TUGAS AKHIR PENINGKATAN SIFAT MEKANIS PADA Peningkatan Sifat Mekanis Pada Permukaan Poros Roda Hand Tractor Lokal Dengan Flame Hardening.
TUGAS AKHIR
PENINGKATAN SIFAT MEKANIS PADA
PERMUKAAN POROS RODA HAND TRACTOR
LOKAL DENGAN FLAME HARDENING
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat Guna Memperoleh Gelar
Sarjana S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta
Disusun :
TEGUH SANTOSO
NIM : D.200.11.0084
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan
judul: “PENINGKATAN SIFAT MEKANIS PADA PERMUKAAN POROS
HAND TRACTOR LOKAL DENGAN FLAME HARDENING” yang dibuat
untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada
jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau
duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai
untuk
mendapatkan
gelar
kesarjanaan
di
lingkungan
Universitas
Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali yang sumber
informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas
Akhir
berjudul
“PENINGKATAN
SIFAT
MEKANIS
PADA
PERMUKAAN POROS RODA HAND TRACTOR LOKAL DENGAN
FLAME HARDENING”, Telah disetujui oleh Pembimbing dan diterima
untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat sarjana S1
pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: Teguh Santoso
NIM
: D.200.11.0084
Disetujui pada :
Hari
: Sabtu
Tanggal
: 25 Maret 2017
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir berjudul berjudul “PENINGKATAN SIFAT MEKANIS PADA
PERMUKAAN POROS RODA HAND TRACTOR LOKAL DENGAN
FLAME HARDENING”, telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan
telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh
derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: Teguh Santoso
NIM
: D.200.11.0084
Disahkan pada
Hari
: Sabtu
Tanggal
: 25 Maret 2017
Tim Penguji :
Ketua
: Patna Partono, ST, MT
...........................
Anggota 1
: Agus Yulianto, ST, MT.
...........................
Anggota 2
: Ir. Masyrukan, ST, MT.
...........................
Dekan
Ketua Jurusan
Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D.
Tri Widodo B. R., ST., MSc., Ph.D.
iv
MOTTO
“Kemenangan yang seindah – indahnya dan sesukar – sukarnya yang
boleh direbut oleh manusia ialah menundukkan diri sendiri”
(Ibu Kartini)
“Hanya kebodohan yang meremehkan pendidikan”
(P. Syrus)
“Kemampuan seseorang tidak bisa diukur diatas kertas, hanya orang
bodoh yang mau berusaha dan menjadi lebih cerdas”
(Penulis)
v
PERSEMBAHAN
Syukur Alhamdulillah, hamba haturkan atas rahmat, karunia dan
keridhaan Allah SWT yang menggenggam dan penguasa seluruh jiwa ini.
Berkat keridhaan-Nya karya sederhana ini dapat terselesaikan dengan
baik. Dengan rasa syukur karya ini penulis persembahkan untuk:
Ibunda tercinta Euis Rohani serta ayahanda tercinta Wahono
yang tak kenal lelah untuk mengasuh, mendidik, serta memberi
dukungan untuk buah hatinya dengan penuh ketulusan dan kasih
sayang.
Adik dan keluarga yang penulis banggakan, terima kasih atas
doa, dukungan, motivasi, dan semangatnya.
Sahabat dan teman perjuangan bang sri hartono, bang andri dan
HMM unjani bandung terima kasih atas kerja samanya selama
penelitian.
Teman - teman Teknik Mesin angkatan 2011, serta kakak tingkat
dan adik tingkat teknik mesin yang tidak dapat disebutkan satu
persatu,
terima
kasih
atas
kebersamaan,
bantuan,
dan
dukungannya selama menempuh masa studi. Sehingga penulis
bisa sampai pada titik ini.
Teman – teman Wisma PTC terima kasih atas dukungan dan
bimbingannya selama ini.
vi
Teman – teman Teknik Kimia, AESA terima kasih karena tak
pernah lelah memberikan saran dan masukan kepada penulis.
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat
terselesaikan dengan baik.
Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan
Sidang Sarjana S-1 pada jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan
bantuan dari berbagai pihak, dengan segala kerendahan hati dan penuh
keikhlasan, penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D, sebagai Dekan Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., Msc., Ph.D, selaku Ketua
Jurusan Teknik Mesin.
