride (PVC) resin merupakan hasil polimerisasi monomer
vinil klorida dengan bantuan katalis. Pemilihan katalis tergantung pada jenis
proses polimerisasi yang digunakan. Untuk mendapatkan produk-produk dari
PVC digunakan beberapa proses pengolahan yaitu:
1. Calendering
Produk akhir: Sheet, Film, Leather cloth dan Floor covering.
2. Ekstrusi
Merupakan cara pengolahan PVC yang banyak digunakan karena proses ini
dapat dihasilkan bermacam-macam produk. “Extruder head” dapat digantikan
dengan bermacam bentuk untuk menghasilkan:
 Pipa, Tube, Building profile, Sheet, Floor covering dan Monofilament.
29
 Isolasi kabel listrik dan telepon.
 Barang berongga dan blown film.
3. Cetak injeksi
Produk yang diperoleh adalah:
 Sol sepatu, sepatu, sepatu boot.
 Container, sleeve (penguat leher baju), valve.
 Fitting, electrical and engineering parts. (Mujiarto, 2005)
Massa jenis PVC secara umum adalah 1,4 g/cm3. Sifat-sifat PVC tersebut
adalah baik dalam ketahanan air, ketahanan asam dan ketahanan alkali, tidak
bersifat racun dan tidak menyala, isolasi listriknya baik dan tahan terhadap banyak
larutan. Tabel 2.3 menunjukkan kelarutan PVC. Melunak pada 65-85oC dan plastis
pada 120-150oC. Mencair pada atau diatas 170oC dan terurai memberikan asam
klorida pada atau diatas 190oC. Temperatur yang cocok untuk pengolahan adalah
150-180oC. Akan tetapi sifat-sifat tersebut dapat berubah tergantung pada sistem
produksi yang menyangkut keteraturan stereo dari polimer dan derajat
polimerisasinya, oleh karena itu perlu dipilih bahan yang cocok untuk memenuhi
keperluan.
Bahan yang derajat polimerisasinya 2500-3000 dibuat untuk selang dan
pembungkusan, yang 1300-1700 dibuat untuk kabel listrik dan pasta, yang 10001300 dibuat untuk film; kulit imitasi; lembaran tipis dan pipa lunak, 700-800
dibuat untuk lembaran kaku; pipa kaku; botol, yang 400-500 dibuat untuk pelat
gramopon, yang kurang dari 400 dipakai untuk cat dan perekat.
Tabel 2.3 kelarutan PVC (Keadaan Homopolimer)
Tidak larut dalam
Metanol, etanol, n-butanol, etilen glikol, asam asetat eter,
air
Mengembang dalam
Gasolin, minyak pelumas, karbon disulfida, bensen, toluen
Sedikit larut dalam
Kloroform, trikloroetilen, aseton
Larut dalam
Sikloheksanon,
nitrobensen,
dioksan,
butil
dikloroetan, tetrahidrofuran, metilisobutil keton
Sumber: Surdia, 2005
asetat,
30
2.10
Kompaksi
Kompaksi merupakan proses pemadatan serbuk menjadi sampel dengan bentuk
tertentu sesuai dengan cetakannya. Ada 2 macam metode kompaksi, yaitu:
1.
Cold compressing, yaitu penekanan dengan temperatur kamar. Motede ini
dipakai apabila bahan yang digunakan mudah teroksidasi, seperti Al.
2.
Hot compressing, yaitu penekanan dengan temperatur di atas temperatur
kamar. Metode ini dipakai apabila material yang digunakan tidak mudah
teroksidasi.
Pada proses kompaksi, gaya gesek yang terjadi antar partikel yang
digunakan dan antar partikel komposit dengan dinding cetakan akan
mengakibatkan kerapatan pada daerah tepi dan bagian tengah tidak merata. Untuk
menghindari terjadinya perbedaan kerapatan, maka pada saat kompaksi digunakan
lubricant/pelumas yang bertujuan untuk mengurangi gesekan antara partikel dan
dinding cetakan. Dalam penggunaan lubricant/bahan plumas, dipilih bahan
pelumas yang tidak reaktif terhadap campuran serbuk dan yang memiliki leleh
rendah sehingga pada proses sintering tingkat awal lubricant dapat menguap.
Terkait dengan pemberian lubricant/pelumas pada proses kompaksi, maka
terdapat 2 metode kompaksi, yaitu:
1. Die-wall compressing
penekanan dengan memberikan lubricant pada
dinding cetakan.
