Analisis Kegagalan Pembentukan Ellipsoidal Head Pressure Vessel dari Dua Pelat Dilas ASME SA516 Grade 70N dengan menggunakan Metode Fabrikasi Cold Forming

AbstrakHead pada pressure vessel yang berbentuk melengkung, seperti: hemispherical, torispherical, dan ellipsoidal dapat dibuat dari pelat dengan lebar 2.5 m yang mengalami proses metal forming. Namun, pelat yang tersedia di pasaran pada umumnya memiliki lebar 1,6 m. Kondisi ini menjadi batasan apabila ingin menggunakan satu material pelat secara integral sehingga dibutuhkan pelat untuk membuat head dengan lebar yang lebih besar. Oleh karena itu, untuk membuat head dengan lebar 2,5 m dilakukan proses cold forming pada dua pelat yang dilas. Namun setelah proses dilakukan, terjadi kegagalan berupa timbulnya retakan di sekitar area las. Pada paper ini akan dibahas analisis kegagalan proses cold forming yang terjadi pada dua pelat ASME SA516 grade 70N yang digunakan sebagai base metal. Untuk menganalisis penyebab kegagalan, maka dilakukan pengujian kekerasan, tarik, metalografi, dan komposisi kimia. Selain itu juga dilakukan perhitungan untuk mengetahui nilai crack consists of hot (UCS), cold cracking (Pcm), dan carbon equivalent (CE). Hasil perhitungan menunjukkan bahwa material tersebut memiliki nilai UCS di bawah 30, nilai Pcm berada di antara 0,23-0,35%, serta berada di zona II pada diagram Graville dimana nilai tersebut menunjukkan bahwa material memiliki kemampulasan yang baik. Sementara dari hasil pengujian mekanis didapatkan nilai kekerasan dan kekuatan tarik yang lebih besar dari standar, yaitu masing-masing sebesar 300 HBW dan 621 Mpa dengan nilai elongasi yang masih tinggi, yaitu sebesar 21,8%. Hasil pengamatan metalografi menunjukkan terbentuk fase martensit namun dalam jumlah yang sedikit pada area heat affected zone (HAZ) dengan bentuk butir seperti jarum. Fase martensit ini berperan sebagai stress concentration yang menjadi titik awal retak ketika proses cold forming dilakukan. Terbentuknya fasa martensit ini disebabkan oleh proses preheat yang tidak sesuai serta heat input yang terlalu besar. Abstract The head on a pressure vessel with curved shapes such as hemispherical, torispherical, and ellipsoidal is derived from the formed plate. Generally the plates available in the market have a width of 1.6 m, this condition becomes a limitation if you want to use one plate material integrally so that a plate is needed to make a head with a larger width. Therefore, to make a head with a width of 2.5 m, a cold forming process is carried out on two welded plates. However, after the process is carried out, failure occurs in the form of cracks around the weld area. In this paper, we will discuss the failure analysis of the cold forming process that occurred on two ASME SA516 grade 70N plates used as base metal. In order to analyze the causes of failure, hardness, tensile, metallographic, and chemical composition tests were carried out. In addition, calculations were also carried out to determine the value of crack consists of hot (UCS), cold cracking (Pcm), and carbon equivalent (CE). From the calculation results it is evident that the material has a UCS value below 30, the PCm value is between 0.23-0.35%, and is in zone II on the Graville diagram where this value indicates that the material has good weldability. Meanwhile, from the results of mechanical testing, the hardness and tensile strength values are greater than the standard, which are 300 HBW and 621 Mpa, respectively, with a high elongation value, which is 21.8%. The results of metallographic observations showed that the martensite phase was formed but in small amounts in the heat affected zone (HAZ) area with needle-like grain shapes. This martensite phase acts as a stress concentration which is the starting point for cracks when the cold forming process is carried out. The formation of the martensite phase is caused by an inappropriate preheat process and the heat input is too large.