3. Bapak Patna Partono, ST, MT. selaku pembimbing tugas akhir
yang telah memberikan pengarahan, bimbingan dan saran
hingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.
4. Bapak Agus Yulianto, ST., MT. selaku pendamping seminar
tugas akhir yang telah berkenan untuk memberikan bimbingan
dan arahannya.
viii
5. Bapak Ir. Masyrukan, MT. selaku dosen pembimbing akademik
6. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada
penulis selama mengikuti kegiatan kuliah.
Akhir kata, penulis mohon maaf atas kekurangan dan kesalahan
dalam penulisan Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasanketerbatasan antara lain waktu, dana, literature yang ada, dan
pengetahuan yang penulis miliki. Harapan penulis semoga kekurangan
tersebut dapat terpenuhi pada penulis selanjutnya.
Tugas Akhir ini semoga dapat bermanfaat khususnya bagi penulis
dan pihak lain pada umumnya, Aamiin Ya Rabbal’alamiin.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, 25 Maret 2017
Penulis
ix
ABSTRAK
Teknologi pertanian hand tractor di Indonesia saat ini masih
menggunakan buatan luar negeri, salah satu spare part dari hand tractor
adalah poros roda. Sampai saat ini penggantian poros roda dari hand
tractor masih harus menggunakan produk yang dibuat oleh produsen dari
negara lain, bukan produsen lokal, sehingga biaya mahal dan
membutuhkan waktu yang lama dalam pengadaannya.
Oleh karena itu, industri lokal harus bisa membuat poros roda
sendiri agar dapat mengatasi kekurangan-kekurangan tersebut, yaitu
didapatkan harga poros roda yang lebih murah dan lebih cepat
ketersediaannya. Akan tetapi produsen lokal harus bisa membuat produk
poros roda yang hasilnya sekualitas dengan produk luar negeri.
Selanjutnya tujuan penelitian ini adalah bagaimana membuat dan
meningkatkan sifat mekanis poros roda untuk hand tractor.
Peningkatan sifat mekanis pada poros roda dilakukan dengan
proses surface hardening dengan menggunakan metode flame hardening,
yaitu dengan cara memanaskan dengan nyala dari alat las brander pada
permukaan baja S15CK hingga temperatur austenit 850°C selama 5
menit, setelah itu langsung diproses quenching pada permukaan poros
dengan metode spraying dengan media air. Produk dari proses surface
hardening dilakukan pengujian komposisi kimia dengan standar ASTM
E350-12, kekerasan Vickers dengan standar ASTM E384 dan struktur
mikro dengan standar ASTM E3. Hasil dari pengujian kekerasan
menunjukan nilai kekerasan pada permukaan poros baja S15CK sebesar
710,16 HV dan pada bagian tengah (center) dari poros baja S15CK
sebesar 482,04 HV. Sedangkan nilai kekerasan poros roda baja S15CK
sebelum diproses surface hardening adalah sebesar 200,03 HV.
Sedangkan material poros roda hand tractor produksi luar negeri
didapatkan nilai kekerasan pada permukaan poros adalah sebesar 624
HV dan pada bagian tengah (center) dari poros adalah sebesar 284 HV.
Pada permukaan poros baja nilai kekerasannya (sifat mekanis) adalah
jauh lebih tinggi dibanding pada bagian tengah (center), dikarenakan
adanya proses surface hardening dengan metode flame hardening.
Kata Kunci: baja S15CK, flame hardening, hand tractor, poros roda,
sifat mekanis.
x
ABSTRACT
Agricultural technology hand tractor in Indonesia today still use
foreign-made, one spare part of a hand tractor is wheel axle. Until recently
axle replacement of hand tractors still have to use products made by
manufacturers from other countries, not local manufacturers, so the cost is
expensive and takes a long time to procure. Therefore, the local industry
should be able to make its own axle in order to overcome these
shortcomings, the price obtained axle cheaper and faster availability.
However, local producers should be able to make a product that is
the result axle-quality foreign products. Furthermore, the purpose of this
research is how to create and improve the mechanical properties of the
axle to hand tractor.
