Aluminium merupakan logam yang memiliki banyak
keunggulan sifat yang menguntungkan antara lain tahan terhadap korosi, ringan,
mudah dibentuk, dan sebagai penghantar listrik yang baik. Kombinasi dari
sifat-sifat alumunium dan paduannya membuat logam ini menjadi salah satu logam
yang tergolong ekonomis dan serbaguna.
Aluminium
foam merupakan salah satu jenis metallic foam yang menggunakan material
dasar logam alumunium. Berdasarkan bentuk rongganya, metallic foam dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu:
1. Foam
rongga tertutup (Closed Cell), yaitu
rongga-rongga yang terbentuk terisolasi dan antar rongga tidak saling
berhubungan.
2. Foam
rongga terbuka (Open Cell), yaitu
rongga-rongga yang terbentuk saling berhubungan dan kontinu.
A. Pembuatan Aluminium Foam berdasarkan metode foaming
Berdasarkan
metode foaming, proses pembuatan
aluminium foam dibagi ke dalam dua
metode foaming yaitu direct foaming dan indirect foaming.
Metode direct foaming diawali dengan mempersiapkan paduan
lelehan aluminium yang telah ditambahkan partikel kemudian diinjeksikan
gelembung gas secara langsung atau ditambahkan foaming agent yang
menghasilkan reaksi secara kimiawi akibat dekomposisi atau bisa juga dari
presipitasi gas yang dilarutkan di dalam fasa cair yang dikontrol oleh temperatur
dan tekanan.
Sedangkan metode indirect foaming membutuhkan preparasi
pembuatan precursor yang dapat membentuk foam saat dipanaskan. Precursor
terdiri dari matriks logam aluminium dan partikel foaming agent yang
terdispersi merata. Proses metalurgi
serbuk merupakan salah satu contoh indirect foaming yang banyak
digunakan dalam produksi aluminium foam secara komersial.
Tabel Klasifikasi rute pembuatan aluminium foam,
direct foaming dan indirect foaming
B. Proses produksi Aluminium Foam Rongga Tertutup
Saat
ini terdapat tiga proses produksi yang dipakai secara komersial dalam
memproduksi Al foam rongga tertutup,
yaitu:
1. Pembuatan
Al foam dengan injeksi gas (foaming of melts by gas injection)
2. Pembuatan
Al foam dengan foaming agent (foaming of
melts with blowing agents)
3. Pembuatan
Al foam dari kompaksi serbuk (foaming from powder compacts)
Foaming Agent
Senyawa penghasil gas yang secara
komersial digunakan yaitu TiH2 dan CaCO3. Senyawa
penghasil gas akan terdekomposisi secara termodinamika pada suhu lelehan logam
dan menghasilkan gas. Jika temperatur dekomposisi terlalu rendah maka reaksi
akan berlangsung secara cepat sehingga tidak cukup waktu untuk senyawa
terdispersi secara merata pada lelehan logam. Sebaliknya jika temperatur
terlalu tinggi maka foam akan runtuh
sebelum terjadi pembekuan.
Secara termodinamika, kinetika
dekomposisi harus berlangsung cepat agar didapat ukuran rongga yang diinginkan
sebelum foam runtuh atau gelembung
keluar dari lelehan. Senyawa penghasil gas harus memiliki densitas yang relatif
sama dengan lelehan agar dapat terdispersi secara merata.
Pembentukkan
Struktur Foam
Rongga akan terbentuk karena ada
sejumlah gas yang terdispersi atau tertahan dalam lelehan. Pertumbuhan rongga
diilustrasikan pada gambar dibawah. Pada
awalnya terbentuk pori-pori kecil mendekati bulat dan semakin membesar terhadap
waktu hingga menjadi gelembung sampai bertubrukan dengan gelembung-gelembung
lainnya. Akibat pergerakan gelembung
akan terbentuk jaringan tiga dimensi dari sel polyhedral.
Aplikasi-Aplikasi Aluminium Foam
Secara
umum sifat-sifat yang dimiliki aluminium foam (kekakuan, densitas, ketangguhan,
dan lain sebagainya) terdapat juga pada material-material lainnya, namun
keunggulan dari metal foam secara
umum dan aluminium foam secara khusus
adalah kombinasi dari sifat-sifat tersebut yang tidak dapat dimiliki oleh
material lain. Aluminium foam
memiliki sifat:
* Kekuatan (10Mpa) dan
kekakuan (1Gp) struktur yang cukup tinggi.
* Densitas yang rendah
(sekitar 1/5 dari aluminium padatan)
* Kemampuan untuk
menyerap energi mekanik, panas, dan getaran yang besar.