Characterization of Iron Removal Process Products from Atmospheric Lateritic Ore Leaching Solution by using 20 and 25% of Calcium Carbonate

Electric vehicles become the alternative to solve the climate change and global warming problems by providing a more eco-friendly and sustainable source of energy. As the demand for sustainable vehicles increased, the functionality of batteries become crucial. One of the important aspects inside the batteries is nickel. Nickel plays a big role in lithium-ion batteries by delivering greater amounts of energy density with a higher storage capacity, which means it provides bigger efficiency to the batteries. Yet, the attempt of optimizing nickel extraction remains a challenge. Therfore, nickel extraction process of lateritic ore with high efficiency is investigated by using hydrometellurgy process, specifically the iron removal process in atmospheric condition in mixed hydroxide precipitates (MHP) route.The reagent solution of (20% w/w and 25% w/w) calcium carbonate (CaCO3) at pH (1, 2, 3) were utilized as additive in this process. The precipitates resulted from PLS were characterized by x-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy - Energy Dispersive X-Ray (SEM–EDS), while the filtrates were investigated by Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry (ICP-OES). Analysis based on precipitates demonstrates that the acid neutralization process took place with a sufficient amount of iron in the precipitates with the least amount of nickel. In addition, all pH and concentration of precipitates qualitatively illustrate the same neutralization process involving calcium and sulfur. From the results of filtrate through ICP testing in this study, pH 1 for both 20% and 25% concentration provides the lowest recovery rate alongside the smallest ppm compare to pH 2 and 3; thus, the iron precipitates in the formation of iron sulfide and/or iron sulfate. Overall, the optimum parameter is 25% of calcium carbonate, pH 1, 90oC for 2 hours of agitation to reduce the amount of iron in the solution.

Pengaruh Karakteristik Bijih pada Ekstraksi Nikel dari Bijih Limonit Indonesia menggunakan Pelindian Atmosferik

AbstrakKebutuhan ekstraksi nikel dari bijih nikel laterit khususnya jenis bijih limonit dengan kadar nikel yang rendah sangat diperlukan karena kebutuhan nikel yang terus meningkat dengan adanya pengembangan kendaraan bermotor listrik berbasis baterai. Jenis dan karakteristik bijih laterit yang berbeda akan memberikan pengaruh pada hasil ekstraksi nikel. Pada penelitian ini dilakukan ekstraksi nikel dari bijih laterit jenis limonit yang berasal dari Pulau Halmahera (LH)) dan Pulau Sulawesi (LS) menggunakan pelindian atmosferik. Asam sulfat digunakan sebagai agen pelindian. Penelitian dilakukan untuk mengetahui pengaruh karakteristik bijih limonit (LH dan LS) pada berbagai variabel pelindian yaitu suhu (30oC, 50oC dan 80oC), konsentrasi asam sulfat (0,5M; 1M; dan 2M), waktu pelindian (15, 30, 60, 120, dan 240 menit), serta rasio bijih terhadap reagen pelindian (5, 10, dan 20% w/v) terhadap ekstraksi nikel dari bijih limonit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik bijih laterit sangat berpengaruh pada hasil pelindian dan persen rekoveri nikel. Nikel dari bijih LH yaitu jenis limonit dari Pulau Halmahera dapat diekstrak secara maksimal (100%) pada konsentrasi asam sulfat 0,5M, suhu 80oC, rasio bijih/larutan asam sulfat 10%, dan waktu pelindian 2 jam. Sedangkan persen ekstraksi nikel dari bijih LS yang terbesar adalah 95% yang diperoleh pada konsentrasi asam sulfat 2M, suhu 80oC, rasio bijih/larutan asam sulfat 5%, dan waktu pelindian 4 jam. AbstractNickel extraction from nickel laterite ores particularly low-grade limonite ore is needed along with the increase of nickel consumption on the development of battery electric vehicle. Types and characteristics of nickel laterite ores affect greatly on the nickel extraction from these ores. This research conducted the extraction of nickel from limonite ore from different areas i.e. Halmahera Island (LH) and Sulawesi Island (LS) using atmosferic leaching. Sulfuric acid (1M) was used as leaching reagent. Leaching processes were carried out for investigating the effects of limonite ore characteristics (LH and LS), leaching temperatures (30oC, 50oC dan 80oC), concentration of sulfuric acid (0.5M; 1M; 2M), leaching time (15, 30, 60, 120, and 240 minutes), and ratio of ore amount to volume of leaching reagent on the nickel extraction from limonite ores. Experimental results showed that ore characteristic affected greatly on the leaching result and nickel leaching recovery. Nickel from LH ore could be extracted maximum (100%) using sulfuric acid 0.5M, temperature of 80oC, and leaching time 120 minutes (2 hours). Whereas, the highest nickel extraction percentage from LS ore is 95% using sulfuric acid 2M, temperature of 80oC, and leaching time 240 minutes (4 hours).