Improved mechanical properties on the wheel axle carried by the
surface hardening using flame hardening, ie by heating with a flame from a
welding tool brander on the surface of the steel S15CK to a temperature
austenitic 850 ° C for 5 minutes, then immediately processed quenching
on the surface of the shaft with method of spraying with water media.
Products from the surface hardening process of testing the chemical
composition with ASTM E350-12, Vickers hardness with ASTM E384 and
ASTM standards microstructure with E3. Results of hardness testing
showed the value of hardness at the surface of S15CK steel shaft of
710.16 HV and in the middle (center) of S15CK steel shaft of 482,04 HV.
While the value of S15CK steel axle violence before being processed
surface hardening is at 200.03 HV. While the hand tractor axle material
produced abroad hardness value obtained on the surface of the shaft is
equal to 624 HV and in the middle (center) of the shaft is equal to 284 HV.
In the steel shaft surface hardness value (mechanical properties) are
much higher than those in the middle (center), due to the surface
hardening process by the method of flame hardening.
Keywords: S15C steel, flame hardening, hand tractor, wheel axle,
mechanical properties.
xi
DAFTAR ISI
Halaman Judul .................................................................................
i
Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ....................................................
ii
Halaman Persetujuan .......................................................................
iii
Halaman Pengesahan ......................................................................
iv
Lembar Soal Tugas Akhir .................................................................
v
Lembar Motto ....................................................................................
vi
Persembahan .....................................................................................
vii
Kata pengantar .................................................................................
viii
Abstrak ..............................................................................................
x
Abstract ............................................................................................
xi
Daftar Isi ..........................................................................................
xii
Daftar Gambar ..................................................................................
xv
Daftar Tabel ......................................................................................
xvii
Daftar Simbol ....................................................................................
xviii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 .Latar Belakang ................................................................
1
1.2 .Rumusan masalah ..........................................................
2
1.3 .Batasan Masalah ............................................................
3
1.4 .Tujuan Penelitian ……………………………… .................
3
1.5 .Manfaat Penelitian ..........................................................
4
BAB II DASAR TEORI
2.1 .Tinjauan Pustaka ..........................................................
xii
5
2.2 .Landasan Teori .............................................................
8
2.2.1. Proses Roda Traktor ............................................
8
2.2.2. Pengertian Baja ...................................................
9
2.2.2.1 Uji Komposisi Kimia ......................................
9
2.2.3. Uji Struktur Mikro .................................................
14
2.2.4. Pengerasan Permukaan (Flame Hardening) ........
20
2.2.5. Quenching ............................................................
21
2.2.6. Diagram TTT ........................................................
23
2.2.7. Uji Kekerasan Vickers (Vickers Hardeness) .........
23
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian ..................................................
25
3.2. Tahapan Penelitian .......................................................
26
3.3. Bahan dan Alat ..............................................................
27
3.3.1. Bahan ...................................................................
27
3.3.2. Alat .......................................................................
27
3.4. Prosedur Pengujian .......................................................
31
3.4.1. Pengujian Komposisi Kimia ...................................
31
3.4.2. Perlakuan Panas ..................................................
32
3.4.3. Pengujian Struktur Mikro ......................................
33
3.4.4. Pengujian Kekerasan Vickers ...............................
34
3.5. Analisis Data .................................................................
35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengujian Komposisi Kimia ...........................................
xiii
37
4.1.1. Komposisi Kimia Materi Proses Roda Traktor
Original ................................................................
37
4.2. Pengamatan Struktur Mikro ...........................................
40
4.2.1. Struktur Mikro Proses Roda Traktor Original .......
40
4.2.2. Struktur Mikro Baja S15CK Setelah Flame
Hardening ……………………………………………………
40
4.3. Pengujian Kekerasan ....................................................
41
4.3.1. Kekerasan Material Mikro Proses Roda Traktor
Original ..........................................................................
41
4.3.2. Kekerasan Baja S15CK ........................................
43
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ...................................................................
47
5.2. Saran .............................................................................
48
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Diagram Keseimbangan Besi - Karbon ......................
14
Gambar 2.2
Struktur Mikro Martensit ...........................................
19
Gambar 2.3
Struktur Mikro Ferit dan Perlit ...................................
19
Gambar 2.4
Diagram TTT untuk Baja Karbon < 0,8% ..................
