PENGARUH ARTIFICIAL AGING TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KEKERASAN DARI MATERIAL AL 2014 UNTUK SKIN 3

KOMPONEN SAYAP PESAWAT AIRBUS A320

Oleh:

Dana Citra WijayaNIM. 2613071001

Mahasiswa Teknik MetalurgiFT-UNJANI

PT DIRGANTARA INDONESIA (PERSERO)

LATAR BELAKANG

Aluminium salah satu material yang paling banyak digunakan

Pada pesawat terbang aluminium dominan, salah satunya AL 2014 untuk SKIN 3 komponen sayap pesawat Airbus A320

Perlakuan panas salah satu cara untuk mengubah sifat material

TUJUAN

Mengetahui proses perlakuan panas material Al 2014 untuk SKIN 3 sayap pesawat Airbus A320.

Mengetahui pengaruh proses Artificial Aging terhadap sifat mekanik (kekuatan dan kekerasan) dari material Al 2014 untuk SKIN 3 sayap pesawat Airbus A320.

Pengaplikasian ilmu yang didapatkan selama perkuliahan pada dunia industri yang sesuai dengan bidang ilmu Teknik Metalurgi.

Menambah ilmu dan wawasan yang belum diperoleh di perkuliahan.

Mendapatkan pengalaman dunia industri

TEMPAT DAN WAKTU

Tempat : Departemen Aerostructure PT Dirgantara Indonesia (Persero)Jl. Pajajaran No.154, Bandung 40174

Waktu : 1 Juli 2010 – 1 Agustus 2010 / Senin-Jumat(Pk. 09.00 WIB – 16.00 WIB)

PT DIRGANTARA INDONESIA

Depot Penyelidikan, Percobaan, dan Pembuatan Pesawat Terbang (awal kemerdekaan) Lembaga Persiapan Industri Penerbangan PT Industri Pesawat Terbang Nurtanio PT IPTN PT DI

Produk dan Jasa

Memproduksi sekitar 298 unit pesawat terbang dan helikopter (97 unit NC212, 38 unit CN235, 114 unit NBO105, 27 unit NBELL412, 22 NAS332).

Memproduksi 50.000 unit roket dan 150 unit terpedo.Memproduksi 10.000 unit komponen pesawat terbang (F-16, Boeing,

Airbus).

SKIN 3Skin 3 adalah bagian komponen dari pesawat yang menghubungkan antara sayap (wings) dengan badang pesawat (body). Seri aluminium yang dipakai untuk membuat komponen skin 3 dari pesawat airbus A320 adalah 2014

SKIN 3

DIAGRAM ALIRSTART

Material Aluminium 2014A-

2T-BSL 166

Heat Treating of Aluminium(Solution Treatment)

T = 505 C / t = 22 menit

Water Quenchingt = 2 menit

Rolling Machine ‘Haeusler”

Sretch form Sheet VTL 750

Metal Forming Inspection

Cleaning Acetton used

Stored at Cold Box

Fitter Scratch Forming

Heat treating of aluminium(artificial aging)

T = 180 C / t = 5 jam

Painting

Marking / Stamping

Final Inspection

Heat Treating Inspection

Metal Forming Inspection

Hardness and Conductivity Inspection

Painting Inspection

SKEMA PROSES PERLAKUAN PANAS

Temperature

time

180 oC

505 oC

25 oC

Artificial Aging

Natural Aging

Quench = Watert = 2 menit

t = 22 menit

Forming

t = 5 jam

Cold Box T= - 5 oC

AL 2014

DATA AWAL MATERIAL

Berdasarkan ASM handbook untuk wrought aluminium alloys, diperoleh data sebagai berikut:

Material = Al 2014-T4, T451Kekuatan Tarik (u) = 420 MPaKekuatan Luluh (y) = 255 MPaDimensi CLAD = L x W x H

1810 x 1800 x 1,6 mm

KOMPOSISI KIMIA

Component Wt. % Component Wt. %Al Remainder Cr 0.10Si 0.50 – 1.2 Zn 0.25Fe 0.7 Ti 0.15Cu 3.90 – 5.0 Other, each 0.05Mn 0.4 – 1.2 Other, total 0.15Mg 0.2 – 0.8

Al Cu Mg

Al Mg Si

Al Zn Mg

Al Zn Mg Cu

Al Si Cu

Al Si

Al Mg

Al Mg Mn

Al Mn

Al

Cu

Mg

Zn

Si

Mn

HARGA KEKUATAN TARIK DAN KEKERASAN

Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan pada beberapa sampel di Laboratorium Metalurgi di PT Dirgantara Indonesia, diperoleh harga kekuatan tarik dan kekerasan untuk Al2014 AT4 CLADT42T62 ≠ 1,6mm adalah sebagai berikut:

