Waktu Dan Tempat Prosedur Penelitian Diagram Alir penelitian

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai waktu dan tempat penelitian, bahan dan alat penelitian, prosedur penelitian, dan diagram alir penelitian.

3.1 Waktu Dan Tempat

Waktu penelitian ini di rencanakan selama empat bulan yang dimulai dari oktober sampai dengan januari 2012. Tempat di laksanakan penelitian ini adalah di Laboratorium Teknologi Mekanik dan Laboratorium Metalurgi Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3.2 Prosedur Penelitian

Dalam penelitian ini dilakukan beberapa proses pembuatan spesimen sebelum masuk ke pada pengujian inti. Dari bahan awal berupa pelat tembaga, hal yang pertama dilakukan pemotongan tembaga dengan panjang 10 cm, lebar 2 cm, dan tebal 5mm. proses termomekanikal dilakukan dengan memanaskan spesimen dan di lanjut dengan tahap rolling untuk mendapatkan variasi deformasi ketebalan yang di ikuti dengan hetreatment dengan variasi suhu. Setelah spesimen termomekanikal selesai barulah kemudian masuk kepada proses pembuatan spesimen uji. Metode pengujian pada penelitian ini meliputi uji kekerasan, uji tarik, dan uji mikrostruktur. Universitas Sumatera Utara

3.3 Pembuatan Spesimen

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah logam yang berjenis tembaga. Dalam Penelitian ini bahan yang digunakan adalah tembaga komersil yang terdapat di pasaran as receive. Bahan dibeli pada bulan Mei 2011, dibeli di Toko Panca Tjaya, Jalan Sutomo, Medan. Tembaga dengan jenis strip dengan ukuran 2cm x 5mm x 10cm. Metode dan teknik yang digunakan dalam pembuatan spesimen adalah Thermomechanical, dimana metode yang digunakan adalah metode pengerolan. Bahan tembaga dapat ditunjukkan pada gambar 3.1. Gambar 3.1 Bahan tembaga Gambar 3.2 Ukuran diameter benda kerja Universitas Sumatera Utara

3.3.1 Alat Penelitian

Alat-alat yang digunakan dalam pembuatan spesimen adalah:

3.3.1.1 Alat Pengujian

a. Furnace Furnace adalah suatu peralatan perpindahan panas yang sumber panasnya dihasilkan dari reaksi pembakaran bahan bakar oleh burner di dalam fire box. Furnace merupakan struktur bangunan berdinding plat baja yang bagian dalamnya dilapisi oleh material batu bahan api, batu isolasi untuk menahan kehilangan panas ke udara melalui dinding dapur. Dapat dilihat pada gambar 3.3. Lab Metallurgy USU Spesifikasi : Merk : NABER Made in : Bremen Germany Type : 2804 Suhu max : 1100 ºC Gambar 3.3 Furnace Universitas Sumatera Utara b . Roll Alat ini digunakan untuk mengeroll tembaga untuk mengurangi tebal spesimen. Dapat di lihat pada gambar 3.4. lab teknologi mekanik tek nik mesin USU Spesifikasi : Merk : FASTI Germany Type : 1270X-2 Max : 40 Kpmm² Gambar 3.4 Roll

3.3.1.2 Alat Pengujian Kekerasan

a. Alat Uji Kekerasan Brinnel Hardness tester Alat ini digunakan untuk menguji kekerasan hardness tester dari material Tembaga. Dapat dilihat pada gambar 3.5 di bawah ini. Lab Metallurgy USU Universitas Sumatera Utara Spesifikasi : Type : BH-3CF Max : 3000 kg Gambar 3.5 Alat uji kekerasan

3.3.1.3 Alat Pengujian Tarik

a. Mesin Uji Tarik Mesin uji tarik adalah salah satu mesin yang ada di laboratorium bahan, alat ini berfungsi untuk mengetahui kekuatan dari suatu bahan, kekuatan tariknya, kekuatan tekannya, dan kekuatan bengkoknya. Pada penelitian ini pengujian tarik menggunakan alat uji tarik Torsee Type AMU-10 dengan kapasitas 10 ton keluaran tahun 1989 dapat dilihat pada gambar 3.6. lab teknologi mekanik tek nik mesin USU Universitas Sumatera Utara Gambar 3.6 Mesin uji tarik Tensile Test b. Mesin Skrap Alat ini digunakan untuk membuat spesimen uji tarik. Mesin ini digunakan karena spesimen uji berbentuk strip sehingga tidak memungkinkan untuk membuat spesimen uji tarik menggunakan mesin bubut. Dapat dilihat pada gambar 3.7 di bawah ini. lab teknologi mekanik tek nik mesin USU Spesifikasi : Type : L-450 Keluaran : 1993 Gambar 3.7 Mesin skrap datar Universitas Sumatera Utara

