STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS FRONT GEAR CHAIN HONDA SUPRA X DAN FRONT GEAR CHAIN DAYANG SUPER X YANG MENGALAMI HEAT TREATMENT

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

SKRIPSI

STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS FRONT GEAR CHAIN HONDA SUPRA X DAN FRONT GEAR CHAIN DAYANG SUPER X YANG

MENGALAMI HEAT TREATMENT

Oleh :

Mohammad Dandy Ismanto K 2506044

Diajukan Untuk Mendapatkan Gelar Sarjana Pada Program Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2010

commit to user

ii

STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS FRONT GEAR CHAIN HONDA SUPRA X DAN FRONT GEAR CHAIN DAYANG SUPER X YANG

MENGALAMI HEAT TREATMENT

Oleh :

MOHAMMAD DANDY ISMANTO K 25 06 044

Skripsi

Ditulis dan diajukan untuk memenuhi syarat mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan Program Pendidikan Teknik Mesin

Jurusan Pendidikan Teknik Dan Kejuruan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2010

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iii

PERSETUJUAN

Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Persetujuan Pembimbing

Pembimbing I

Drs. Suhardi.HW, M.T NIP.19460604 197501 1 001

Pembimbing II

Suharno,ST MT. NIP. 19510209 197603 1 002

commit to user

iv

SURAT PERNYATAAN

Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam penulisan skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan menurut sepengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis mengacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta,11 Oktober 2010 Penulis,

MOHAMMAD DANDY ISMANTO K 25 06 044

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

v

PENGESAHAN

Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan.

Pada hari : Tanggal :

Tim Penguji Skripsi :

Nama Terang Tanda Tangan

Ketua : Drs. C. Sudibyo, M.T. ...

Sekretaris : Nyenyep Sriwardani, S.T, M.T. ... Anggota I : Drs. Suhardi, M.T. ...

Anggota II : Suharno, S.T, M.T. ...

Disahkan oleh

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta Dekan,

Prof. Dr. M. Furqon. Hidayatullah, M. Pd NIP. 19600727 198702 1 001

commit to user

vi ABSTRAK

Mohammad Dandy Ismanto. STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS FRONT GEAR CHAIN HONDA SUPRA X DAN FRONT GEAR CHAIN DAYANG SUPER X YANG MENGALAMI HEAT TREATMENT. Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan. Universitas Sebelas Maret, Oktober 2010.

Tujuan penelitian ini adalah untuk: (1) Menyelidiki karakteristik raw material front gear chain Dayang Super X dan front gear chain Honda Supra X yang meliputi komposisi kimia, struktur mikro dan kekerasan mikro dan makro. (2) Mengetahui jenis perlakuan panas (heat treatment) yang dilakukan untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis front gear chain Dayang Super X agar mendekati nilai kekerasan raw material front gear chain Honda Supra X. (3) Menyelidiki karakteristik front gear chain Dayang Super X yang telah mengalami heat treatment.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah deskriptif dan eksperimen. Data awal dideskripsikan dan dibandingkan antar variabelnya, kemudian dilakukan eksperimen agar dihasilkan data yang mirip dengan variabelnya. Dari variabelnya dianalisis dan dibandingkan yang didasari literature agar didapatkan data yang tidak keluar dari teori. Data penelitian ini diperoleh dari hasil pengujian komposisi bahan, foto stuktur mikro, pengujian kekerasan makro dan kekerasan mikro dari sebelum heat treatment dan sesudah heat treatment. Penelitian ini termasuk dalam jenis penelitian kuantitatif yang menghasilkan data yang berupa angka-angka. Sampel penelitian ini adalah sebuah front gear chain Honda Supra X dan front gear chain Dayang Super X yang keduanya identik sama bentuk dan ukuran dengan mata gear 14.

Hasil uji komposisi menunjukkan bahwa front gear chain Honda Supra X memiliki kandungan carbon yang tinggi yang mencapai 0,77 % wt dan termasuk dalam baja AISI 1075 karena memiliki kandungan C 0,70 – 0,80 %, Mn 0,40- 0,70 %, P max 0,040 %, S max 0,050 %. Untuk hasil komposisi front gear chain Dayang Super X memiiki kandungan karbon yang rendah yang mencapai 0,244 % wt dan termasuk dalam baja AISI 1023 karena memiliki kandungan 0,19

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vii

foto struktur mikro dari raw material front gear chain Honda Supra X dan Dayang Super X menunjukkan gear tersebut memiiki nilai 3 daerah yang berlainan yang dimulai dari daerah ujung, daerah transisi, dan daerah tengah. Pada raw material Honda Supra X terlihat martensit yang tersebar rata pada seluruh permukaan gear, namun martensit yang terdapat pada daerah ujung. Untuk raw material front gear chain Dayang Super X juga memiliki 3 daerah yaitu ujung, transisi dan tengah, namun untuk struktur yang timbul terlihat jelas pada daerah ujung yang hanya memiliki martensit yang paling padat daripada daerah transisi dan tengah yang terlihat sebagian besar pearlit dan ferrit. Hasil pengujian kekerasan makro dan mikro juga terlihat raw material front gear chain Honda Supra X memiiki kekerasan yang tinggi. Selain itu juga timbul distribusi kekerasan, untuk kekerasan makro maksimal pada front gear chain Honda Supra X yaitu 79,9 HRA dan terendah yaitu 73,1 HRA. Kekerasan makro raw material front gear chain Dayang Super X memiliki nilai kekerasan terbesar yaitu 71,9 HRA dan terendah yaitu 52,8 HRA. Untuk kekerasan mikro front gear chain Honda Supra X yang paling tinggi yaitu 645,0 VHN dan terendah yaitu 515,8 VHN. Kekerasan mikro front gear chain Dayang Super X terbesar yaitu 486,7 VHN dan terendah 344,7 VHN. Heat treatment yang dilakukan pada front gear chain Dayang Super X adalah hardening dengan quenching air garam 10 % untuk menghasilkan kekerasan maksimal dengan holding time efektif 5,10 dan 15 menit. Kekerasan makro dan mikro yang paling keras dihasilkan adalah hasil holding time 10 menit dan dihasilkan kekerasan maksimal makro yaitu sebesar 73,5 HRA dan terendah yaitu 69,8 HRA. Untuk kekerasan mikro terbesar yaitu senilai 425,2 VHN dan terendah senilai 378,1 VHN. Hasil struktur mikro terlihat dengan variasi hoding time 10 menit juga memiliki struktur yang paling baik yaitu telah menghilangkan daerah transisi sehingga antara daerah ujung dan daerah tengah memiliki kandungan martensit yang banyak dan relatif homogen dari pada variasi holding time lainya.

commit to user

viii MOTTO

Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan (al inssyiroh:6)

Dimana ada niat dan usaha pasti ada jalan (Penulis)

Jalani hidup ini dengan ikhlas dan bersyukur insya Allah hati menjadi lapang dan tenang (Penulis)

Sukses berawal dari mimpi, namun mimpilah sebanyak 1 kali dan pegang mimpi itu lalu lakukanlah usaha beberapa kali, karena mimpi yang terus menerus membuat kita menjadi seorang pemimpi yang hanya berangan-angan didalam

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ix

PERSEMBAHAN

Dengan mengucap puji syukur kehadirat Allah SWT, dengan segala kerendahan hati, karya ini kupersembahkan kepada:

1. Ibunda dan Ayahanda tercinta yang senantiasa membimbingku dan selalu mengiringiku dengan do’a dan kasih sayang.

2. Adik-adikku yang selalu memberikan dorongan dan semangat. 3. Zanita yang selalu memberi bimbingan dalam segala hal.

4. Bapak Drs. Suhardi. M,T dan Suharno, ST,M.T yang dengan sabar selalu membimbing skripsi ini.

5. Bapak Ir. Husin Bugis,Msi yang selalu memberi bimbingan dan kamudahan dari awal hingga akhir kuliah.

6. Keluarga besar PTM PTK FKIP UNS

commit to user

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat ALLAH SWT, Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat, hidayah dan inayahnya-Nya, skripsi ini akhirnya dapat diselesaikan, untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini menghadapi hambatan dan kesulitan. Namun dengan bantuan berbagai pihak, hambatan dan kesulitan tersebut dapat teratasi. Oleh karena itu penulis menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang dengan sepenuh hati memberi bantuan, dorongan, motivasi, bimbingan dan pengarahan sehingga penyusunan skripsi ini dapat terselesaikan. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada :

1. Bapak Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan UNS beserta seluruh stafnya.

2. Bapak Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan FKIP UNS 3. Bapak Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin.

4. Bapak Drs. Suhardi, M.T selaku Koordinator Skripsi bidang teknik (produksi) dan Pembimbing I.

5. Bapak Suharno S.T,M.T selaku Pembimbing II.

6. Bapak Ir. Husin Bugis,M.Si selaku Pembimbing Akademik. 7. Segenap dosen Program Studi Pendidikan Teknik Mesin.

8. Segenap karyawan Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan FKIP UNS. 9. Ibu, Ayah dan keluargaku tercinta yang telah memberikan sumbangan besar

baik moril maupun materiil.

10.Zanita yang telah memberikan semangat dan bimbingan dalam segala hal. 11.Gama, Arif, Jokowi, Nanang, Steve dan Panji yang sudah memberikan

bantuan semangat persahabatan di Solo.

12.Teman-teman seperjuangan di Program Studi Pendidikan Teknik Mesin (06’) 13.Kepada seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat penulis

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xi

Menyadari bahwa terbatasnya ilmu pengetahuan yang dimiliki menyebabkan kurang sempurnanya penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu, diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca demi kesempurnaan skripsi ini. Harapan penulis semoga skripsi ini dapat bermanfaat.