No. Tensile Strength 420 min MPa

Yield Strength345 min MPa

Elongation7% min

Hardness140 min .10

1 448.73 392.90 9.32 151.4

2 447.74 393.83 8.88 151.4

3 439.30 383.50 9.31 151.4

4 446.53 390.43 10.07 151.4

5 446.85 390.18 9.79 147.1

6 444.11 390.78 8.96 147.1

7 456.65 403.84 9.49 151.4

HARGA KEKUATAN TARIK DAN KEKERASAN

No. Tensile Strength 420 min MPa

Yield Strength345 min MPa

Elongation7% min

Hardness140 min .10

8 453.93 399.07 8.21 151.49 454.62 402.28 8.47 151.410 456.55 402.91 10.03 151.411 451.67 398.27 9.04 151.412 461.57 408.24 8.54 151.413 451.75 397.31 8.60 147.114 446.26 383.28 10.54 147.1

HASIL METALOGRAFIStruktur mikro Material Al 2014

untuk kondisi T4 sebelum dilakukan proses Solution Treatment untuk proses

pembentukan Skin 3 komponen sayap pesawat Airbus A320. Fasa

yang terbentuk α + θ

Struktur mikro Material Al 2014 untuk kondisi T62. Fasa yang terbentuk terbentuk α3 + θ’ ,

presipitat yang terbentuk halus

AL 2014 – T4 AL 2014 – T62

HASIL METALOGRAFIStruktur mikro Material Al 2014

untuk kondisi T4 sebelum dilakukan proses Solution Treatment untuk proses

pembentukan Skin 3 komponen sayap pesawat Airbus A320. Fasa yang terbentuk terbentuk α + θ

dan lapisan pasivation Al2O3

Struktur mikro Material Al 2014 untuk kondisi T62. Fasa yang terbentuk terbentuk α3 + θ’ ,

presipitat yang terbentuk halus dan lapisan pasivation Al2O3

AL 2014 – T4 AL 2014 – T62

PEMBAHASANProses Pengerasan presipitasi paduan Al – Cu dari seri Al 2014 dapat diidentifikasi melalui 5 tahap, yaitu:

Supersaturated solid solution (αssss) GP1 zones GP2 zones (θ”) θ’ phase θ phase (Cu Al2)

Perubahan dari fasa θ” menjadi θ’ merupakan tahap terjadinya peningkatan harga kekerasan tertinggi. Setelahnya akan menurunkan harga kekerasannya.

Dari struktur mikro Al 2014 terlihat fasa yang terbentuk pada kondisi T62 adalah fasa α3 + θ’ ini menandakan bahwa proses artificial aging yang dilakukan meningkatkan kekerasan dari material.

Dari tabel harga kekuatan tarik dan kekerasan diperoleh harga kekuatan tarik dan kekerasan 14 sampel Al 2014 pada kondisi akhir T62 (artificial aging) dengan tebal sampel 1,6 mm. Harga rata-rata kekuatan tarik Al 2014 – T62 adalah 421,16 MPa. Sedangkan harga kekerasan rata-rata Al 2014 – T62 adalah 150,17 MPa.

Unsur tembaga dalam paduan aluminium berperan menjadikan material heat treatable yang akan meningkatkan kekuatan dan kekerasan dengan terbentuknya presipitat pada proses aging.

Adanya unsur magnesium akan menghaluskan partikel θ’ dan meningkatkan kerapatan presipitat yang akan meningkatkan penguatan material. Magnesium akan meningkatkan energi ikatan antara solute atoms dan vacancies untuk membentuk ikatan yang stabil dengan difusi yang lambat.

Pada temperatur kamar atom-atom Cu yang tadinya ‘terjebak’ akan berdifusi keluar dan membentuk endapan/presipitat yang halus dan menyebar. Adanya presipitat ini akan menyebabkan kekerasan dan kekuatan naik. Peristiwa natural aging ini membutuhkan waktu yang relatif lama sekitar 96 jam. Oleh sebab itu, pada Al 2014 dipercepat dengan memanaskannya pada temperatur yang lebih tinggi sekitar 180oC ± 5oC selama 5 jam.

KESIMPULAN1. Paduan Al 2014, merupakan paduan yang “heat treatable” sehingga dapat ditingkatkan

kekuatannya melalui proses aging.2. Pada paduan Al 2014 T4, terdapat proses aging menjadi Al 2014 T62. Kekuatan dari Al 2014

meningkat akibat proses pengerasan presipitat dengan tahapan sebagai berikut: Supersaturated solid solution (α) GP1 zones GP2 zones (θ”) θ’ phase θ phase (Cu Al2)

3. Proses solution heat treatment merupakan proses yang dilakukan untuk mempermudah pengerjaan clad dari Al 2014 T4 untuk pembentukan skin 3 komponen sayap pesawat Airbus A320.

4. Proses Artificial Aging mampu meningkatkan kekuatan tarik dan kekerasan dari material Al 2014. Harga rata-rata kekuatan tarik Al 2014 – T62 adalah 421,16 MPa. Sedangkan harga kekerasan rata-rata Al 2014 – T62 adalah 150,17 MPa.

SARAN1. Disarankan untuk melakukan pengujian kekuatan tarik dan kekerasan pada kondisi

T4 di Laboratorium Metalurgi PT Dirgantara Indonesia (Persero) untuk mengukur peningkatan kekuatan dan kekerasan yang sebenarnya

Video