Proses Pembuatan Komposit Matriks Logam Al5Cu4Mg/Al2O3(p) dengan Metode Pengadukan dan Tempa

AbstrakKomposit Matriks Logam (KML) merupakan salah satu material yang banyak digunakan di industri manufaktur terutama yang berbasis alumunium, karena logam ini mempunyai berat jenis yang rendah. Pada saat ini pembuatan KML bermatriks alumunium dengan penguat Al2O3 sudah banyak dibuat dan digunakan di industri. Proses pembuatan KML di Indonesia merupakan hal yang baru-baru ini ramai diminati, meskipun penelitian awal sudah dilakukan jauh sebelumnya. Faktor penting pada pembuatan KML adalah menghidari adanya keropos atau adanya porositas pada hasil produk. Oleh karena itu, pada percobaan ini setelah dilakukan proses pengadukan dilanjutkan dengan proses tempa untuk mengurangi adanya porositas tersebut. Bahan yang digunakan sebagai matriks adalah Al-5%Cu-4%Mg dimana Mg sebagai wetting agent, sedangkan penguat yang digunakan adalah 5 dan 10% Vf Al2O3. Pengujian mekanik yang dilakukan antara lain uji tarik, kekerasan dan keausan, sedangkan pengujian fisik, yaitu: metalografi, berat jenis, porositas, SEM/EDS dan XRD, untuk melihat fasa dan senyawa baru. Hasil pengujian menunjukkan dengan adanya penguat Al2O3 terjadi kenaikkan sifat mekanik antara lain dengan naiknya angka kekerasan dan naiknya nilai ketahanan aus. AbstractThe Metal Matrix Composite (MMCs) is one of the widely used materials in the manufacturing industry, especially those based on aluminum, because this metal has low specific gravity. At this time, aluminum matrix KML with Al2O3 reinforcement has been widely made and used in industry. The process of making MMCs in Indonesia have just developed recently, even tough the previous research have been conducted for a long time. The important factor in making MMCs in to prevent the porosity at it’s product. This is the reason why we conduct a forging process after the agitation process. The materials used as matrix is Al-5%Cu-4%Mg where Mg is the wetting agent, while the reinforcement used is 5 and 10% Vf Al2O3. Mechanical tests include: tensile, hardness and wear tests, while physical tests: metallography, specific gravity, porosity, SEM/EDS and XRD, to see new phases and compounds. With the addition of Al2O3 reinforcement there is an increase in mechanical properties, among others, by increasing the number of hardness and increasing wear resistance.

Perlakuan Panas Komposit berbasis Aluminium/ Zirconium Hasil Equal Channel Angular Pressing (ECAP) - Paralel Channel

AbstrakProses produksi dengan menggunakan metode pengerjaan logam konvensional seringkali sulit terutama untuk produk masif, dimana peralatan dan produk seperti gaya dan tekanan tinggi diperlukan. Keterbatasan ini bisa diatasi dengan menggunakan teknologi terbaru yaitu severe plastic deformation (SPD), dengan metode spesifiknya yaitu equal channel angulatr pressing (ECAP). Perkembangan ECAP sudah mencapai tahap aplikasi produk, salah satu pengembangan metodenya yaitu model parallel channel, atau disebut ECAP-PC. Dalam aplikasi pembuatan komponen, diperlukan proses perlakuan panas material, bertujuan untuk mengubah sifat material. Perlakuan panas yang sesuai diantaranya adalah proses pelunakan anealling untuk pengerjaan komponen dan perlakuan panas jenis T6; artificial aging/age-hardening sebagai proses akhir, untuk penerapan aplikasi tertentu. Serbuk aluminium (Al) dengan campuran zirconium (Zr) diaktivasi secara mekanis menggunakan ball milling. Pencampuran menggunakan cairan etanol dan heptane untuk memudahkan pengeringan. Fraksi volume yang digunakan dalam komposit Al sebagai matriks dan Zr yaitu 97:3%. Serbuk komposit dilakukan penggilingan dengan proses ball milling menggunakan putaran 60 rpm selama 24 jam. Hasil perlakuan panas age-hardening menghasilkan sifat mekanik tertinggi sebesar 144-222 HV/1406-2177 MPa dibanding dengan jenis annealing yaitu 31-46 HV/301-449 MPa. Hal ini sesuai dengan tujuan dari perlakuan panas yaitu untuk menurunkan sifat mekanik agar material mudah diproses. AbstractThe production of conventional metalworking methods is often difficult especially for massive products, where equipment and products such as high force and pressure are required. This limitation can be overcome by using the latest technology, namely severe plastic deformation (SPD). By specific method, namely Equal Channel Angular Pressing (ECAP). The development of ECAP has reached the product application stage, one of the methods development is parallel channel model, or called ECAP-PC. Application of component manufacturing requires a material heat treatment process, aims to change the properties of the material. Suitable heat treatments include the annealing softening process for component work and the T6 type heat treatment; artificial aging/age-hardening as a finishing process for the application of certain applications. Aluminum (Al) powder and zirconium (Zr), mixture were activated mechanically by ball milling. Mixing processed using liquid ethanol and heptane for easy drying. The volume fraction used in the Al composite as a matrix and Zr is 97: 3%. The composites powder was milled by ball milling used a 60 rpm rotation for 24 hours. The results of age-hardening heat treatment produced the highest mechanical properties of 144-222 HV / 1406-2177 MPa compared to the type of annealing, namely 31-46 HV / 301-449 MPa. This is in accordance with the purpose of heat treatment, namely to reduce mechanical properties so that the material is easy to process.