* Secara khusus untuk
jalur indirect foaming aluminium foam
juga dapat membentuk struktur
\ yang kompleks seperti pada gambar.
Aplikasi Struktur Ringan
Aluminium foam dapat
digunakan sebagai komponen penahan beban secara langsung namun yang paling
banyak digunakan adalah sebagai bagian dari struktur yang saling berikatan. Foam dapat digunakan sebagai elemen
pengisi bagian tengah sebuah struktur dari pelat logam seperti foam yang mengisi struktur pipa atau
batang untuk meningkatkan kekakuan tanpa menambah berat secara signifikan.
Penyerapan Energi Mekanik (Impak)
Katagori dari aplikasi aluminium foam yang lain adalah
pemanfaatan sifat menyerap energi dari aluminium
foam. Ketika ditekan foam menunjukkan
hanya sedikit deformasi elastis sebelum akhirnya runtuh. Pada sebagian besar foam, runtuhnya foam melibatkan deformasi plastis yang besar pada dinding rongga
yang runtuh yang merambat pada rongga-rongga yang lain akibat pemberian
tegangan yang kecil dan hampir konstan. Pergerakan dislokasi pada logam akan
menyebabkan jumlah energi yang dapat diserap semakin besar. Hal ini
memungkinkan aplikasi material yang dapat menyerap tumbukan, ringan dan murah.
Contoh aplikasi ini adalah badan mobil atau kereta untuk mengurangi beban
tumbukan namun tetap ringan dan telah secara komersil diproduksi.
Pengontrol Panas
Aluminium memiliki ketahanan
terhadap oksidasi dan beberapa bentuk serangan kimia. Jika hal ini
dikombinasikan dengan luas permukaan yang besar serta konduktivitas termal yang
baik dari dinding rongga maka foam dengan
rongga terbuka cocok untuk aplikasi material penukar panas. Sebaliknya foam
dengan rongga tertutup dan secara intrinsik memiliki konduktivitas termal yang
rendah karena struktur rongganya dan memiliki ketahanan terhadap panas yang
tinggi dibanding logam penyusunnya sebagai akibat terbentuknya lapisan oksida
pada permukaan aluminium cocok untuk aplikasi pelindung panas.
Penyerap Akustik
Frekuensi dari resonansi bergantung
pada rasio dari modulus elastisitas dengan densitas. Dikarenakan foam dapat divariasikan secara bebas, foam dapat digunakan untuk mengeliminir
frekuensi tertentu. Kapasitas dumping dari
aluminium foam telah diteliti
memiliki nilai yang lebih besar dibanding bulk material. Foam juga telah terbukti digunakan sebagai material yang kedap
suara. Dengan struktur
berpori suara akan melemah karena adanya getaran dan gesekan yang menghilang
pada saat gelombang merambat melalui udara di rongga. Pemantulan gelombang oleh
struktur rongga akan memberikan hambatan terhadap perambatan sehingga
memungkinkan untuk penyerapan gelombang secara sempurna.
Atas dasar ketertarikan mengenai Al Foam, penulis melakukan percobaan dengan metode foaming agent. Gambaran hasil yang didapat adalah sebagai berikut:
-- SEMOGA BERMANFAAT--
Referensi
.
MetFoam 2007.”Porous Metal and Metallic Foams”. 2007.
Montreal Canada.
.
Curran, D. “Aluminium
Foam Production using Calcium Carbonate as a Foaming
Agent”. 2003. PhD Dissertation. University of
Cambridge.
.
Elbir, Semih.” Preparation And
Characterization Of Aluminum Composite Closed-Cell Foams”.
. John
Banhart. “Aluminium Foams for Lighter Vehicles”. 2005. Artikel dalam
“Int. J. Vehicle Design”. Vol 37, Nos 2/3, 2005. pp 114-125.
. Muhammad
Fida Helmi.”Pembuatan Alumunium Foam
Dengan Foaming Agent CaCO3
untuk “Aplikasi penyerapan energi mekanik”.2008. Tugas Akhir Sarjana.ITB
. Andri
Augusta.”Pembuatan Alumunium Foam dengan
CaCO3 sebagai senyawa Penghasil Gas Melalui Tahapan Prekursor”.2008.Tugas
Akhir Sarjana.ITB
. Wadley,
haydn. ”Cellular Metals Manufacturing”.
Artikel dalam ”Advance Engineering Materials
2002, 4” No. 10. Pp 726-733. Wiley-VCH verlag GmbH & Co.
. Babcsan; Banhart;
dan Leitlemeier. “Metal Foams-Manufacture and Physics of
Foaming”.
2
Tidak ada komentar:
Posting Komentar