23
Gambar 3.1
Diagram alir Penelitian ...............................................
25
Gambar 3.2
Spektrometer Was .....................................................
29
Gambar 3.3
Mikroskop Metalografi ................................................
29
Gambar 3.4
Alat Uji Kekerasan Vickers ........................................
30
Gambar 3.5
Amplas .......................................................................
30
Gambar 3.6
Autosol .......................................................................
31
Gambar 4.1
Struktur Mikro Material Poros Roda Traktor Original
pada bagian Pinggir dengan Pembesaran 500X .....
Gambar 4.2
Struktur Mikro Material S15CK Setelah Perlakuan Panas
pada bagian Pinggir dengan Pembesaran 500X .......
Gambar 4.3
Gambar 4.5
40
Struktur Mikro Material S15CK Setelah Perlakuan Panas
pada bagian Tengah dengan Pembesaran 500X ......
Gambar 4.4
40
41
Titik Pengujian Kekersan Poros Roda Traktor
Original ......................................................................
42
Diagram Kekerasan Poros Roda Traktor Original .....
43
xv
Gambar 4.6
Titik Pengujian Kekerasan Vickers Baja S15CK Sebelum
Flame Hardening .......................................................
Gambar 4.7
Diagram Kekerasan Vickers Baja S15CK Tanpa Perlakuan
Panas ........................................................................
Gambar 4.8
44
Titik Pengujian Kekerasan Vickers Baja S15CK Setelah
Perlakuan Panas .......................................................
Gambar 4.9
44
45
Diagram Kekerasan Vickers Baja S15CK Setelah flame
hardening ...................................................................
xvi
45
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1
Deskripsi Pengambilan Data ........................................
Tabel 4.1
Material Komposisi Kimia Material Poros Roda Traktor
36
Original .........................................................................
37
Tabel 4.2
Komposisi Kimia Material Baja S15CK .........................
38
Tabel 4.3
Kekerasan Material Material Poros Roda Traktor
Original .........................................................................
Tabel 4.4
Hasil Pengujian Kekerasan Vickers Baja S15CK Sebelum
Hardening .....................................................................
Tabel 4.5
42
43
Hasil Pengujian Kekerasan Vickers Baja S15CK Setelah
Flame Hardening ..........................................................
xvii
45
DAFTAR SIMBOL
�
D
: Panjang diagonal rata-rata (mm)
Ɵ
: Sudut antara permuakaan intan yang berhadapan =136°C
HV
: Kekerasan Vickers
: Beban yang di gunakan (kg)
xviii
PENINGKATAN SIFAT MEKANIS PADA
PERMUKAAN POROS RODA HAND TRACTOR
LOKAL DENGAN FLAME HARDENING
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat Guna Memperoleh Gelar
Sarjana S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta
Disusun :
TEGUH SANTOSO
NIM : D.200.11.0084
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan
judul: “PENINGKATAN SIFAT MEKANIS PADA PERMUKAAN POROS
HAND TRACTOR LOKAL DENGAN FLAME HARDENING” yang dibuat
untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada
jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau
duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai
untuk
mendapatkan
gelar
kesarjanaan
di
lingkungan
Universitas
Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali yang sumber
informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas
Akhir
berjudul
“PENINGKATAN
SIFAT
MEKANIS
PADA
PERMUKAAN POROS RODA HAND TRACTOR LOKAL DENGAN
FLAME HARDENING”, Telah disetujui oleh Pembimbing dan diterima
untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat sarjana S1
pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: Teguh Santoso
NIM
: D.200.11.0084
Disetujui pada :
Hari
: Sabtu
Tanggal
: 25 Maret 2017
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir berjudul berjudul “PENINGKATAN SIFAT MEKANIS PADA
PERMUKAAN POROS RODA HAND TRACTOR LOKAL DENGAN
FLAME HARDENING”, telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan
telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh
derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: Teguh Santoso
NIM
: D.200.11.0084
Disahkan pada
Hari
: Sabtu
Tanggal
: 25 Maret 2017
Tim Penguji :
Ketua
: Patna Partono, ST, MT
...........................
Anggota 1
: Agus Yulianto, ST, MT.
...........................
Anggota 2
: Ir. Masyrukan, ST, MT.
...........................