Surakarta, Oktober 2010

commit to user

xii DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGAJUAN ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN SURAT PERNYATAAN ... iv

HALAMAN PENGESAHAN ... v

HALAMAN ABSTRAK ... vi

HALAMAN MOTTO ... viii

HALAMAN PERSEMBAHAN ... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR TABEL ... xvi

DAFTAR LAMPIRAN ... xvii

DOKUMENTASI PENELITIAN ... xviii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang Masalah ... 1

B. Identifikasi Masalah ... 4

C. Pembatasan Masalah ... 5

D. Perumusan Masalah ... 5

E. Tujuan Penelitian ... 5

F. Manfaat Penelitian ... 6

BAB II LANDASAN TEORI ... 7

A. Tinjauan Pustaka ... 7

1. Roda Gigi Rantai Depan (Front Gear Chain / Sproket) ... 7

2. Baja ... 9

3. Perlakuan Panas (Heat Treatment) ... 14

4. Kekerasan Bahan ... 26

5. Pengujian Struktur mikro ... 30

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xiii

B. Kerangka Pemikiran ... 33

C. Hipotesis Penelitian ... 34

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 35

A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 35

1. Tempat Penelitian ... 35

2. Waktu Penelitian... 35

B. Metode Penelitian ... 35

C. Populasi dan Sampel ... 36

D. Teknik Pengumpulan Data ... 37

1. Sumber Data ... 37

2. Pelaksanaan Eksperimen ... 37

3. Desain Penelitian ... 38

E. Teknik Analisis Data ... 47

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 49

A. Hasil dan Pembahsan Raw Material ... 49

1. Hasil Uji Komposisi ... 49

2. Hasil Uji Struktur Mikro Raw Material ... 54

3. Hasil Pengujian Kekerasan Makro dan Mikro Raw Material ... 57

B. Pembahasan Hasil Hardening Quenching Air Garam 10% ... 64

1. Hasil Uji kekerasan Hardening Quenching air garam 10% ... 64

2. Hasil dan Pembahasan Foto Struktur Mikro Hasil Hardening ... 71

3. Hasil Hardening Quenching Air Garam 10% Holding time 10 Menit . 73 4. Hasil Hardening Quenching Air Garam 10% Holding time 15 Menit . 74 BAB V PENUTUP ... 75

A. Kesimpulan ... 75

B. Implikasi ... 77

1. Implikasi Teoritis ... 78

2. Implikasi Praktis ... 78

C. Saran ... 79

DAFTAR PUSTAKA ... 80

commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Macam-Macam Roda Gigi. ... 9

Gambar 2. Roda Gigi Rantai. ... 9

Gambar 3. Tampak Struktur Baja Zat Arang. ... 11

Gambar 4. Tiga Bentuk Utama Sel Satuan Dari Sistem Kristal Logam ... 15

Gambar 5. Diagaram Fasa Besi – Karbon. ... 16

Gambar 6. struktur Martensit hasil quenching dengan air pada baja paduan rendah ... 17

Gambar 7. Perubahan Struktur Mikro Pada Proses Pengerasan ... 19

Gambar 8. Digaram TTT (Kurva-S). ... 21

Gambar 9. Alat Uji Kekerasan Rockwell. ... 27

Gambar 10. Pengujian Kekerasan Rockwell. ... 29

Gambar 11. Pemeriksaan Benda Uji Dengan Mikroskop Metalurgi. ... 30

Gambar 12. Desain Penelitian. ... 36

Gambar 13. Lokasi Pengambilan Sample. ... 37

Gambar 14. Pemotongan Spesimen Dayang Super X Persiapan Heat Treatment. ... 38

Gambar 15. Spesimen front gear chain Honda Supra X dan Dayang Super X Uji Komposisi Kimia. ... 38

Gambar 16. Spesimen Uji Kekerasan Mikro Vickers dan Uji Stuktur Mikro. ... 39

Gambar 17. Spesimen Uji Kekerasan Makro Rocwell. ... 40

Gambar 18. Mesin Uji Kekerasan. ... 42

Gambar 19. Mesin Struktur Mikro. ... 43

Gambar 20. Hasil Foto Struktur Mikro front gear chain Honda Supra X dan Dayang Super X dengan Perbesaran 200 x ... . 55

Gambar 21. Lokasi Pengambilan Sample. ... 57

Gambar 22. Grafik Kekerasan Makro Raw Material Front Gear Chain Honda Supra X dan Dayang Super X. ... 60

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xv

Gambar 23. Grafik Kekerasan Makro Raw Material Front Gear Chain Honda Supra X dan Dayang Super X ... 61 Gambar 24. Grafik Pengujian Kekerasan Makro Raw Material Front Gear

Chain Honda Supra X, Dayang Super X dan Front Gear Chain Dayang Super X yang Mengalami Hardening dengan Holding Time 5, 10, 15 Menit dengan Quenching Air Garam 10%. ... 65 Gambar 25. Grafik Pengujian Kekerasan Mikro Raw Material Front Gear

Chain Honda Supra X, Dayang Super X dan Front Gear Chain Dayang Super X yang Mengalami Hardening dengan Holding Time 5, 10, 15 Menit dengan Quenching Air Garam 10%. ... 67 Gambar 26. Foto Struktur mikro front gear chain Dayang Super X Hasil

Hardening Quenching Air Garam 10 % dengan Holding Time 5 Menit dan Perbesaran 200 X. ... 71 Gambar 27. Foto Struktur mikro front gear chain Dayang Super X Hasil

Hardening Quenching Air Garam 10 % Dengan Holding Time 10 Menit dan Perbesaran 200 X. ... 73 Gambar 28. Foto Struktur Mikro Front Gear Chain Dayang Super X Hasil

Hardening Quenching Air Garam 10 % dengan Holding Time 15 Menit dan Perbesaran 200 X. ... 74

commit to user

xvi DAFTAR TABEL

Tabel 1. Klasifikasi Roda Gigi. ... 8

Tabel 2. Hubungan Jumlah Carbon dengan Persen Martensite. ... 12

Tabel 3. Beban, Indentor dan Skala Kekerasan. ... 27

Tabel 4. Skala Kekerasan dan Pemakaiannya. ... 28

Tabel 5. Hasil Pengujian Komposisi Kimia Front Gear Chain. ... 47

Tabel 6. Daerah Lokasi Pengamatan Struktur Mikro Front Gear Chain .... 54

Tabel 7. Hasil Pengujian Kekerasan Makro Raw Material Front Gear Chain Honda Supra X. ... 58

Tabel 8. Hasil Pengujian Kekerasan Makro Raw Material Front Gear Chain Dayang Super X. ... 59

Tabel 9. Nilai Kekerasan Mikro Vickers Raw Material Front Gear Chain Honda Supra X. ... 59

Tabel 10. Nilai Kekerasan Mikro Vickers Raw Material Front Gear Chain Dayang Super X. ... 60

Tabel 11. Pengujian Kekerasan Makro Raw Material Front Gear Chain Honda Supra X, Dayang Super X dan Front Gear Chain Dayang Super X yang Mengalami Hardening Dengan Holding Time 5, 10, 15 Menit dengan Quenching Air Garam 10%. ... 64

Tabel 12. Pengujian Kekerasan Mikro Front Gear Chain Dayang Super X yang Mengalami Hardening dengan Holding Time 5 Menit dengan Quenching Air Garam 10%. ... 65

Tabel 13. Pengujian Kekerasan Mikro Front Gear Chain Dayang Super X yang Mengalami Hardening dengan Holding Time 10 Menit dengan Quenching Air Garam 10%. ... 66

Tabel 14. Pengujian Kekerasan Mikro Front Gear Chain Dayang Super X yang Mengalami Hardening dengan Holding Time 15 Menit dengan Quenching Air Garam 10%. ... 66

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Lamp 1. Hasil Pengujian komposisi kimia Honda Super X ... 83

Lamp 2. Hasil Pengujian Komposisi kimia Dayang Super X ... 85

Lamp 3. Standart spesification for SAE-AISI system of designations ... 87

Lamp 3. Hasil pengujian kekerasan makro Honda ... 89

Lamp 4. Hasil pengujian kekerasan makro Dayang... 90

Lamp 5. Hasil pengujian kekerasan mikro Honda ... 91

Lamp 6. Hasil pengujian kekerasan mikro Dayang ... 92

Lamp 7. Hasil pengujian kekerasan makro Dayang (dengan heat treatment).. 93

Lamp 8.Hasil pengujian kekerasan mikro Dayang heat treatment holding time 5 menit ... 94

Lamp 6. Hasil pengujian kekerasan mikro Dayang heat treatment holding time 10 menit ... 95

Lamp 7. Hasil pengujian kekerasan mikro Dayang heat treatment holding time 15 menit ... 96

Lamp 8. Tabel conversi kekerasan ... 97

Lamp 6. Presensi Seminar Skripsi ... 98

Lamp 7. Surat Permohonan Ijin Menyusun Skripsi ... 100

Lamp 8. Surat Keputusan Dekan FKIP UNS ... 101

Lamp 9. Surat Ijin Research dari JPTK ... 102

Lamp 10. Surat Ijin Research di laboratorium POLMAN Klaten ... 103

Lamp 11. Surat Ijin Research di laboratorium Tehnik Mesin D3 UGM Yogyakarta ... 104

Lamp 12. Surat Ijin Research di laboratorium Material Fakultas Teknik UNS ... 105

Lamp 13. Surat Ijin Research di laboratorium Pusat MIPA UNS ... 106

commit to user

xviii

DOKUMENTASI PENELITIAN

Halaman

Dok 1. Wire Cut Untuk Memotong Spesimen ... 108

Dok 2. Spesimen Uji Setelah Pengujian Komposisi Kimia ... 108

Dok 3. Proses Resin Spesimen Uji Kekerasan dan Stuktur Mikro ... 109

Dok 4. Mesin Poles ... 109

Dok 5. Proses Mengamplas Menggunakan Mesin Poles ... 110

Dok 6. Proses Etsa Specimen dengan HNO3 2,5% ... 110

Dok 7. Proses Pengujian Foto Struktur Mikro Vickers ... 111

Dok 8. Proses Pengujian Kekerasan Mikro Vickers ... 111

Dok 9. Proses Pengujian Makro Rockwell ... 112

Dok 10. Mesin Furnace Suhu Maksimal 1300°_{C ... 112}

Dok 11. Pengambilan Spesimen Dalam Mesin Furnace Menggunakan Pengaman ... 112

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

1 BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Perkembangan sains dan teknologi dewasa ini sangat berarti pada kehidupan manusia. Di mana kehidupan manusia selalu berkembang dari waktu ke waktu. Seiring dengan pesatnya perkembangan sains dan teknologi penggunaan bahan logam menjadi suatu kebutuhan yang sangat vital, mulai dari peralatan yang sederhana sampai pada peralatan yang canggih. Hampir semua jenis peralatan yang digunakan, ternyata bahan logam mendominasi sebagai bahan bakunya.

Baja, besi dan bahan-bahan lainya yang digunakan sebagai komponen mesin atau suku cadang mesin membutuhkan proses pengolahan. Dalam proses pengolahanya tersebut masih dituntut adanya suatu metode atau cara pengolahan serta pengerjaanya agar dapat diperoleh kondisi bahan komponen yang dipandang mampu memiliki sifat yang sesuai dengan pemakaianya.

Baja karbon banyak digunakan dalam bidang teknik maupun industri terutama pada industri komponen mesin, karena harganya relatif murah, dan mudah didapat pada pasaran. Dalam perdagangan baja karbon banyak digunakan sebagai bahan perkakas, baut, poros, roda gigi, ragum, pegas, martil, landasan tempa dan lain-lain.

Satu dari sekian komponen mesin yang menggunakan bahan baja karbon adalah roda gigi. Roda gigi di dalam dunia industri mempunyai peranan yang sangat penting. Selama ini banyak sekali pengembangan-pengembangan yang dilakukan oleh para peneliti agar dalam pembuatan roda gigi menghasilkan roda gigi yang baik, hal ini disebabkan dalam dunia industri banyak sekali roda gigi yang rusak, aus, patah, dikarenakan roda gigi tersebut tidak kuat terhadap gesekan dan tekanan yang dihasilkan saat dua roda gigi bersinggungan pada saat mesin bekerja.

Sama dengan komponen mesin motor roda gigi juga mempunyai peran yang sangat penting sebagai media pemindah gaya, baik gaya putar, atau gaya

commit to user

momen. Sebagai contoh yang nyata adalah roda gigi rantai depan atau (front gear chain) yang ada pada motor. Roda gigi ini berfungsi sebagai poros perputaran rantai yang menghubungkan antara mesin dan roda belakang. Kerja dari roda gigi rantai depan ini sering sekali terjadi gesekan antara rantai dan gear sehingga sangat memungkinkan kondisi gear yang mengalami keausan. Roda gigi ini mempunyai peran yang penting dalam proses kinerja motor karena roda gigi yang aus akan menyebabkan rantai motor tidak dapat berputar secara maksimum atau mengalami gaya elastisitas yang tinggi sehingga menimbulkan kerugian efisiensi.