Analisis Kekuatan Mekanis A304 menggunakan Logam Pengisi E308 pada Pengelasan GTAW dengan Variasi Parameter

AbstrakTeknologi pengelasan adalah metode penyambungan material yang umum digunakan di industri, konstruksi, dan manufaktur. Makalah ini membahas Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) menggunakan logam pengisi ER308 untuk menyambung logam dasar A304. Penelitian ini bertujuan untuk menguji kekuatan tarik dan lentur dari bahan dengan variasi tipe v-groove dan arus pengelasan sebagai parameter pengelasan. Jenis sambungan yaitu butt-welds dengan 45° v-groove, 60° v-groove, dan 60 ° double v-grooves, sedangkan arus pengelasan bervariasi antara 75A, 100A dan 125A. Uji kuat tarik menggunakan HUNG TA-520 dengan kapasitas mesin 500 kN. Hasil kekuatan puncak masing-masing capaian berada pada 645,70 N / mm2, 633,16 N / mm2, dan 613,89 N / mm2. Kemudian pada hasil uji tekuk retakan terbesar pada sampel terjadi pada arus 75A. Dari hasil ini lebih baik menggunakan arus 100A. AbstractWelding technology is a method of joining materials commonly used in industry, construction, and manufacturing. This paper discusses Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) using ER308 filler metal to join the A304 base metal. This study aims to examine the strength and bending test of the variation of the v-groove type and welding current as welding parameters. Types of joints are butt-welds with 45 ° v-grooves, 60 ° v-grooves, and 60 ° double v-grooves, while the welding current varies between 75A, 100A, and 125A. Tensile strength test using HUNG TA-520 with an engine capacity of 500 kN. The peak strength results of each achievement are at 645.70 N / mm2, 633.16 N / mm2, and 613.89 N / mm2. Then the bending test results, the largest cracks in the sample, occurred at a current of 75A. From these results it is better to use a current of 100A.

Perancangan Mesin Auto Spray untuk Cleaning Candle Filter

Penelitian ini membahas perbaikan proses penyemprotan pada tahap pembersihan candle filter di PT XYZ, yaitu permasalahan proses penyemprotan manual pada candle filter yang tidak efisien. Berdasarkan permasalahan tersebut maka perlu dilakukan proses penyemprotan dengan mesin. Penelitian ini membahas tentang perancangan mesin penyemprot otomatis candle filter untuk mengurangi waktu pengerjaan. Mesin ini dirancang untuk berbagai ukuran candle filter, dan mesin dapat membersihkan candle filter dari luar dan dalam secara bersamaan. Hasil perancangan yaitu mesin auto spray memiliki putaran untuk penggerak nosel yaitu 596,1 Rpm dan pemutar candle filter 480 Rpm. Kecepatan putaran dirancang dengan RPM yang dapat disesuaikan dan dikontrol oleh inverter pada panel. Mesin auto spray memiliki konstruksi yang tahan korosi dan kokoh dengan spesifikasi mesin sepanjang 3005 mm x lebar 515 mm x tinggi 1215 mm. Proses penyemprotan menghemat waktu yaitu mencapai 60% yang diperoleh dari perhitungan proses penyemprotan secara manual, dan menggunakan mesin otomatis masing-masing adalah 25 menit 10 menit. Dari segi kualitas, hasil penyemprotan menggunakan mesin juga lebih baik. Dari 40 sampel yang diuji dari setiap proses, nilai rata-rata partikel saat menggunakan mesin, dan secara manual masing-masing adalah 5,36 gram dan 23,6 gram.