Dekan
Ketua Jurusan
Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D.
Tri Widodo B. R., ST., MSc., Ph.D.
iv
MOTTO
“Kemenangan yang seindah – indahnya dan sesukar – sukarnya yang
boleh direbut oleh manusia ialah menundukkan diri sendiri”
(Ibu Kartini)
“Hanya kebodohan yang meremehkan pendidikan”
(P. Syrus)
“Kemampuan seseorang tidak bisa diukur diatas kertas, hanya orang
bodoh yang mau berusaha dan menjadi lebih cerdas”
(Penulis)
v
PERSEMBAHAN
Syukur Alhamdulillah, hamba haturkan atas rahmat, karunia dan
keridhaan Allah SWT yang menggenggam dan penguasa seluruh jiwa ini.
Berkat keridhaan-Nya karya sederhana ini dapat terselesaikan dengan
baik. Dengan rasa syukur karya ini penulis persembahkan untuk:
Ibunda tercinta Euis Rohani serta ayahanda tercinta Wahono
yang tak kenal lelah untuk mengasuh, mendidik, serta memberi
dukungan untuk buah hatinya dengan penuh ketulusan dan kasih
sayang.
Adik dan keluarga yang penulis banggakan, terima kasih atas
doa, dukungan, motivasi, dan semangatnya.
Sahabat dan teman perjuangan bang sri hartono, bang andri dan
HMM unjani bandung terima kasih atas kerja samanya selama
penelitian.
Teman - teman Teknik Mesin angkatan 2011, serta kakak tingkat
dan adik tingkat teknik mesin yang tidak dapat disebutkan satu
persatu,
terima
kasih
atas
kebersamaan,
bantuan,
dan
dukungannya selama menempuh masa studi. Sehingga penulis
bisa sampai pada titik ini.
Teman – teman Wisma PTC terima kasih atas dukungan dan
bimbingannya selama ini.
vi
Teman – teman Teknik Kimia, AESA terima kasih karena tak
pernah lelah memberikan saran dan masukan kepada penulis.
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat
terselesaikan dengan baik.
Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan
Sidang Sarjana S-1 pada jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan
bantuan dari berbagai pihak, dengan segala kerendahan hati dan penuh
keikhlasan, penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D, sebagai Dekan Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., Msc., Ph.D, selaku Ketua
Jurusan Teknik Mesin.
3. Bapak Patna Partono, ST, MT. selaku pembimbing tugas akhir
yang telah memberikan pengarahan, bimbingan dan saran
hingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.
4. Bapak Agus Yulianto, ST., MT. selaku pendamping seminar
tugas akhir yang telah berkenan untuk memberikan bimbingan
dan arahannya.
viii
5. Bapak Ir. Masyrukan, MT. selaku dosen pembimbing akademik
6. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada
penulis selama mengikuti kegiatan kuliah.
Akhir kata, penulis mohon maaf atas kekurangan dan kesalahan
dalam penulisan Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasanketerbatasan antara lain waktu, dana, literature yang ada, dan
pengetahuan yang penulis miliki. Harapan penulis semoga kekurangan
tersebut dapat terpenuhi pada penulis selanjutnya.
Tugas Akhir ini semoga dapat bermanfaat khususnya bagi penulis
dan pihak lain pada umumnya, Aamiin Ya Rabbal’alamiin.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, 25 Maret 2017
Penulis
ix
ABSTRAK
Teknologi pertanian hand tractor di Indonesia saat ini masih
menggunakan buatan luar negeri, salah satu spare part dari hand tractor
adalah poros roda. Sampai saat ini penggantian poros roda dari hand
tractor masih harus menggunakan produk yang dibuat oleh produsen dari
negara lain, bukan produsen lokal, sehingga biaya mahal dan
membutuhkan waktu yang lama dalam pengadaannya.
Oleh karena itu, industri lokal harus bisa membuat poros roda
sendiri agar dapat mengatasi kekurangan-kekurangan tersebut, yaitu
didapatkan harga poros roda yang lebih murah dan lebih cepat
ketersediaannya. Akan tetapi produsen lokal harus bisa membuat produk
poros roda yang hasilnya sekualitas dengan produk luar negeri.
Selanjutnya tujuan penelitian ini adalah bagaimana membuat dan
meningkatkan sifat mekanis poros roda untuk hand tractor.