Berkurangnya umur gear sering terjadi pada motor yang menggunakan rantai, yang saat ini banyak digunakan oleh produk-produk motor yang beredar di Indonesia khususnya yaitu motor produk Jepang dan China. Motor China dikenal mempunyai harga yang sangat murah bahkan mencapai 50% dari harga motor produk Jepang, bahkan tidak sedikit pula orang yang memakai produk China. Selain dianggap murah, juga motor produk China ini banyak yang meniru produk Jepang yang notabene mempunyai nama yang lebih terkenal di Indonesia. Contoh yang lebih konkrit adalah Dayang Super X yang mirip dengan Honda Supra X baik mesin dan kapasitas silindernya. Harga motor Dayang Super X yang memiliki kapasitas silinder sama dengan Honda Supra X memiliki harga Rp 7.700.000 (Price list Dayang, 2010). Sedang untuk harga motor Honda Supra X memiliki harga Rp 10.000.000 – Rp 11.000.000 pada tahun 2005 dan untuk harga bekasnya pada tahun 2010 mencapai Rp 5.000.000 – Rp 6.500.000 (www.kaskus.us). Hal ini patut dipertanyakan kualitas yang ada pada produk China baik komposisi bahan maupun tingkat kekerasanya. Menurut tingkat kualitas dari komponen mesin yang ada serta pandangan masyarakat, bahwa motor produk Jepang mempunyai kualitas yang lebih baik daripada motor produk Cina. Menurut pengamatan peneliti saat ini pada tahun 2010, banyak konsumen produk China yang mengganti sparepart motornya dengan produk jepang khususnya adalah front gear chain selain mudah didapatkan juga sparepart produk Jepang dikenal awet.

Komponen-komponen mesin seperti poros, roda gigi, dan lain-lain memerlukan persyaratan konstruksi yang kuat, keras, ulet dan juga tahan aus serta

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

3

memiliki nilai rapuh yang rendah. Untuk itu perlu adanya perbaikan atau diubah sifat mekanis pada front gear chain motor produk China yaitu khususnya pada motor Dayang Super X yang memiliki kualitas kurang daripada motor produk Jepang Honda Supra X dimata masyarakat Indonesia.

Satu dari sekian sifat-sifat baja yang paling penting ialah kekuatanya, selain harus mempunyai ketahanan terhadap gesekan yang baik, maka baja dituntut untuk memunyai kekerasan yang cukup tinggi, namun jika baja memiliki nilai kekerasan yang terlalu tingi maka akan memiliki sifat kerapuhan pula. Sifat-sifat yang dapat dilihat dari baja adalah Sifat-sifat fisis dan mekanis, dimana Sifat-sifat fisis dari elemen bahan teknik adalah berat atom, berat jenis, titik cair/leleh, titik didih, panas, spesifik, daya hantar panas, tahanan listrik, ketahanan erosi, struktur mikro dan komposisi bahan. Selain itu sifat mekanis terdiri dari kemampuan bahan untuk menahan beban.

Untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis dari baja maka perlu melalui suatu tahap heat tratment atau perlakuan panas. Tahap heat treatment memiliki banyak macam antara lain Perlakuan Panas Mekanik yang meliputi Pengerasan (hardening), Pemijaran dingin (annealing), Penyepuhan (tempering), Penormalan (normalizing) dan Pengerasan dengan kimia (carburizing, nitriding dan cyaniding)

Dari bermacam-macam tahap heat treatment di atas yang memungkinkan untuk dilakukan dalam perbaikan sifat mekanisnya pada front gear chain Dayang Super X adalah hardening dan annealing. Karena nantinya dari perbaikan sifat front gear chain Dayang Super X akan didapatkan nilai kekerasan yang mendekati nilai kekerasan front gear chain Honda Supra X.

Proses hardening adalah untuk memperbaiki dan meningkatkan salah satu sifat mekanis bahan yang cukup penting yaitu kekerasan. Proses hardening dilakukan untuk mencapai kekerasan yang maksimal, terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi yaitu : kandungan karbon, suhu pemanasan, waktu penahanan dan laju pendinginan yang digunakan.

Tidak beda jauh dengan proses hardening, proses annealing juga memiliki beberapa faktor yang mempengaruhi yaitu : kandungan karbon, suhu

commit to user

pemanasan, waktu penahanan, serta laju pendingin yang digunakan. Proses anneling atau melunakkan baja adalah proses pemanasan baja di atas temperatur kritis selanjutnya dibiarkan beberapa lama sampai temperatur merata disusul dengan pendinginan secara perlahan-lahan sambil dijaga agar temperatur bagian luar dan dalam kira-kira sama. Sehingga diperoleh struktur yang diinginkan dengan menggunakan media pendingin udara.

Proses heat treatment ini sangat penting sekali dalam perbaikan sifat baja front gear chain Dayang Super X baik sifat fisis maupun mekanis untuk mendapatkan struktur mikro dan nilai kekerasan yang hampir mendekati kekerasan front gear chain Honda Supra X. Pada dasarnya Komponen-komponen mesin seperti poros, roda gigi, dan lain-lain memerlukan persyaratan konstruksi yang kuat, keras, ulet dan juga tahan aus serta memiliki nilai rapuh yang rendah. Berdasarkan uraian di atas maka perlu dilakukan penelitian dengan mengambil judul : “Studi Sifat Fisis dan Mekanis Front Gear Chain Honda Supra X dan Front Gear Chain Dayang Super X yang Mengalami Heat Treatment”.

B. Identifikasi Masalah

Penelitian ini dapat diidentifikasikan berbagai permasalahan yang timbul berkaitan dengan latar belakang yang telah disebutkan, antara lain:

1. Semakin banyaknya variasi motor produk China yang bersaing dengan motor produk jepang dengan cara meniru model dan spesifikasi mesin khsusnya Dayang Super X yang mirip dengan Honda Supra X.

2. Harga yang murah pada motor produk China patut dipertanyakan kandungan unsur logam yang dimiliki.

3. Banyak pemilik motor China yang mengganti sparepart nya dengan sparepart motor produk Jepang khususnya pada front gear chain.

4. Perbaikan sifat mekanik baja khususnya front gear chain motor Dayang Super X dapat dilakukan dengan cara heat treatment (hardening atau annealing).

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

5

C. Pembatasan Masalah

Agar penelitian ini tidak menyimpang dari permasalahan yang diteliti. Maka akan dibatasi permasalahanya pada:

1. Bahan penelitian adalah front gear chain Dayang Super X dan Honda Supra X.

2. Dilakukan Perlakuan Panas atau heat treatment dengan suhu pemanasan, holding time, dan laju pendinginan yang efektif pada front gear chain Dayang Super X.

3. Sifat fisis yang dibatasi pada pengamatan visual foto struktur mikro dan komposisi kimia.

4. Sifat mekanik yang dibatasi pada tingkat kekerasan. D. Perumusan Masalah

Adapun masalah dalam penelitian ini dirumuskan sebagai berikut: 1. Bagaimanakah karakteristik front gear chain Dayang Super X dan front gear

chain Honda Supra X?

2. Jenis perlakuan panas apakah (heat treatment) yang dilakukan untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis front gear chain Dayang Super X agar mendekati nilai kekerasan raw material front gear chain Honda Supra X? 3. Bagaimanakah karakteristik front gear chain Dayang Super X yang telah

mengalami heat treatment?

E. Tujuan Penelitian

Berdasarkan masalah yang telah dirumuskan, penelitian ini memiliki tujuan yaitu:

1. Menyelidiki karakteristik front gear chain Dayang Super X dan front gear chain Honda Supra X.

2. Mengetahui jenis perlakuan panas (heat treatment) yang dilakukan untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis front gear chain Dayang Super X agar mendekati nilai kekerasan raw material front gear chain Honda Supra X. 3. Menyelidiki karakteristik front gear chain Dayang Super X yang telah

commit to user

F. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan akan memberikan manfaat, sebagai berikut : 1. Manfaat Teoritis

a. Menambah Pengetahuan tentang kemajuan teknlogi di bidang metallurgi. b. Sebagai bahan pustaka di lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta

khususnya di program Pendidikan Tehnik Mesin.

c. Sebagai bahan masukan atau referensi untuk penelitian selanjutnya. 2. Manfaat Praktis

a. Dapat menyelidiki secara langsung perbedaan kekerasan antara front gear chain Dayang Super X sebelum mengalami proses heat treatment.

b. Memberikan informasi pada dunia industri khususnya produsen yang memproduksi front gear chain Dayang Super X, tentang pentingnya nilai kekerasan bagi umur pakai dari pada front gear chain.

c. Membantu dalam memperbaiki sifat mekanik sebagai usaha dalam memperpanjang umur pakai front gear chain Dayang Super X.

d. Menumbuhkan motivasi bagi para peneliti metallurgy khususnya perlakuan panas untuk mengoptimalkan penelitian-penelitian dibidang yang sama.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

7 BAB II

LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka

1. Roda Gigi Rantai Depan (Front Gear Chain / Sproket)

Dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling bersinggungan pada kelilingnya salah satu diputar maka yang lain akan ikut berputar pula. Alat yang menggunakan cara kerja semacam ini untuk mentransmisikan daya disebut roda gesek. Cara ini baik untuk meneruskan daya kecil dengan putaran yang tidak perlu tepat. Guna mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat tidak dapat dilakukan dengan roda gesek. Untuk ini, kedua roda tersebut harus dibuat bergigi pada kelilingnya sehingga penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Roda bergigi semacam ini, yang dapat berbentuk silinder atau kerucut, disebut roda gigi (Sularso:1997).

Roda gigi adalah elemen mesin berbentuk gigi yang berfungsi sebagai ramsmisi gerak putar dan daya dari komponen mesin satu ke lainnya. Efisiensinya mendekati 98% sehingga roda gigi banyak dipakai untuk membuat transmisi motor penggerak ke poros yang digerakan.