3.3.1.4 Alat Pengujian Metalografi

a. Mikroskop Optik Mikroskop optik digunakan untuk mengamati struktur mikro dari Tembaga dengan pembesaran diatas 100, 200, 500 x. Pengujian ini menggunakan Reflected Metallurgical Microscope dengan type Rax Vision No.545491, MM-10A,230V-50Hz. Dapat dilihat pada gambar 3.8. Lab Metallurgy USU Gambar 3.8 Mikroskop optik

3.4 Proses Pembuatan Spesimen

Spesimen yang akan dibuat adalah spesimen uji tarik, hardness dan metalografi. Ukurannya panjang spesimen disesuaikan dengan pengujian spesimen masing-masing. Ukuran spesimen uji tarik dapat dilihat pada gambar 3.9 sesuai dengan standart ASTM E 8-04 untuk sheet-type. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.9 ASTM E 8-04 untuk sheet-type. Keterangan gambar: 1. G—Panjang daerah uji : 25.0 ± 60.1 mm 2. W—Lebar : 6.0 ± 0.1 mm 3. T—Tebal : 5mm 4. R—Radius : 6 mm 5. L—Panjang seluruhnya : 100 mm. 6. A—Daerah pengurangan : 32 mm. 7. B—panjang daerah cekam : 30 mm. 8. C—Lebar : 10 mm.

3.4.1 Spesimen Uji Tarik

Adapun proses pembentukan spesimen dalam pengujian tarik dilakukan beberapa langkah sebagai berikut: 1. Semua alat dan bahan disiapkan. 2. Spesimen diletakkan di atas permukaan penjepit skrap supaya tetap diam dan tidak bergeser pada saat pemakanan spesimen. Universitas Sumatera Utara 3. Mesin skrap di hidupkan dan pahat di atur agar pemakanan spesimen dapat dilakukan. 4. Selanjutnya dilakukan pemakanan terus menerus sehingga spesimen yang di inginkan dapat terjadi. 5. Pembentukan spesimen sesuai dengan pola yang di inginkan. 6. Gambar spesimen uji tarik dapat dilihat pada gambar 3.10 berikut. Gambar 3.10 Spesimen uji tarik 3.4.2 Spesimen Uji Metalografi Adapun proses pembentukan spesimen dalam pengujian metalografi dilakukan beberapa langkah sebagai berikut: 1. Semua alat dan bahan disiapkan. 2. Spesimen dipotong dengan ukuran 1,5 x1,5 mm. 3. Kemudian spesimen di cetak di pot cetakan menggunakan campuran resin dan hardner. Universitas Sumatera Utara 4. Spesimen di bongkar 1 hari kemudian. 5. Dilakukan polish menggunakan kertas pasir variasi nomor 240,400, 500, 800, 1000,1200 dan 1500. 6. Kemudian permukaan spesimen yang telah di polish di beri autosol agar parmukaan nya lebih mengkilap seperti kaca. 7. Spesimen uji siap di pakai. Gambar spesimen metalografi dapat dilihat pada gambar 3.11. Gambar 3.11 Spesimen uji metalografi

3.5 Pengujian

Pengujian yang dilakukan terhadap spesimen uji yang telah di bentuk.

3.5.1 Uji Tarik

Pengujian ini dilakukan di Laboratorium Teknologi Mekanik Teknik Mesin Fakultas Teknik USU dengan menggunakan mesin uji tarik. Mesin ini mampu menekanmenarik s.d. 5000 kgf dan pembebanan maksimal sampai 10 ton. Universitas Sumatera Utara

3.5.1.1 Persiapan Pengujian

Persiapan pengujian yang dilakukan dalam uji tarik ini adalah sebagai berikut: 1. Memastikan arus listrik terhubung dengan baik. 2. Menghidupkan mesin uji dengan menekan tombol ON. 3. Memanaskan mesin selama ± 15 menit, setelah itu mesin sudah siap digunakan.

3.5.1.2 Pengujian Tarik

Prosedur pengujian tarik adalah sebagai berikut: 1. Mesin dihidupkan 2. Kertas grafik dipasang pada tempatnya. 3. Spesimen dipasang pada pencekam. 4. Atur jarum penunjuk pada keadaan awal. 5. Hidrolik dihidupkan. 6. Katup hidrolik dibuka perlahan, tunggu sampai spesimen patah. 7. Mengamati retak yang terjadi. 8. Matikan hidrolik, dan buka katup. 9. Mencatat beban dan perubahan panjang maksimum. 10. Lepaskan spesimen dan grafik. 11. Mengambil foto dengan kamera digital. Universitas Sumatera Utara

3.5.2 Uji Hardness

Pengujian ini dilakukan di Laboratorium Metalurgi Fisik Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

3.5.2.1 Alat Uji Hardness

Alat uji hardness ialah alat uji yang digunakan untuk mengetahui respon kekerasan pada material akibat efek tekanan yang di berikan oleh bola dengan tekanan yang tinggi. Alat uji ini bekerja dengan cara memanfaatkan tekanan pada bola untuk menekan permukaan spesimen sehingga spesimen memiliki lubang.