Peningkatan sifat mekanis pada poros roda dilakukan dengan
proses surface hardening dengan menggunakan metode flame hardening,
yaitu dengan cara memanaskan dengan nyala dari alat las brander pada
permukaan baja S15CK hingga temperatur austenit 850°C selama 5
menit, setelah itu langsung diproses quenching pada permukaan poros
dengan metode spraying dengan media air. Produk dari proses surface
hardening dilakukan pengujian komposisi kimia dengan standar ASTM
E350-12, kekerasan Vickers dengan standar ASTM E384 dan struktur
mikro dengan standar ASTM E3. Hasil dari pengujian kekerasan
menunjukan nilai kekerasan pada permukaan poros baja S15CK sebesar
710,16 HV dan pada bagian tengah (center) dari poros baja S15CK
sebesar 482,04 HV. Sedangkan nilai kekerasan poros roda baja S15CK
sebelum diproses surface hardening adalah sebesar 200,03 HV.
Sedangkan material poros roda hand tractor produksi luar negeri
didapatkan nilai kekerasan pada permukaan poros adalah sebesar 624
HV dan pada bagian tengah (center) dari poros adalah sebesar 284 HV.
Pada permukaan poros baja nilai kekerasannya (sifat mekanis) adalah
jauh lebih tinggi dibanding pada bagian tengah (center), dikarenakan
adanya proses surface hardening dengan metode flame hardening.
Kata Kunci: baja S15CK, flame hardening, hand tractor, poros roda,
sifat mekanis.
x
ABSTRACT
Agricultural technology hand tractor in Indonesia today still use
foreign-made, one spare part of a hand tractor is wheel axle. Until recently
axle replacement of hand tractors still have to use products made by
manufacturers from other countries, not local manufacturers, so the cost is
expensive and takes a long time to procure. Therefore, the local industry
should be able to make its own axle in order to overcome these
shortcomings, the price obtained axle cheaper and faster availability.
However, local producers should be able to make a product that is
the result axle-quality foreign products. Furthermore, the purpose of this
research is how to create and improve the mechanical properties of the
axle to hand tractor.
Improved mechanical properties on the wheel axle carried by the
surface hardening using flame hardening, ie by heating with a flame from a
welding tool brander on the surface of the steel S15CK to a temperature
austenitic 850 ° C for 5 minutes, then immediately processed quenching
on the surface of the shaft with method of spraying with water media.
Products from the surface hardening process of testing the chemical
composition with ASTM E350-12, Vickers hardness with ASTM E384 and
ASTM standards microstructure with E3. Results of hardness testing
showed the value of hardness at the surface of S15CK steel shaft of
710.16 HV and in the middle (center) of S15CK steel shaft of 482,04 HV.
While the value of S15CK steel axle violence before being processed
surface hardening is at 200.03 HV. While the hand tractor axle material
produced abroad hardness value obtained on the surface of the shaft is
equal to 624 HV and in the middle (center) of the shaft is equal to 284 HV.
In the steel shaft surface hardness value (mechanical properties) are
much higher than those in the middle (center), due to the surface
hardening process by the method of flame hardening.
Keywords: S15C steel, flame hardening, hand tractor, wheel axle,
mechanical properties.
xi
DAFTAR ISI
Halaman Judul .................................................................................
i
Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ....................................................
ii
Halaman Persetujuan .......................................................................
iii
Halaman Pengesahan ......................................................................
iv
Lembar Soal Tugas Akhir .................................................................
v
Lembar Motto ....................................................................................
vi
Persembahan .....................................................................................
vii
Kata pengantar .................................................................................
viii
Abstrak ..............................................................................................
x
Abstract ............................................................................................
xi
Daftar Isi ..........................................................................................
xii
Daftar Gambar ..................................................................................
xv
Daftar Tabel ......................................................................................
xvii
Daftar Simbol ....................................................................................
xviii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 .Latar Belakang ................................................................
1
1.2 .Rumusan masalah ..........................................................
2
1.3 .Batasan Masalah ............................................................
3
1.4 .Tujuan Penelitian ……………………………… .................
3
1.5 .Manfaat Penelitian ..........................................................