Salah satu roda gigi yang sering digunakan didalam trasmisi motor adalah roda gigi rantai. Roda gigi rantai adalah roda gigi yang berhubungan dengan rantai sebagai penghubung antara roda gigi lain. Setiap roda gigi yang digunakan untuk memindahkan trasmisi selalu mengalami gesekan di setiap gigi nya. Karena gaya gesekan inilah sering kali mengurangi efisiensi dari daya mesin. Dilihat dari klasifikasi berdasar bentuk alur giginya maka roda gigi rantai termasuk dalam bentuk roda gigi lurus. Namun karena roda gigi ini dihubungkan dengan rantai yang memiliki ketebalan yang kecil maka roda gigi ini dapat dihubungkan dengan rantai.

commit to user

Tabel 1. Klasifikasi Roda gigi (Sularso, 1997 : 212)

Letak Poros Roda gigi Keterangan

Roda gigi dengan poros sejajar

Roda gigi Lurus, (a) Roda gigi miring, (b) Roda gigi miring ganda, (c)

(klasifikasi berdasar atas bentuk alur gigi)

Roda gigi luar

Roda gigi dalam dan pinyon, (d) Batang gigi dan pinyon, (e)

Arah putaran

berlawanan

Arah putaran sama Gerakan lurus dan berputar

Roda gigi dengan poros berpotongan

Roda gigi kerucut lurus (f) Roda gigi kerucut spiral (g) Roda gigi kerucut ZEROL Roda gigi kerucut miring Roda gigi kerucut miring ganda

(klasifikasi atas dasar bentuk jalur gigi)

Roda gigi permukaan dengan poros berpotongan (h)

(Roda gigi dengan poros berpotongan berbentuk istimewa)

Roda gigi dengan poros silang

Roda gigi miring silang (i) Batang gigi miring silang

Kontak titik gerakan lurus dan berputar Roda gigi cacing silindris, (j)

Roda gigi cacing selubung ganda (globoid), (k)

Roda gigi cacing samping Roda gigi hyperboloid Roda gigi hypoid (l)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

9

Gambar 1. Macam-macam roda gigi. Sularso (1997 : 213)

Gambar 2. Roda gigi rantai (http://hardiananto.wordpress.com)

2. Baja

Amstead (1997 : 49), baja adalah logam paduan antara unsur besi (Fe) dengan karbon (C), kadar karbon dalam baja dapat mencapai 2% C. Di samping kedua unsur dalam baja terdapat pula unsur-unsur dalam jumlah kecil seperti mangan (Mn), silicon (Si), fosfor (P ), belerang (S). Selain itu dapat mengandung unsur-unsur paduan seperti khrom (Cr), nikel (Ni), wolfram (W), molibden (Mo) dan sebagainya, bervariasi menurut kebutuhan.

commit to user

Baja merupakan bahan teknik yang memiliki banyak sifat, secara umum sifat bahan dikelompokkan ke dalam tiga kelompok yaitu a. Sifat fisik yang meliputi berat atom, berat jenis, ketahanan korosi, titik cair/leleh, titik didih, panas, spesifik, daya hantar panas, tahanan listrik, ketahanan erosi dan sebagainya namun sifat tersebut ditentukan oleh komposisi bahan dan struktur mikro, sebagai contoh kadar cromium dapat memperbaiki sifat tahan terhadap korosi. b. Sifat mekanik yang meliputi kekerasan, kekuatan, kekakuan, kerapuhan, keuletan, modulus elastis dan sebagainya. c. Sifat teknologi yang meliputi mampu las, mampu mesin, mampu cor dan sebagainya.

Baja mempunyai kekuatan tarik yang tinggi, antara 40 - 200 kg/mm2. Disamping itu baja juga mempunyai sifat keras dan ulet. Dengan kombinasi sifat tersebut baja mempunyai kekuatan yang cukup tinggi. Sifat-sifat baja dapat diatur dengan cara pengaturan komposisi kimianya, terutama kadar karbonnya. Semakin tinggi kadar karbon dalam baja, semakin tinggi kekuatannya serta kekerasannya, sementara keuletannya berkurang. Di samping itu sifat-sifat baja dapat diatur dengan rekayasa struktur mikro dengan melalui proses perlakuan panas (heat treatment).

Aolis Schomentz, Karl Gruber (1985 : 40 ) untuk struktur baja yang tidak dipadu bentuk utama kristalnya terdiri dari tiga bentuk utama kristal :

a. Ferrit, kristal besi murni (ferrum = Fe)

Ferrit merupakan bagian baja yang paling lunak. Ferrit murni tidak akan cocok andaikata digunakan sebagai bahan untuk benda kerja yang menampung beban, karena kekuatanya kecil (gambar 3a). ferrit hanya terdapat pada baja yang memiliki kadar karbon kurang dari 0,8%

b. Karbid besi (Fe3C)

Merupakan suatu senyawa kimia antara besi (Fe) dan karbon (C). dengan meningkatnya kandungan C, maka membesar pula kadar sementitnya. Sebagai unsure terstruktur tersendiri dinamakan sementit. Struktur keras, hanya terdapat pada baja dengan kadar karbon lebih dari 0,8%.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

11

c. Perlit

Adalah besi karbon yang berkristal lembut, terdiri dari ferrit dan sementit.

Gambar 3. Tampak Struktur baja zat arang. (a) Ferrit…0,0% C ; (b) ferrit +

perlit…0,10% C; (c) Ferrit + Perlit … 0,16% C; (d) Ferrit + perlit … 0,45% C; (e) Ferrit + perlit … 0,60%; (f) Perlit lamillar … 0,85 % C;

(g) perlit + sementit … 1,1% C; (h) perlit + sementit … 1,5% C.(Alois Schonmetz, Karl Gruber, 1985 : 40)

B.H. Amstead, Pilips F. Ostwald dan Myron L. Begeman (1997 : 51) Secara garis besar baja dapat dikelompokkan menjadi beberapa kelompok yaitu:

a. Baja Karbon

Baja karbon adalah termasuk material logam ferro yang didefinisikan sebagai paduan besi dan karbon dengan kadar karbon antara 0,08 - 2,0 % (Wiryosumarto dan Okumura, 1985 : 89). Penggolongan baja karbon menurut Smallman (1985 : 326), dibagi menjadi tiga macam, yaitu: baja karbon rendah (C < 0,3 %), baja karbon menengah (0,30 - 0,70 %), dan baja karbon tinggi (0,7 < C < 1,7 %). Sebagai unsur tambahan selain karbon, baja karbon mengandung unsur-unsur (dalam jumlah kecil): mangan (Mn), silikon (Si), surfur (S), khrom (Cr) dan sebagainya bervariasi menurut kebutuhan. Semakin tinggi kadar karbon dalam baja karbon, semakin tinggi kekuatannya serta kekerasannya, akan tetapi keuletan dan sifat mampu lasnya akan berkurang.

commit to user

Amstead (1997 : 51) Berdasarkan tinggi rendahnya prosentase karbon di dalam baja, maka baja karbon dikelompokkan menjadi tiga tingkatan:

1) Baja karbon Rendah

Baja karbon rendah adalah baja yang memiliki kadar karbon < 0,30% C yang sangat mudah ditempa dimesin. Penggunaannya 0,05 % - 0,20 % C digunakan untuk automobile bodies, buildings, pipes, chains, rivets, screws, nails. 0,20 % - 0,30 % C digunakan untuk shafts, bolts, forgings, bridges, buildings (M.Iqbal haqi, 2006 : 2).

2) Baja karbon sedang

Baja ini mengandung karbon antara 0,30% - 0,60 % C. Di dalam perdaganga biasanya digunakan sebagai alat perkakas, baut. Poros engkol, roda gigi, ragum, pegas, dan lain-lain.

3) Baja karbon tinggi

Baja ini mengandung karbon antara 0,70% -1,4 % C. Baja karbon ini banyak digunakan untuk keperluan pembuatan alat konstruksi yang berhubungan dengan panas yang tinggi atau dalam penggunaanya akan menerima dan mengalami panas misalnya : landasan, palu, gergaji, pahat, kikir, bor, dan sebagainya.

b. Baja Paduan

Baja paduan adalah material ferro yang mengandung unsur-unsur paduan selain karbon seperti : nikel (Ni), khrom (Cr), molibden (Mo), mangan (Mn), atau silisium (Si) yang berjumlah minimal 5 %. Elemen paduan ditambahkan untuk menghambat laju dekomposisi austenit ke ferrit() dan karbida (Ĉ) selama laku panas. Baja menjadi lebih keras (Van Vlack, 1983 : 386).

Menurut Schonmetz (1985), pengaruh unsur paduan dalam baja dapat disebutkan sebagai berikut:

Silisium(Si) merupakan unsur paduan dalam jumlah kecil dalam semua bahan besi dan jumlah besar pada jenis istimewa. Fungsinya adalah meningkatkan kekuatan, kekerasan, ketahanan aus dan ketahanan terhadap panas dan karat, forgeability, dan weldability.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

13

Mangan (Mn) seperti Si terkandung didalam semua bahan besi dan dibutuhkan dalam jumlah besar pada jenis istimewa. Mn berperanan meningkatkan kekuatan, kekerasan, kemampuan temper menyeluruh, ketahanan aus, kekuatan pada pengerjaan dingin serta menurunkan kemampuan serpih.

Khrom(Cr) merupakan unsur terpenting untuk baja konstruksi dan baja perkakas, baja tahan karat dan asam. Meningkatkan keuletan dan kekerasan, kekuatan, batas rentang, ketahanan aus.kesudian diperkakas, kesudian temper menyeluruh, ketahanan panas, kerak, karat dan asam. Menurunkan regangan (dalam tingkat kecil).

Nikel(Ni) jika baja dan nikel dipadu maka akan mempunyai sifat : dapat dilas, disolder, dapat dibentuk dengan baik dalam keadaan dingin dan panas, dapat dipoles, dapat dimagnetisasi. Fungsi Ni meningkatkan : keuletan, kekuatan, pengerasan menyeluruh, ketahanan karat, ketahanan listrik (kawat listrik) dan menurunkan kecepatan pendinginan dan regangan panas (regangan terkecil dimiliki baja invar dengan 36 % Ni).

Molybdenum(Mo) kebanyakan dipadu dengan baja dalam ikatan dengan Cr, Ni, V. Meningkatkan kekuatan tarik, batas rentang, temperability, ketahanan panas, dan batas kelelahan menurunkan regangan, kerapuhan pelunakan.

Vanadium (V) mempunyai sifat mirip Mo dalam baja, namun tanpa mengurangi regangan. Meningkatkan kekuatan, batas rentang, keuletan, kekuatan panas dan ketahanan lelah, suhu pijar dalam perlakuan panas. Menurunkan kepekaan terhadap sengatan panas yang melewati batas pada perlakuan panas.

Wolfram (W) Unsur paduan penting untuk baja olah cepat. Mempunyai titik lebur yang tinggi maka digunakan untuk kawat pijar dan logam keras. Meningkatkan kekerasan, kekuatan, kekuatan panas menurunkan regangan (sedikit).

commit to user

3. Perlakuan Panas (heat treatment)

Perlakuan panas adalah proses pada saat bahan dipanaskan hingga suhu tertentu dan selanjutnya didinginkan dengan cara tertentu pula. (Bagyo Sucahyo, 1995: 192).

Perlakuan panas adalah suatu proses pemanasan dan pendinginan logam dalam keadaan padat untuk mengubah sifat-sifat fisis dan mekanis logam tersebut. Baja dapat dikeraskan sehingga tahan aus dan kemampuan memotong meningkat, atau baja dapat dilunakkan untuk memudahkan pemesinan lebih lanjut. (B.H. Amstead Philip F. Ostwald dan Myron L. Begeman, 1997: 135).

Perlakuan panas adalah suatu cara yang mengakibatkan perubahan struktur bahan melalui penyolderan atau penyerapan panas: dalam pada itu bentuk bahan tetap sama (kecuali perubahan akibat regangan panas) (Alois schonmetz, 1985:38).