Kajian Literatur Parameter Proses Reduksi Selektif Bijih Nikel Laterit

Proses reduksi selektif bijih nikel laterit merupakan salah satu metode pirometalurgi yang dilakukan dengan mereduksi senyawa besi dan nikel oksida dalam bijih nikel laterit pada temperatur 1100-1200°C menjadi logam ferronikel dengan membatasi metalisasi besi melalui penambahan aditif dan penggunaan jumlah reduktan yang terbatas. Kandungan dan perolehan nikel dalam konsentrat semakin meningkat dengan semakin banyaknya aditif yang ditambahkan. Namun penambahan aditif dalam jumlah banyak akan meningkatkan biaya produksi proses reduksi selektif tersebut. Penggunaan reduktan batubara dengan kandungan sulfur tinggi memungkinkan untuk mensubstitusi penggunaan aditif. Proses reduksi selektif tidak hanya melibatkan reaksi solid-state melainkan juga melibatkan reaksi solid-liquid state. Oleh karena itu biaya produksi proses reduksi selektif juga dapat diminimalkan melalui penggunaan basisitas yang optimal sehingga diperoleh kondisi proses dengan titik lebur fasa metalik dan non-metalik yang rendah. Dengan konsumsi energi/temperatur reduksi yang lebih rendah, diharapkan teknologi reduksi selektif bijih nikel laterit mampu menggantikan teknologi pirometalurgi konvensional (blast furnace dan rotary kiln electric arc furnace). Teknologi ini juga diharapkan mampu menjadi solusi permasalahan terkait pengolahan bijih nikel laterit kadar rendah (<1,7% Ni) yang ketersediaannya sangat berlimpah di dunia, dimana nilai keekonomisan yang diperoleh akan sangat rendah jika menggunakan teknologi pirometalurgi konvensional.

Pengaruh Variasi Holding Time dan Media Pendingin pada Proses Solution Treatment terhadap Kekerasan dan Ketangguhan Paduan Baja Fe12Mn1,5Mo

Baja mangan austenitik merupakan baja yang digunakan secara luas pada industri tambang dan mineral karena memiliki ketahanan aus dan ketangguhan yang tinggi. Secara umum, baja mangan austenitik yang dibuat melalui proses pengecoran memiliki kecenderungan getas dengan ketangguhan yang rendah karena terbentuknya formasi karbida. Proses solution treatment diikuti dengan pendinginan cepat menjadi hal penting untuk melarutkan karbida sehingga menjamin terbentuknya struktur full austenit pada temperatur kamar. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi holding time dan media pendingin pada proses solution treatment terhadap kekerasan dan ketangguhan paduan baja Fe12Mn1.5Mo. Pada penelitian ini, karakteristik baja Fe12Mn1.5Mo hasil cor diinvestigasi lebih lanjut setelah dilakukan proses solution treatment dalam dua tahap, yaitu memanaskan dari temperatur ruang sampai 700oC dengan holding time 3 jam, kemudian dinaikkan sampai temperatur 1000 oC dengan variasi holding time selama 1 jam, 2 jam dan 3 jam diikuti dengan quenching menggunakan 3 media pendingin berbeda (air, larutan garam 1.5% dan 3%). Pada pendinginan menggunakan larutan garam 1.5% dan 3% menunjukkan bahwa semakin lama holding time, maka nilai kekerasan dan nilai impak juga semakin meningkat. Sementara itu, spesimen yang didinginkan menggunakan air menghasilkan nilai yang berfluktuasi untuk kedua sifat mekanik. Nilai kekerasan tertinggi sebesar 344 BHN pada variasi holding time 2 jam diikuti dengan pendinginan air, sementara nilai impak tertinggi sebesar 73.7 J/cm2 dihasilkan pada variasi holding time 1 jam dengan pendinginan air. Nilai impak terendah sebesar 48.8 J/cm2 dihasilkan pada variasi holding time 1 jam dengan pendinginan larutan garam 3%. Hasil metalografi menunjukkan bahwa struktur mikro matriks austenit yang mengakibatkan nilai kekerasan yang rendah sedangkan karbida tak terlarut yang terdispersi di batas butir dan di dalam butir yang mengakibatkan nilai kekerasan yang tinggi. Di sisi lain, Proses solution treatment yang berlangsung kurang sempurna berakibat pada menurunnya ketangguhan karena terbentuknya presipitasi karbida.