3.5.2.2 Persiapan Pengujian

1. Memastikan alat uji berfungsi dengan baik. 2. Memasang bola indentasi yang berukuran 5 mm. 3. Menutup tabung udara, setelah itu alat sudah siap digunakan.

3.5.2.3 Pengujian Hardness

Prosedur pengujian hardness adalah sebagai berikut: 1. Siapkan spesimen dan alat uji. 2. Ganti bola indentasi dengan ukuran 5 mm. 3. Letakkan spesimen di meja uji. 4. Tutup katup hirolik. 5. Tekan tuas hingga 500 kg, tahan 15 detik. 6. Buka katup hidrolik dan lepaskan spesimen. 7. Amati jejak yang terjadi dan konversikan ke-Brinell Hardness Number kemudian di catat. Universitas Sumatera Utara

3.5.3 Uji Metalografi

Pengujian ini dilakukan di Laboratorium Ilmu Logam Teknik Mesin Fakultas Teknik USU dengan menggunakan Mikroskop Optik. Mikroskop ini mampu melakukan pembesaran 100, 200, dan 500 x.

3.5.3.1 E tching Spesimen Observasi Metalografi

Pengetsaan Etching adalah membilas permukaan spesimen dengan larutan kimia dengan tujuan untuk menampilkan struktur yang lebih detail untuk pengamatan makro atau mikro. Etsa akan mempertegas ketajaman, kontras dan ukuran dari fasa pori dan batas butiran. Pada penelitian ini etsa digunakan adalah mempunyai komposisi kimia sebagai berikut : 1. 5 gram FeCl3 2. 2 ml HCL 3. 98 ml etilalcohol Prosedur untuk Etching adalah sebagai berikut : 1. Siapkan spesimen yang telah di-polish. 2. Buat campuran etsa. 3. Teteskan esta pada spesimen, tunggu 10 – 15 detik. 4. Kibaskan spesimen untuk membuang etsa yang tersisa, dan tunggu sampai sisa etsa mongering Universitas Sumatera Utara

3.5.3.1 Persiapan Pengujian

Persiapan pengujian yang dilakukan dalam uji Metalografi ini adalah sebagai berikut: 1. Memastikan arus listrik terhubung dengan baik dan Mikroskop Optik dalam keadaan baik. 2. Memasang lensa pembesar yang akan di gunakan. 3. Memastikan Mikroskop Optik terhubung dengan komputer dan alat dapat di gunakan.

3.5.3.2 Pengujian Metalografi

Prosedur pengujian metalografi adalah sebagai berikut: 1. Semua alat dan bahan di siapkan. 2. Spesimen di letakkan di meja lensa. 3. Di lakukan penglihatan terhadap permukaan spesimen. 4. Pilih ukuran lensa yang akan di gunakan. 5. Amati gambar pada layar. 6. Seve gambar yang di perlukan untuk nantinya akan di analisa. Universitas Sumatera Utara

3.6 Diagram Alir penelitian

Diagram alir penelitian dapat dilihat pada gambar 3.12 Gambar 3.12 Diagram alir penelitian Studi Literatur Mulai Berhasil JikaT= 400 o C sd 950 o C dan �=20 sd 60 Persiapan Spesimen BHN, d , dan σ Data Hasil Pengujian BHN, d , dan σ Proses Termomekanikal Proses Thermal T = 400 o C, 450 o C, 750 o C, 800 o C, 850 o C, 900 o C, 950 o C Proses mekanik �=20, 30, 40, 50, 60 Pengujian Bahan Cu Uji Kekerasan BHN Uji Mikrostruktur d Uji Tarik σ Analisa Data BHN, d , dan σ selesaai Ya Tidak Universitas Sumatera Utara

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Dalam bab ini berisikan data angka, grafik dan foto-foto hasil penelitian setelah dilakukan proses termomekanik pada kondisi suhu dan deformasi tertentu.

4.1.1 Hasil Uji Kekerasan

Proses pengujian kekerasan logam dapat diartikan sebagai kemampuan suatu bahan terhadap pembebanan dalam perubahan yang tetap, ketika gaya tertentu diberikan pada suatu benda uji. Pengujian kekerasan dalam penelitian ini dilakukan agar dapat diketahui pengaruh suhu dan deformasi ketebalan terhadap perubahan kekerasan material tembaga. Secara umum hasil pengujian kekerasan dari penelitian dapat dilihat pada tabel 4.1. Tabel 4.1 Tabel kekerasan spesimen awal Suhu ºC Spesimen awal Diameter mm BHN BHN rata-rata Suhu kamar 35 o C spesimen awal 3.7 44,9 46,5 3.7 44,9 3.6 47,5 3.7 44,9 3.5 50,3 Universitas Sumatera Utara