Dapat disimpulkan bahwa perakuan panas adalah suatu cara untuk meningkatkan sifat-sifat bahan agar lebih sempurna dengan cara memanaskan bahan sampai suhu tertentu kemudian didinginkan dengan cara tertentu pula.

Maksud dan tujuan perlakuan panas tersebut meliputi: a. Meningkatkan kekuatan dan kekerasan

b. Mengurangi tegangan c. Melunakkan

d. Mengembalikan pada kondisi normal akibat pengaruh pengajaran sebelumnya. e. Menghaluskan butir kristal yang akan berpengaruh terhadap keuletan bahan,

serta beberapa maksud yang lain.

Pada logam atom-atomnya tersusun teratur menurut suatu pola tertentu dinamakan kristal. Pada umumnya kristal logam mempunyai susunan atom tertentu, salah satu dari beberapa sistem kristal yang mungkin terjadi. Ada yang kristalnya tersusun dari mutiplikasi bentuk sel satuan Body Centered Cubic (BCC), Face cubic (FCC) dan Hexagonal Closed Pack (HCP) atau bentuk lain (Gambar 4).

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

15

Gambar 4. Tiga Bentuk Utama Sel Satuan Dari Sistem Kristal Logam (a). Body Centered Cubic (b). Face Centered Cubic; (c). Hekxagonal Closed Pack (B.H. Amstead, Phillip F. Ostwald, Myron L. Begeman, 1997: 20).

Struktur semua logam terdiri atas kristal-kristal butiran yang bergandengan satu sama lain dalam wujud dan ukuran yang berlainan. Kristal-kristal itu terdiri atas bagian-bagian terkecil dari suatu unsur atau atom-atom.

Tinggi rendahnya kadar karbon mempengaruhi tinggi rendahnya suhu kritis (batas zona struktur logam) sehingga menyebabkan perubahan bentuk Kristal.

Gambar 5. Diagaram Fasa Besi – Karbon (B.H. Amstead, Pilips F. Ostwald dan Myron L. Begeman, 1989 : 140)

commit to user

Pada proses perlakuan panas diperlukan pengetahuan tentang transformasi fasa, sehingga memungkinkan memperoleh sifat-sifat mekanik bahan dengan mengubah struktur mikro baja. Struktur yang terdapat pada baja antara lain adalah:

a. Ferrite

Ferrite mempuyai sel satuan Body Centered Cubic (BCC) yang hanya dapat menampung unsur karbon maksimum 0,025% pada temperatur 723° _C. Ferrite menjadi getas pada temperatur rendah, dan merupakan struktur yang paling lunak pada baja.

b. Pearlite

Pearlite adalah campuran ferrite dan cementite berlapis dalam suatu struktur butir. Laju pendinginan lambat menghasilkan pearlite kasar dan laju pendinginan cepat menghasilkan pearlite halus, bersifat keras dan lebih tangguh.

c. Austenite

Austenite mempunyai sel satuan kubus pusat badan atau Face Centered Cubic (FCC) yang mengandung unsur karbon maksimum hingga 1,7%. Fasa ini hanya mungkin ada pada temperatur tinggi.

d. Martensite

Martensite merupakan fasa larutan padat lewat jenuh dari karbon dalam sel satuan tetragonal pusat badan atau Body Centered Tetragonal (BCT). Makin tinggi kejenuhan karbon maka semakin keras dan getas. Jika baja didinginkan secara cepat dari fasa austenite, maka sel satuan FCC akan bertransformasi secara cepat menjadi BCC. Pendinginan yang cepat ini menyebabkan unsur karbon yang larut dalam BCC tidak sempat keluar (terperangkap) dan tetap berada dalam sel satuan tersebut. Hal ini menyebabkan distorsi sel satuan sehingga sel satuan BCC berubah menjadi BCT.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

17

Gambar 6. Struktur Martensit hasil quenching dengan air pada baja paduan rendah (ASM hand book, 2004 : 1438)

e. Cementite

Cementite merupakan senyawa bersifat sangat keras yang mengandung 6,67% karbon. Cementite sangat keras, tetapi bila bercampur dengan ferrite yang lunak maka kekerasan keduanya menurun.

f. Ledeburite

Ledeburite merupakan campuran eutektik antara austenite dan cementite, mengandung 4,3% karbon dan terbentuk pada suhu 1130° _C.

Macam-macam Proses Heat treatment/ perlakuan panas menurut Suharno (2007 : 23) terbagi menjadi 2 yaitu perlakuan panas Mekanik dan Kimia.

a. Perlakuan Panas Mekanik 1) Pengerasan (hardening)

Pengerasan (hardening) adalah proses pemanasan baja sampai suhu di daerah atau di atas daerah kritis disusul dengan pendinginan yang cepat (B.H. Amstead, Pilips F. Ostwald dan Myron L. Begeman, 1997: 144)

Pengerasan adalah perlakuan panas terhadap baja dengan sasaran meningkatkan kekerasan alami baja (Alois Schonmetz dan Karl Gruber, 1985:45).

Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa pengerasan adalah suatu kegiatan yang bermaksud untuk meningkatkan kekerasan baja dengan cara memanaskan baja tersebut sampai terbentuknya suatu larutan padat (austenit)

commit to user

yang terjadi akibat terurainya karbid besi menjadi besi dan zat arang kemudian diikuti oleh proses pendinginan yang mendadak sehingga terbentuklah martensit.

Sebelum pelaksanaan pengerasan, maka jenis baja bahan asal benda kerja, harus sudah dikenal. Bila kadar karbon diketahui, suhu pemanasanya dapat dibaca dari diagram fasa besi-karbon (Gambar 5). Proses pengerasan bertujuan untuk menambahkan kekerasan, kekuatan dan memperbaiki ketahanan baja dalam pemakaian. Pengerasan dicapai dengan memanaskan baja hingga mencapai suhu di atas suhu pengerasan kemudian didinginkan pada media pendingin yang tersedia. Cara pemanasanya bertahap dan pada setiap penambahan. Suhu ditahan selama beberapa menit sesuai dengan ukuran sampel, demikian seterusnya hingga mencapai suhu di atas suhu pengerasan atau disebut suhu kritis (Gambar 5).

Baja dengan kadar karbon rendah sulit untuk dikeraskan. Dengan meningkatnya kadar karbon sekitar 0,6 % kekerasan akan naik pula. Di atas kenaikan harga karbon hanya sedikit pengaruhnya karena di atas suhu kritis baja dalam keadaan anil terdiri dari perlit dan sementit yang bersifat keras. Baja yang sebagian besar terdiri dari perlit dapat diubah menjadi baja yang keras (Suharno, 2007: 26). Sedang Amstead (1993 : 141), menyebutkan bahwa, bila sepotong baja karbon rendah dipanaskan, tidak terjadi perubahan dalam ukuran butir sampai titik Ac3, terjadi perubahan bentuk apabila samapai pada garis Ac3. Sedang pendinginan yang cepat akan menghasilkan struktur yang kasar (keras). Pemanasan yang lebih dari garis Ac3 mengakibatkan butir menjadi austenit sehingga pendinginan akan menjadi lebih lama dan strukur yang timbul akan menjadi lebih halus dan besar (lunak).

Benda dengan ukuran yang lebih besar umumnya akan menghasilkan permukaan yang kurang keras meskipun kondisi perlakuan panas tetap sama. Hal ini disebabkan terbatasnya panas yang dapat merambat ke permukaan. Oleh karena itu kekerasan di dalam bagian benda akan lebih rendah daripada dib again luar dan ada nilai batas tertentu. Namun air garam atau air akan menurunkan suhu permukaan benda dengan cepat, yang diikuti penurunan suhu di dalam benda tersebut sehingga diperoleh lapisan keras dengan ketebalan tertentu.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

19

Muh. Iqbal Haqi (2006 : 4), faktor-faktor yang mempengaruhi hasil kekerasan pada perlakuan panas antara lain komposisi kimia yang mempengaruhi suhu pemanasan, langkah perlakuan yang meliputi waktu tahan, dan media pendinginan.

a) Suhu Pemanasan

Agar pemanasan pada proses pengerasan dapat berhasil yaitu mencapai suhu austenisasi dengan baik yaitu di atas suhu kritis baja eutektik yaitu 723°C, pemanasan menuju suhu pengerasan harus dilakukan secara bertahap (pemanasan pendahuluan dan pemanasan akhir) agar tegangan pemanasan sedapat mungkin tetap rendah. Suhu pemanasan ditentukan oleh kadar karbon dari sebuah baja (gambar 5).

Pada pemanasan sebuah benda kerja, pertama-tama pojok yang menjulur menjadi panas, kemudian pinggiran, setelah itu seragam sesuai dengan kenaikan suhu yang tidak seragam itu sehingga timbul tegangan. Hal ini akan menjadi semakin berbahaya, dengan semakin cepatnya pemanasan berlangsung. Benda kerja yang besar dan suhu akhir yang tinggi memerlukan pelaksanaan beberapa tahap dan di dalam setiap tahap membutuhkan cukup waktu untuk peralihan panas.

Pemanasan akhir menuju suhu pengerasan harus berlangsung cepat untuk mencegah rongga terak, penyerapan karbon permukaan dan pembentukan butiran kasar. Juga di dalam daerah ini, kenaikan suhu sedapat mungkin harus berlangsung merata kea rah inti. Penyebab paling sering terbentuknya rengatan pengerasan karena pemanasan tidak merata pada benda yang dikeraskan.

Gambar 7. Perubahan Struktur Mikro Pada Proses Pengerasan (1). Struktur Awal; (2). Struktur Austenit; (3) Struktur Martensit (Alois Schonmetz dan Karl Gruber, 1985:46).

commit to user

b) Waktu tahan (holding time)

Maksud dari penahanan pada suhu penambahan tersebut yaitu supaya panas dapat merata ke seluruh benda kerja. Pada benda kerja yang bentukya tidak teratur, benda harus dipanaskan perlahan-lahan agar tidak mengalami distorsi atau pun retak semakin besar potongan benda, maka semakin lama waktu yang diperlukan untuk memperoleh hasil yang merata. Menurut M.Iqbal Haqi (2006: 5) Baja karbon memiliki waktu tahan yang berbeda-beda tergantung dari jumlah kadar karbonya maka holding time yang dimiliki baja karbon adalah:

1. Baja Konstruksi dari Baja Karbon dan Baja Paduan Rendah yang mengandung karbida yang mudah larut, diperlukan holding time yang singkat, 5 - 15 menit setelah mencapai temperatur pemanasannya dianggap sudah memadai.

2. Baja Konstruksi dari Baja Paduan Carbon Menengah Dianjurkan menggunakan holding time 15 -25 menit, tidak tergantung ukuran benda kerja.

c) Pengejutan (Quenching).

Setelah benda kerja memperoleh suhu pengerasan yang merata hingga intinya, maka benda kerja segera didinginkan dengan cepat dengan mencelupkan ke dalam air, air garam, minyak atau bahan pendingin lainya sehingga atom-atom karbon yang telah larut dalam austenit tidak sempat membentuk pearlit dan ferrit, akibatnya austenit menjadi sangat keras yang disebut martensit. Suhu pembentukan martensit akan makin rendah bila kandungan karbon tinggi. Namun untuk pendinginan yang paling maksimal terletak pada air garam karena air garam mampu membuat permukaan benda kerja tersebut akan mengikat zat arang dan menjadi martensit (Bagyo sucahyo : 1993 : 195). Campuran air dan garam yang paling efektif untuk pengerasan memiliki kadar 10 % Nacl (ASM Hand Book, 1991 : 222).

