Analisis Pengaruh Laju Pemanasan Sintering terhadap Karakteristik Densifikasi dan Kekerasan Material Limbah Pemesinan Melalui Metalurgi Serbuk

Afandi, Rian (2026) Analisis Pengaruh Laju Pemanasan Sintering terhadap Karakteristik Densifikasi dan Kekerasan Material Limbah Pemesinan Melalui Metalurgi Serbuk. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 2038221065-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Proses pemesinan modern menghasilkan limbah geram logam (metal chips) dalam jumlah besar yang umumnya belum dimanfaatkan secara optimal. Penelitian ini bertujuan untuk mengolah limbah geram pemesinan menjadi material baru yang bernilai tambah tinggi melalui metode metalurgi serbuk, dengan fokus menganalisis pengaruh variasi laju pemanasan (heating rate) sintering terhadap karakteristik fisik dan mekanik spesimen. Karakterisasi awal menggunakan X-ray Fluorescence (XRF) menunjukkan bahwa serbuk limbah didominasi oleh unsur besi (Fe 98,74%) yang memiliki kemiripan fasa paling dominan dengan baja ASTM A36. Serbuk dicampur dengan pengikat stearic acid, dikompaksi pada tekanan 400 MPa, lalu disinter menggunakan muffle furnace pada suhu maksimal dengan variasi laju pemanasan sebesar 5°C/menit, 7,5°C/menit, dan 10°C/menit dengan waktu tahan (holding time) selama 30 menit. Hasil pengujian menunjukkan bahwa seluruh spesimen mengalami peningkatan densitas yang signifikan setelah melalui proses sintering seiring dengan menyusutnya volume material. Laju pemanasan lambat sebesar 5°C/menit terbukti menjadi variasi terbaik dengan menghasilkan nilai sinter density rata-rata tertinggi sebesar 4,534 g/cm3 serta persentase porositas terendah sebesar 18,128%. Hal ini disebabkan oleh laju pemanasan yang lebih lambat memberikan waktu difusi yang lebih optimal bagi atom-atom material untuk saling berikatan dan menutup pori. Sebaliknya, peningkatan laju pemanasan hingga 10°C/menit membatasi waktu difusi atom, sehingga menghasilkan porositas yang lebih tinggi sebesar 19,106%. Pengujian kekerasan Rockwell dengan Skala A menghasilkan nilai rata-rata yang relatif setara pada kisaran 27–31 HRA. Meskipun demikian, variasi laju pemanasan terbaik (5°C/menit) menghasilkan rentang data kekerasan yang paling sempit (6–8 HRA). hal ini mengonfirmasi terjadinya persebaran densitas dan ikatan leher yang lebih merata diseluruh permukaan spesien, sehingga meminimalkan area kekosongan dan mengahasilkan sifat mekanis yang homogen. Laju pemanasan yang lebih cepat (7,5°C/menit dan 10°C/menit) memicu gradien termal tinggi yang menghasilkan fluktuasi kekerasan lokal yang lebar dengan nilai rentang mencapai 12–14 HRA. Penelitian ini membuktikan bahwa laju pemanasan lambat merupakan parameter termal paling optimal dalam meningkatkan kualitas fisis dan mekanis produk daur ulang serbuk logam berbasis limbah pemesinan guna mendukung konsep manufaktur berkelanjutan.
=====================================================================================================================================
Modern machining processes generate large amounts of metal chips that are generally underutilized. This study aims to process machining chip waste into new high value-added materials using the powder metallurgy method, focusing on analyzing the effect of sintering heating rate variations on the physical and mechanical characteristics of the specimens. Initial characterization using X-ray Fluorescence (XRF) showed that the waste powder was dominated by iron (Fe 98.74%), sharing the most dominant phase similarity with ASTM A36 steel. The powder was mixed with a stearic acid binder, compacted at a pressure of 400 MPa, and then sintered in a muffle furnace at maximum temperature with heating rate variations of 5°C/min, 7.5°C/min, and 10°C/min with a holding time of 30 minutes. The test results showed that all specimens experienced a significant increase in density after sintering alongside material volume shrinkage. The slow heating rate of 5°C/min proved to be the best variation, yielding the highest average sinter density of 4.534 g/cm3 and the lowest porosity percentage of 18.128%, as the slower heating rate provided a more optimal diffusion time for material atoms to bond and close pores. Conversely, increasing the heating rate up to 10°C/min restricted atom diffusion time, resulting in a higher porosity of 19.106%. Rockwell Hardness testing with Scale A produced relatively equivalent average values in the range of 27–31 HRA. Nevertheless, the optimal heating rate variation (5°C/min) yielded the narrowest range of hardness data (6–8 HRA), confirming a more uniform distribution of density and necking bonds across the specimen surface, thereby minimizing void areas and producing homogeneous mechanical properties. Faster heating rates (7.5°C/min and 10°C/min) induced high thermal gradients that led to wide local hardness fluctuations with a range reaching 12–14 HRA. This research proves that a slow heating rate is the most optimal thermal parameter for improving the physical and mechanical quality of recycled metal powder products based on machining waste to support sustainable manufacturing concepts.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Metalurgi Serbuk, Limbah Pemesinan, Laju Pemanasan, Sintering, Densitas, Kekerasan Rockwell, Powder Metallurgy, Machining Waste, Heating Rate, Density, Rockwell Hardness, Density
Subjects:	T Technology > TN Mining engineering. Metallurgy > TN690 Metallography. Physical metallurgy T Technology > TS Manufactures > TS183 Manufacturing processes. Lean manufacturing. T Technology > TS Manufactures > TS205 Metals--Heat treatment.
Divisions:	Faculty of Vocational > Mechanical Industrial Engineering (D4)
Depositing User:	Rian Afandi
Date Deposited:	31 Jul 2026 04:11
Last Modified:	31 Jul 2026 04:11
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/140408

Actions (login required)

View Item