2. Internal lubricant/pelumas
penekanan dengan mencampurkan
lubricant/pelumas pada material yang ditekan.
Pada proses kompaksi ada 3 kemungkinan model ikatan yang disebabkan oleh
gaya vanderwals:
1. Pola ikatan bola-bola
Terjadi bila besarnya gaya tekan yang diberikan lebih kecil dari yield
strength (ys) matrik dan filler sehingga serbuk tidak mengalami
perubahan bentuk secara permanen atau mengalami deformasi elasti baik
pada matrik maupun filler sehingga serbuk tetap berbentuk bola.
2. Pola ikatan bola-bidang
Terjadi bila besarnya gaya yang diberikan diantara yield strength (ys)
matrik dan filler. Penekan ini menyebabkan salah satu material (matriks)
31
terdeformasi plastis dan yang lain (filler) terdeformasi elastis, sehingga
berakibat partikel seolah-seolah berbentuk bola-bidang.
3. Pola ikatan bidang-bidang
Terjadi bila besarnya gaya tekan yang diberikan lebih besar dari pada
yield strength (ys) matrik dan filler. Penekanan ini menyebabkan kedua
material (matrik dan filler) terdeformasi plastis, sehingga berakibat
partikel seolah-olah berbentuk bidang-bidang. (Nayiroh, 2013)
Kompaksi dapat dilakukan dengan satu arah sumbu atau dua arah sumbu.
Kompaksi dua arah ini bisa jadi dengan menggunakan penekan atas dan bawah.
Pada Gambar 2.3 terlihat berbagai jenis kompaksi yaitu (a) single punch, (b) dan
(c) double punches, dan (d) multiple punches. Penekan bawah sekaligus berfungsi
sebagai injektor untuk mengeluarkan benda yang telah dicetak.
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 2.3 Jenis-jenis kompaksi (Fawaid, 2013)
Faktor yang mempengaruhi proses kompaksi adalah ukuran partikel,
bentuk partikel, susunan partikel dan distribusi ukuran. Pada proses pembentukan,
serbuk memiliki kepadatan yang sama dengan kepadatan serbuk lepas. Saat
tekanan diberikan, respon pertama adalah penyusunan ulang partikel-partikel
dimana pada proses ini pori-pori yang besar terisi serbuk, sehingga akan
memberikan kepadatan yang tertinggi. Peningkatan tekana memberikan kepadatan
yang lebih baik dan mengarah ke penurunan pori-pori dengan adanya formasi
kontak partikel baru. Gambar 2.4 menunjukkan proses pembentukan kepadatan
serbuk logam.
32
(a)
(b)
(c)
Gambar 2.4 Tahapan proses kompaksi. (a) Preparation, (b) Compaction,
dan (c) Completed Compaction (Groover, 2007)
2.11
Curing
Curing adalah proses pemanasan sampai pada temperatur rendah yang
menyebabkan bersatunya partikel dan meningkatnya efektivitas reaksi tegangan
permukaan. Selama proses curing akan terbentuk batas-bats butir yang merupakan
tahap rekristalisasi dan gas-gas-gas yang ada menguap. Untuk waktu pemansan
tergantung dari jenis logam dan tidak boleh memanfaatkan tambahan dengan
perpanjangnya waktu pemanasan. (Zainuddin, 2012)
Parameter curing yaitu temperatur, waktu, kecepatan pendinginan,
kecepatan pemanasan, atmosfer curing, dan jenis material. Berdasarkan pola
ikatan yang etrjadi pada proses kompaksi, ada 2 fenomena yang mungkin terjadi
pada saat curing yaitu:
1. Penyusutan (Shrinkage)
Apabila pada saat kompaksi terbentuk pola ikatan bola-bidang maka pada
proses curing akan terbentuk penyusutan, yang terjadi karena saat proses
curing berlangsung gas yang berada pada porositas mengalami peristiwa
keluarnya gas pada saat curing.
2. Retak (Cracking)
Apabila pada kompaksi terbentuk pola ikatan antar partikel berupa bidangbidang, sehingga menyebabkan adanya trapping gas (gas terjebak di dalam
material), maka pada saat curing gas yang etrjebak belum sempat keluar tapi
gas bridge telah terjadi, sehingga jalur porositasnya telah tertutup rapat.
(Nayiroh, 2013)