Untuk pengerasan baja karbon memiliki nilai kekerasan sendiri- sendiri jika diklasifikasikan berdasarkan komposisinya dan dihubungkan dengan % martensite yang dimilikinya. Menurut ASM hand book 1984 edition mengklasifikasikan beberapa % karbon yang dihubungkan dengan nilai kekerasan HRC dan jumlah persen martensite yang terkandung didalamnya.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

21

Tabel 2. Hubungan jumlah carbon dengan persen martensite. (ASM handbook, 1993 : 197)

Carbon, %

Rockwell C hardness (HRC) with martensite contents of:

50% 80% 90% 95% 99%

0.18 31 35 37.5 39 43

0.23 34 37.5 40.5 42 46

0.28 36.5 40.5 43 44.5 49

0.33 39 43.5 46.5 48.5 52

0.43 44 48 51 53.5 57

0.48 46.5 52 54 57 60

Martensit mempunyai suatu struktur yang sangat halus seperti jarum. Di samping itu, pelarutan unsure karbon dalam jumlah yang besar menyebabkan terjadi perubahan lapisan kubusnya, serta mempunyai sifat sangat kuat dan keras, tetapi rapuh. Pengerjaan baja untuk menghasilkan kondisi yang tidak seimbang dapat dilakukan pengerjaanya dengan cara pengerasan (hardening) dan penyepuhan (tepering).

Laju difusi pada saat pemanasan ditentukan oleh unsur paduan dan pada saat pendinginan cepat austenit yang berbutir kasar akan mempunyai banyak martensit.

Amstead (1993 : 141), fase kristal dan besarnya butir yang terjadi akan membentuk sifat baja. Apabila ferrit dan sementit di dalam perlit berbutir besar, maka baja tersebut makin lunak sebagai akibat pendinginan lambat. Sebaliknya baja menjadi semakin keras apabila memiliki martensit yang diperoleh pada pendinginan cepat.

commit to user

Untuk memahami macam-macam fase dan struktur kristal yang terjadi pada saat pendinginan, dapat diamati dari diagram TTT berikut.

Gambar 8. Digaram TTT (Kurva-S) (Bagyo Sucahyo, 1995:197) Fase austenit stabil berada di atas suhu 770°_{C. pada suhu yang lebih} rendah akan terbentuk martensit dan mulai suhu ini martensit sudah tidak tergantung pada kecepatan pendinginan.

Pada kenyataanya laju pendinginan sangat mempengaruhi hasil proses hardening, bahkan bila dibandingkan pengaruh pemanasan maka pengaruh laju pendinginan lebih besar dan lebih nyata. Laju pendinginan yang cepat akan menghasilkan logam dengan kekerasan yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan laju pendinginan yang lambat. Waktu yang dibutuhkan agar didapatkan kekerasan maksimal adalah kurang dari satu menit. Laju pendinginan ini dipengaruhi oleh viskositas atau kekentalan bahan pendinginan. Jika bahan pendingin berupa cairan semakin rendah viskositasnya akan lebih mudah menyerap panas sehingga laju pendinginan logam pada proses hardening akan semakin cepat karena laju perpindahan kalor dari benda ke bahan pendingin lebih besar. Berbeda dengan bahan pendingin dengan viskositas yang semakin tinggi maka penyerapan panas juga akan semakin lambat sehingga pendinginan akan

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

23

lambat atau bahkan bertahap. Laju pendinginan yang cepat akan menghasilkan besi atau baja dengan kekerasan yang lebih tinggi.

2) Flame hardening

Flame hardening atau pengerasan dengan nyala api terbuka adalah pemanasan yang disusul dengan pencelupan permukaan. Pemanasan dilakukan dengan nyala oksi asetilen yang dibiarkan memanasi permukaan logam sampai mencapai suhu kritis (Amstead, 1997:155). Cara ini sangat efektif untuk baja dengan kandungan karbon cukup tinggi lebih dari 0,4 % C). Sebelum diperkeras sebaiknya komponen dinormalising, sehingga didapat kulit dengan struktur martensit (sedalam 4 mm) dan inti ferrite-pearlite yang ulet.

Dalam hal ini tempering juga diperlukan, dapat dengan nyala api ataupun dalam dapur tempering. Baja-baja ini dipijarkan bebas tegangan dan ditemper keras sebelum pengerasan. Permukaan yang akan dikeraskan dipanaskan sedemikian cepat dengan sebuah pembakar acetylene-zat asam (1:1) atau pembakar gas penerangan zat asam (1:0,6) sampai suhu pengerasan, sehingga akibat kelembaman penghantaran panas, hanya lapisan atas saja yang terliput. Langsung setelah ini dilakukan pengejutan dengan guyuran air tekanan yang mengikuti pembakar sebelum panas meresap kedalam lapisan yang terletak lebih dalam lagi

3) Pelunakan (annealing)

Proses annealing adalah perlakuan panas pada bahan dimana bahan tersebut dipanaskan pada temperatur tertentu, dan mendinginkannya dengan lambat sampai temperatur ruangan (Amstead, 1997:150). Metode pendingin dilakukan dengan mematikan furnace (furnace cooled). Tujuan dari proses annealing adalah menghilangkan tegangan sisa dan menghindarkan terjadinya retakan panas (Van vlack, 1983:437)

Semua temperatur pada annealing juga telah ditentukan berdasarkan macam-macam annealing, untuk suhu pemanasan berdasarkan jumlah karbon maka dapat dilihat di diagram fasa besi karbon (gambar 5).

commit to user

4) Normalizing

Normalizing adalah suatu proses pemanasan logam hingga mencapai fase austenit yang kemudian diinginkan secara perlahan-lahan dalam media pendingin udara. Hasil pendingin ini berupa perlit dan fertit namun hasilnya jauh lebih mulus dari anneling. Prinsip dari proses normalizing adalah untuk melunakkan logam. Tujuan dari normalisasi ini adalah untuk membentuk butir halus dan seragam (Van Vlack, 1983:441).

5) Tempering

Proses tempering adalah pemanasan baja sampai temperatur sedikit di bawah temperature kritis, kemudian didiamkan dalam tungku dan suhunya dipertahankan sampai merata selama 15 menit. Selanjutnya didinginkan dalam media pendingin. Jika kekerasan turun, maka kekuatan tarik turun pula. Dalamhal ini keuletan dan ketangguhan baja akan meningkat. Meskipun proses ini akan menghasilkan baja yang lebih lemah. Proses ini berbeda dengan anneling karena dengan proses ini belum tentu memperoleh baja yang lunak, mungkin berupa pengerasan dan ini tergantung oleh kadar karbon.

b. Perlakuan Panas Kimia

1) Karburizing / pengkarbonan

Karbonisasi atau carburizing adalah cara pengerasan dengan proses penambahan unsur karbon pada permukaan baja karbon rendah, pemanasan karbonisasi dilaksanakan pada suhu 850°– ₉₅₀° _{C. Unsur karbon dapat diperoleh} dari arang kayu, arang tempurung kelapa atau suatu material yang mengandung unsur karbon. Pengarbonan bertujuan memberikan kandungan karbon yang lebih banyak pada bagian permukaan dibanding dengan dinding bagian dalam, sehingga kekerasan pada permukaan lebih meningkat. Tebal lapisan yang dikarbonasikan dalam lingkungan yang menyerahkan karbon tergantung dari waktu, dan suhu karbonisasi. Menurut Suharno (2007 : 29) Untuk kedalaman penetrasai unsur C pada permukaan baja adalah 0,5–2 mm dengan kadar karbon pada permukaan tersebut 0,75 – 1,2 % Karbonisasi dapat dilakukan dengan tiga (3) cara, yaitu Karbonisasi padat, Karbonisasi cair dan Karbonisasi gas.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

25

2) Nitriding

Nitriding atau nitrasi adalah suatu proses penambahan unsur nitrogen pada permukaan baja. Proses nitriding menggunakan gas ammonia (NH3) pada

temperature 480-650°_{. (Suharno, 2007 : 29)}

Atom nitrogen yang terbentuk akan bereaksi dengan besi pada permuaan benda kerja. Baja hasil nitriding akan mempunyai ketahanan aus, ketahanan fatik, dan ketahanan korosi dalam udara atau uap air yang lebih tinggi. Benda kerja proses nitriding harus sudah dikerjakan dengan mesin sebaik mungkin tetapi belum digerinda akhir. Keuntungan proses ini adalah tidak perlu dilakukan pengejutan, tetapi sudah diperloeh kekerasan yang tinggi.

3) Cyaniding

Cyianiding merupakan proses penambahan unsur nitrogen dan karbon pada permukaan baja. Kedalaman penetrasi nitrogen dan karon adalah 0,1 dan 0,2 mm (Suharno, 2007 : 30). Hasil proses ini adalah baja yang mempunyai peningkatan kekerasan pada permukaan, ketahanan aus, batas fatik. Proses ini sangat baik untuk benda kerja dengan ukuran kecil/medium, misalnya roda gigi, piston, piston pin, poros kecil

Pada penelitian ini proses perlakuan panas yang digunakan adalah hardening (pengerasan) atau annealing (pelunakan), karena jenis perlakuan ini sering digunakan untuk melunakkan atau mengeraskan pada benda kerja khususnya adalah baja karbon rendah. Proses perlakuan panas hardening dilakukan apabila nilai kekerasan front gear chain dayang Super Xlebih dibawah daripada nilai kekerasan front gear chain Honda Supra X. sebaliknya apabila nilai kekerasan front gear chain dayang Super X lebih besar dari padapada front gear chain Honda Supra X maka akan dilakukan proses perlakuan panas annealing.

Semua faktor yang mempengaruhi proses perlakuan panas diatas pada baja karbon dapat ditentukan melalui literature.

commit to user

4. Kekerasan Bahan

Pengertian umum kekerasan ialah penolakan suatu bahan atau material melawan desakan suatu bahan lain (Schonmetz dan Karl Gruber, 1990: 195). Pengujian kekerasan adalah satu dari sekian banyak pengujian yang dipakai, karena dapat dilaksanakan pada benda uji yang relatif kecil tanpa kesukaran mengenai spesifikasi.

Ada beberapa cara untuk mengukur kekkerasan suatu material, diantaranya adalah:

a. Pengujian Kekerasan Brinell (HB)

Pengujian kekerasan brinell adalah pengujian kekerasan material yang dilakukan dengan menekankan sebuah bola baja atau logam yang sangat keras kedalam permukaan licin benda uji dalam sebuah mesin uji dengan suatu tekanan F (daN) yang dinaikan secara perlahan-lahan. (Schonmetz dan Karl Gruber, 1990: 195). Setelah beban dilepaskan, maka garis tengah d (mm) dampak tekan bola yang terjadi diukur dibawah kaca pembesar atau mikroskop. Dengan pertolongan besaran D, F dan d, kemudian dibaca kekerasan brinel HB dalam daN/mm2 dari sebuah tabel.

b. Pengujian Kekerasan Vickers (HV)

Dalam pengujian kekerasan vickers peran sebagai badan pendesak dimainkan oleh pucuk sebuah piramid intan yang bertekanan tanpa kejutan pada segenap benda uji yang benar – benar rata dan polos. Beban normal: 3,5; 10; 30; dan 60 daN, lama pembebanan 30 detik. Semakin tipis benda uji, maka semakin kecil pula beban yang dipilih.

Dampak tekan yang berbentuk bujur sangkar tersebut didalam mesin uji diperbesar dan ditampilkan dalam layar. Ukuran sisi – sisi miringnya dapat dibaca dengan sebuah alat ukur halus dengan ketepatan 0,001 mm. dari nilai rata – ratanya dan besar beban, dicari angka kekerasan dari tabel yang telah distandarisasi dalam DIN 50.133 (Schonmetz, 1990: 197).

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

27

c. Pengujian Kekerasan Rockwell (HR)

Pengujian kekerasan Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap benda penguji yang berupa bola baja ataupun kerucut diamon. Benda penguji tersebut ditekankan pada permukaan material uji.

Pengujian kekerasan Rockwell cocok untuk semua material yang keras maupun yang lunak penggunaannya sederhana dan penekanannya dapat leluasa. (Tata Surdia dan Shinroku Saito, 1992: 31).

Cara Rockwell banyak digunakan karena dengan cepat dapat diketahui kekerasan tanpa banyak mengukur dan menghitung seperti cara Brinell dan Vickers, nilai kekerasan dapat langsung dibaca setalah pembebanan utama dihilangkan, di mana beban awal masih menekan bahan tersebut (Edih Supardi, 1999: 68). Bentuk gambar dari alat uji kekerasan rockwell dapat dilihat pada gambar 9.

Gambar 9. Alat Uji Kekerasan Rockwell (Engkos Koswara dan Hardi Sudjana1999: 22)

commit to user

Tabel 3. Beban, Indentor dan Skala Kekerasan (Engkos Koswara dan Hardi Sujana, 1999: 16)

Simbol Skala

Penekan Beban Skala Warna

Angka Awal Utama Jumlah

A B C D E F G H K L M P R S V

Kerucut intan 120

Bola baja 1.558 mm (1 / 16”)

Kerucut intan 120 Kerucut intan 120

Bola baja 3.175 mm (1 / 8”) Bola baja 1.558 mm (1 / 16”)

Bola baja 1.558 mm (1 / 16”)

Bola baja 3.175 mm (1 / 8”) Bola baja 3.175 mm (1 / 8”) Bola baja 6.35 mm (1 / 4”) Bola baja 6.35 mm (1 / 4”) Bola baja 6.35 mm (1 / 4”) Bola baja 12,7 mm (1 / 2”) Bola baja 12,7 mm (1 / 2”) Bola baja 12,7 mm (1 / 2”)

10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 50 90 140 90 90 50 140 50 140 50 90 140 50 90 140 60 100 150 100 100 60 150 60 150 60 100 150 60 100 150 100 130 100 100 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 Hitam Merah Hitam Hitam Merah Merah Merah Merah Merah Merah Merah Merah Merah Merah Merah

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

29

Tabel 4. Skala Kekerasan dan Pemakaiannya (Engkos Koswara dan Hardi Sujana, 1999: 17)

Skala Pemakaian

A B C

D E F G H K L M P R S V

Untuk carbida cementite, baja tipis dan baja dengan lapisan keras yang tipis.

Untuk paduan tembaga, baja lunak, paduan alumunium dan besi tempa.

Untuk baja, besi tuang keras, besi tempa perlitik, titanium, baja dengan lapisan keras yang dalam, dan bahan-bahan lain yang lebih keras dari pada skala B-100

Untuk baja tipis, baja dengan lapisan keras yang sedang dan besi tempa perlitik.

Untuk besi tuang, paduan alumunium, magnesium dan logam-logam bantalan.

Untuk paduan tembaga yang dilunakkan dan plat lunak yang tipis.

Untuk besi tempa, paduan tembaga, nikel-seng, dan tembaga nikel.

Untuk alumunium, seng, dan timbal.

Untuk logam bantalan dan logam yang sanagat lunak lainnya atau bahan yang tipis.

Sama dengan skala K

Sama dengan skala K

Sama dengan skala K

Sama dengan skala K

Sama dengan skala K

Sama dengan skala K

Cara pengoperasian alat uji kekerasan Rockwell adalah sebagai berikut: pertama-tama suatu beban pendahuluan dikenakan pada material uji, biasanya dengan pembebanan uji sebesar 10 daN dan kemudian petunjuk jam ukur disetel pada nol (gambar 10 b). Setelah itu, beban ditingkatkan menjadi 150 daN (beban tambahan 140 daN) sehingga tercapai kedalaman pembenaman terbesar. Kemudian beban tambahan 140 daN ditiadakan, namun beban awal 10 daN dipertahankan (gambar 9 c, d).

commit to user

Gambar 10. Pengujian Kekerasan Rockwell (Schonmetz, 1990:198).

5. Pengujian Sruktur Mikro

Struktur bahan dalam orde kecil sering disebut struktur mikro. Struktur ini tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi dapat dilihat dengan menggunakan alat pengamat struktur mikro diantaranya : mikroskop electron, mikroskop field ion, mikroskop field emission, dan mikroskop sinar – X.

penelitian ini mengunakan mikroskop cahaya, adapun manfaat dari pengamatan struktur mikro ini adalah:

1. Mempelajari hubungan antara sifat-sifat bahan dengan struktur dan cacat pada bahan.

2. Memperkirakan sifat bahan jika hubungan tersebut sudah diketahui. Persiapan yang harus dilakukan sebelum mengamati struktur mikro adalah pemotongan spesimen, pengampelasan dan pemolesan dilanjutkan pengetsaan. Setelah dipilih bahan uji dan diratakan kedua permukaannya, setelah memastikan rata betul kemudian dilanjutkan dengan proses pengampelasan dengan nomor kekasaran yang berurutan dari yang paling kasar (nomor kecil) sampai yang halus (nomor besar). Arah pengampelasan tiap tahap harus diubah, pengampelasan yang lama dan penuh kecermatan akan menghasilkan permukaan yang halus dan rata. pemolesan dilakukan dengan autosol yaitu metal polish, bertujuan agar didapat permukaan yang rata dan halus tanpa goresan sehingga

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

31

terlihat mengkilap seperti kaca. Langkah terakhir sebelum melihat struktur mikro adalah dengan mencelupkan spesimen dalam larutan etsa dengan posisi permukaan yang dietsa menghadap keatas. Selama pencelupan akan terjadi reaksi terhadap permukaan spesimen sehingga larutan yang menyentuh spesimen harus segar/baru, oleh karena itu perlu digerak-gerakkan. Kemudian spesimen dicuci, dikeringkan dan dilihat atau difoto dengan mikroskop logam. Pemeriksaan struktur mikro memberikan informasi tentang bentuk struktur, ukuran dan banyaknya bagian struktur yang berbeda.

Gambar 11. Pemeriksaan Benda Uji dengan Mikroskop Metalurgi. A. Contoh yang dietsa sedang diperiksa dengan mikroskop; B. Penampilan contoh melalui mikroskop (Amstead, 1997:23)

commit to user

6. Penelitian yang Relevan

Ahmad Aniq Sofiyyudin (2007), telah melakukan penelitian tentang pengaruh suhu carburizing menggunakan media arang batok kelapa terhadap kekerasan dan ketahanan aus roda gigi baja aisi 4140. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai kekerasan yang baik dan dan memiliki hasil foto struktur mikro yang baik pula. Penelitian ini dilakukan dengan memfariasikan suhu holding time pada carburizing serta hasil carburizing tersebut dilakukan quenching agar didapatkan hasil yang lebih maksimal dari benda kerja yang dilakukan. Hasil terbaik terdapat pada variasi suhu holding time pada suhu 950°C serta yang mengalami quenching. Hasil foto struktur mikro juga terdapat martensit yang jumlahnya sangat banyak sekali dan memiliki daerah intens yang termasuki oleh karbon yang menjadi martensit menjadi sangat dalam sekali daripada variasi suhu yang lain.

Pramuko Ilmu Purboputro (2009), meneliti tentang cara peningkatan kekakuan pegas daun dengan cara quenching. Pada penelitianya ini benda kerja/ specimen yang digunakan adalah pegas daun pada kendaraan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui prosentase komposisi kimia, fasa penyusun struktur mikro, kekerasan dan harga impact spesimen raw material maupun hasil perlakuan panas dengan variasi pendinginan dari komponen pegas daun,. Material uji yang digunakan adalah pegas daun L300 dengan pengujian yang dilakukan meliputi uji komposisi kimia, impact, struktur mikro dan kekerasan dengan variasi quenching air garam, quenching air quenching oli dan annealing. Pegas yang digunakan adalah pegas dengan komposisi carbon 0,30% dan hasil yang paling bagus dan memiliki nilai kekerasan tertinggi adalah dengan cara quenching air garam yang nilai kekerasanya menjadi 598,75 VHN. Hasil paling liat ditunjukkan pada proses annealing.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

33

B. Kerangka Pemikiran

Penggunaan bahan baja pada konstruksi mesin tidak terlepas dari proses pengerjaan dan pengolahan baja itu. Agar komponen mesin yang terbuat dari bahan baja dapat digunakan secara maksimal maka perlu adanya proses perlakuan panas yang dapat memperbaiki sifat fisis dan mekanis dari baja.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui komposisi kimia dan kekerasan baja front gear chain Motor Honda Supra X dan Dayang Super X sebelum mengalami proses heat treatment. Setelah diketahui komposisi dan kekerasan yang sesungguhnya maka dapat diketahui pula perlakuan panas yang dapat dilakukan hardening atau annealing. Pada penelitian ini proses heat treatment yang digunakan adalah hardening. Karena dari pengamatan peneliti dan asumsi masyarakat bahwa front gear chain Dayang Super X lebih jelek dan dapat dipastikan lebih lunak dari pada front gear chain Honda Supra X. Sehingga penggolongan baja pada front gear chain Dayang memiliki kasta yang lebih rendah dari pada Honda Supra X. Jika sprocket banyak menggunakan material baja karbon sedang maka Dayang sendiri menggunakan baja karbon rendah karena lebih jelek.

Dari perlakuan panas hardening diatas dipengaruhi oleh faktor-faktor didalamnya yang meliputi suhu pemanasan, penahanan panas, laju pendinginan, dan media yang digunakan. Faktor-faktor tersebut yang akan diterapkan pada penelitian ini dipraktekkan dengan menggunakan literature. Sehingga dari pengamatan peneliti maka holding time yang akan dilakukan adalah antara 5 – 15 (5, 10, 15 menit) mengingat sprocket Dayang lebih jelek dan diklasifikasikan golongan karbon yang dibawah dari standart yaitu dibawah golongan baja karbon sedang yaitu baja karbon rendah.

Setelah proses perlakuan panas dilakukan maka diketahui karakteristik fisis maupun mekanis yang meliputi struktur mikro, nilai kekerasan pada front gear chain Dayang Super X, sehingga dapat dibandingkan dengan sifat fisis dan mekanis raw material front gear chain Honda Supra X dan Dayang Super X.

commit to user

C. Hipotesis Penelitian

Berdasarkan kajian teori dan kerangka pemikiran, maka dapat dirumuskan suatu hipotesis sebagai berikut:

1. Sifat fisis dan mekanis raw material front gear chain Dayang Super X lebih jelek dari pada Honda Supra X dengan memiliki struktur martensit dan nilai kekerasan yang lebih rendah.

2. Jenis perlakuan panas yang dilakukan adalah hardening untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis raw material front gear chain Dayang Super X.

3. Didapatkan sifat fisis dan mekanis yang terbaik pada proses hardening quenching air garam 10 % pada holding time 10 menit dengan mengandung banyak martensit dan memiliki kekerasan yang mendekati raw material Honda Supra X.

commit to user

75

Hasil foto struktur mikro front gear chain Dayang Super X Hasil

hardening quenching air garam 10 % dengan holding time 15 menit juga memiliki 3 daerah hasil yang disebut dengan daerah tepi, daerah transisi dan daerah tengah. Daerah tepi ini terlihat jelas bahwa gambar didominasi dengan warna gelap yang

disini berarti pearlit. Sedangkan yang berwarna cerah adalah ferrit. Namun jika

dibandingkan dengan (gambar 20.i) raw material Dayang Super X pada daerah

tepi hasil heat treatmentholding time 15 menit memiliki ferrit yang lebih sedikit

daripada raw materialnya sehingga pada titik ini lebih keras.

Pada tahap ini memiliki daerah transisi yang terlihat pada (gambar 28.

ii), ada 2 daerah yang memiliki perbedaan kandungan pearlit. Pada daerah ini

terjadi karena pemanasan yang berlebihan sehingga struktur yang timbul menuju ke austenit sehingga specimen yang terjadi akan menjaidi lebih lunak dan daerah ujung mengalami pendinginan yang lebih cepat dari pada daerah tengah sehingga terjadi daerah transisi tersebut. Pengerasan yang ditimbulkan juga lebih lunak dari

pada spesimen yang terkena holding time 10 menit (tabel 10).

Pada daerah tengah memiliki struktur perlit yang relative berukuran

kasar juga memiliki martensit yang lebih sedikit daripada daerah tepi, karena

daerah ini terdapat di daerah yang ukuranya lebih tebal sehingga pada saat pendinginan memiliki mengalami pendinginan yang lebih lambat dari pada daerah

tepi. Hasil struktur mikro tersebut jika dibandingkan dengan raw material dayang

(gambar 20.iii) terlihat jelas bahwa pada hasil holding time 15 menit, daerah

tengah ini memiliki martensit, pearlit halus yang lebih banyak sehingga sangat

berbeda jauh sekali dengan daerah tengah raw material. Untuk itu daerah hasil ini

memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi dari pada raw materialnya (tabel 11).

Hasil struktur mikro tersebut apabila dibandingkan dengan hasil holding

time 5 menit maka daerah tengah ini hampir memiliki jumlah martensit, pearlit

halus, dan ferrit yang hampir sama. Sehingga kekerasan yang terjadi juga hampir

sama antara ke duanya. Namun jika dibandingakan dengan hasil hardening

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

76

memiliki struktur yang lebih bagus pada daerah tengahnya karena terlihat pearlit

yang jelas dan martensit yang banyak.

Untuk hasil foto struktur mikro dengan variasi 5, 10, 15 menit tersebut

yang dibandingkan dengan raw material Honda maka masih belum bisa untuk

menyamai struktur mikro raw material Honda. Hal ini dikaarenakan pada raw

material Honda Super X tergolong baja karbon tinggi yang memiliki jumlah karbon yang sangat banyak sehingga martensit yang timbul pada kondisi yang normal akan jauh lebih halus. Untuk itu sangat sulit sekali untuk menyamakan

struktur mikro antara hasil perlakuan panas dengan raw material Honda Supra X.

Pada kondisi normal raw material Honda Supra X akan jauh lebih baik karena

commit to user

77

BAB V PENUTUP

A. Simpulan

Berdasarkan penelitian dan pembahasan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Karakteristik sifat fisis dan mekanis raw material front gear chain Honda

Supra X dan Dayang Super X yaitu :

a. Hasil uji komposisi kimia menunjukkan bahwa specimen front gear chain

Honda Supra X memiliki kandungan karbon yang tinggi mencapai 0,772

% C dan termasuk dalam golongan baja karbon tinggi. Berbeda sekali

dengan front gear chain Dayang Super X yang termasuk baja dalam

golongan rendah yaitu yang mengandung jumlah karbon 0,244 %C. Jika

dibandingkan dengan standar AISI (American Iron and Steel Instute) front

gear chain Honda Supra X termasuk dalam golongan AISI 1075. Untuk front gear chain Dayang Super X termasuk dalam golongan AISI 1023. Untuk baja AISI 1075 memiliki sifat yang lebih baik karena memiliki jumlah karbon yang cukup banyak.

b. Hasil pengamatan foto struktur mikro menunjukkan bahwa front gear

chain Honda Supra X dan Dayang Super X memiliki 3 daerah, yaitu daerah tepi, transisi dan tengah karena keduanya merupakan hasil

perlakuan panas. struktur mikro front gear chain Honda Supra X di daerah

tepi memiliki struktur pearlit yang sangat halus dan menjadi martensit.

c. Sifat mekanis yang dihasilkan adalah bahwa front gear chain Honda supra

X memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi daripada front gear chain

Dayang Supra X baik kekerasan makro maupun mikro. Terjadi distribusi kekerasan pada kedua spesimen ini karena keduanya merupakan hasil dari flame hardening karena terjadi pemerataan nilai kekerasan lebih dari 4 mm

dari titik tepi. Pada front gear chain Honda Supra X nilai kekerasan

makro terbesar terjadi pada titik I (1mm dari tepi) sebesar 79.6 HRA, dan terendah terjadi pada titik II dan III yaitu sebesar 73.1 HRA. Kekerasan

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

78

mikro terbesar ada pada titik I (0.2 mm dari tepi) yaitu 645 VHN, terendah

ada pada titik VI (2.2 mm dari tepi) yaitu sebesar 515.8 VHN. Untuk front

gear chain Dayang Super X nilai kekerasan makro terbesar terjadi pada titik I (1mm dari tepi) sebesar 71.9 HRA, dan terendah terjadi pada titik V yaitu sebesar 52.8 HRA. Kekerasan mikro terbesar ada pada titik I (0.2 mm dari tepi) yaitu 486 VHN, terandah ada pada titik VI (2.2 mm dari tepi) yaitu sebesar 344.7 VHN.

2. Perlakuan panas yang dilakukan untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis

front gear chain Dayang Super X adalah hardening dengan quenching air garam 10 % karena memiliki nilai kekerasan yang lebih rendah dari pada nilai

kekerasan front gear chain Honda Supra X, dan agar didapatkan nilai

kekerasan yang maksimal agar mendekati dengan nilai kekerasan front gear

chain Honda Supra X.

3. Karakteristik sifat fisis dan mekanis front gear chain Dayang Super X yang

mengalami heat treatment yaitu:

a. Sifat fisis yang berupa hasil foto struktur mikro pada front gear chain

Dayang Super X yang mengalami heat treatment hardening quenching air

garam 10 % dengan variasi holding time 5,10,15 menit memiliki hasil yang berbeda-beda. Struktur mikro yang paling baik dari variasi tersebut

adalah variasi dengan holding time 10 menit karena sudah tidak memiliki

daerah transisi.

b. Sifat mekanis yang berupa kekerasan yang diperlakukan pada pada front

gear chain Dayang Super X yang mengalami heat treatment hardening quenching air garam 10 % dengan variasi holding time 5,10,15 menit juga memiliki hasil yang berbeda-beda. Kekerasan terbesar dimiliki oleh variasi dengan holding time 10 menit selain nilai kekerasannya mendekati dengan

kekerasan raw material front gear chain Honda Supra X juga kekerasan

yang dihasilkan relatif homogen. Pada variasi holding time 10 menit memiliki nilai kekerasan makro pada titik IV (7 mm dari tepi) senilai 73.5 HRA dan terendah pada titik I (1 mm dari tepi) senilai 69,8 HRA. Untuk kekerasan mikro yang dihasilkan terbesar pada titik I (I mm dari tepi)

commit to user

79

senilai 505,5 VHN dan terendah pada titik V (1,8 mm dari tepi) senilai 264.9 VHN.

B. Implikasi Penelitian

Berdasarkan hasil penelitian yang didukung oleh landasan teori yang

telah dikemukakan, tentang Study Sifat Fisis dan Mekanis Front gear chain

Honda Supra X dan Front gear chain Dayang Super X yang mengalami heat

treatment, dapat diterapkan kedalam implikasi yang dapat dikemukakan sebagai berikut.

1. Implikasi Teoritis

Dari penelitian ini dapat diketahui bahwa front gear cahain Honda

Supra X termasuk dalam klasifikasi standart AISI 1075 dan untuk front gear

chain Dayang Super X termasuk dalam klasifikasi standart baja AISI 1023.

Dengan penelitian ini dapat diketahui karakteristik fisis dari front gear chain yang

berupa struktur mikro yang terdiri dari martensit padat pada seluruh lapisan gear

Honda dan struktur martensit yang hanya pada ujungnya saja untuk gear Dayang.

Dapat diketahui pula karakteristik mekanis yaitu kekerasan front gear chain

Honda Supra X yang lebih besar dari kekerasan front gear chain Dayang Super X.

Hasil pengujian kekerasan tersebut terlihat bahwa adanya distribusi kekerasan

yang semakin menurun dari ujung hingga ke bagian tengah. Setalah front gear

chain mengalami hardening maka dihasilkan nilai kekerasan yang meningkat. Selain itu struktur mikro yang terlihat mengandung martensit yang lebih banyak sehingga kekerasan antara daerah ujung dan tengah memiliki nilai kekerasan yang

hampir rata. Sehingga masa pakai untuk front gear chain Dayang Super X lebih

lama. Hasil penelitian ini juga dapat digunakan sebagai acuan pengembangan penelitian selanjutnya karena masih ada metode pengerasan lain untuk

meningkatkan kekerasan dari pada front gear chain Dayang Super X.

2. Implikasi Praktis

Dari Hasil penelitian ini dapat dijadikan suatu pertimbangan bagi industri logam dan mesin dalam menentukan komposisi kimia, karakteristik fisis,

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

80

didapatkan nilai kerasan yang lebih baik serta dapat ditentukan pula metode

pengerasan yang cocok untuk pengerasan front gear chain mendapatkan

kekerasan yang maksimal agar didapatkan kualitas produk yang sesuai dengan keinginan konsumen.

C. Saran

Berdasarkan kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian, maka dapat disampaikan saran-saran sebagai berikut:

1. Untuk proses pengerasan front gear chain Dayang Super X dengan kadar

karbon 0,25 % maka diperlukan pengerasan dengan holding time yang efektif yaitu antara 5-10 menit.

2. Sebelum dilakukan proses perlakuan panas hardening quenching air garam

10% seharusnya terlebih dahulu dilakukan tempering agar menghilangkan

bekas perlakuan panas flame hardening dari raw materialnya agar didapatkan