4
BAB II DASAR TEORI
2.1 .Tinjauan Pustaka ..........................................................
xii
5
2.2 .Landasan Teori .............................................................
8
2.2.1. Proses Roda Traktor ............................................
8
2.2.2. Pengertian Baja ...................................................
9
2.2.2.1 Uji Komposisi Kimia ......................................
9
2.2.3. Uji Struktur Mikro .................................................
14
2.2.4. Pengerasan Permukaan (Flame Hardening) ........
20
2.2.5. Quenching ............................................................
21
2.2.6. Diagram TTT ........................................................
23
2.2.7. Uji Kekerasan Vickers (Vickers Hardeness) .........
23
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian ..................................................
25
3.2. Tahapan Penelitian .......................................................
26
3.3. Bahan dan Alat ..............................................................
27
3.3.1. Bahan ...................................................................
27
3.3.2. Alat .......................................................................
27
3.4. Prosedur Pengujian .......................................................
31
3.4.1. Pengujian Komposisi Kimia ...................................
31
3.4.2. Perlakuan Panas ..................................................
32
3.4.3. Pengujian Struktur Mikro ......................................
33
3.4.4. Pengujian Kekerasan Vickers ...............................
34
3.5. Analisis Data .................................................................
35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengujian Komposisi Kimia ...........................................
xiii
37
4.1.1. Komposisi Kimia Materi Proses Roda Traktor
Original ................................................................
37
4.2. Pengamatan Struktur Mikro ...........................................
40
4.2.1. Struktur Mikro Proses Roda Traktor Original .......
40
4.2.2. Struktur Mikro Baja S15CK Setelah Flame
Hardening ……………………………………………………
40
4.3. Pengujian Kekerasan ....................................................
41
4.3.1. Kekerasan Material Mikro Proses Roda Traktor
Original ..........................................................................
41
4.3.2. Kekerasan Baja S15CK ........................................
43
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ...................................................................
47
5.2. Saran .............................................................................
48
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Diagram Keseimbangan Besi - Karbon ......................
14
Gambar 2.2
Struktur Mikro Martensit ...........................................
19
Gambar 2.3
Struktur Mikro Ferit dan Perlit ...................................
19
Gambar 2.4
Diagram TTT untuk Baja Karbon < 0,8% ..................
23
Gambar 3.1
Diagram alir Penelitian ...............................................
25
Gambar 3.2
Spektrometer Was .....................................................
29
Gambar 3.3
Mikroskop Metalografi ................................................
29
Gambar 3.4
Alat Uji Kekerasan Vickers ........................................
30
Gambar 3.5
Amplas .......................................................................
30
Gambar 3.6
Autosol .......................................................................
31
Gambar 4.1
Struktur Mikro Material Poros Roda Traktor Original
pada bagian Pinggir dengan Pembesaran 500X .....
Gambar 4.2
Struktur Mikro Material S15CK Setelah Perlakuan Panas
pada bagian Pinggir dengan Pembesaran 500X .......
Gambar 4.3
Gambar 4.5
40
Struktur Mikro Material S15CK Setelah Perlakuan Panas
pada bagian Tengah dengan Pembesaran 500X ......
Gambar 4.4
40
41
Titik Pengujian Kekersan Poros Roda Traktor
Original ......................................................................
42
Diagram Kekerasan Poros Roda Traktor Original .....
43
xv
Gambar 4.6
Titik Pengujian Kekerasan Vickers Baja S15CK Sebelum
Flame Hardening .......................................................
Gambar 4.7
Diagram Kekerasan Vickers Baja S15CK Tanpa Perlakuan
Panas ........................................................................
Gambar 4.8
44
Titik Pengujian Kekerasan Vickers Baja S15CK Setelah
Perlakuan Panas .......................................................
Gambar 4.9
44
45
Diagram Kekerasan Vickers Baja S15CK Setelah flame
hardening ...................................................................
xvi
45
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1
Deskripsi Pengambilan Data ........................................
Tabel 4.1
Material Komposisi Kimia Material Poros Roda Traktor
36
Original .........................................................................
37
Tabel 4.2
Komposisi Kimia Material Baja S15CK .........................
38
Tabel 4.3
Kekerasan Material Material Poros Roda Traktor
Original .........................................................................
Tabel 4.4
Hasil Pengujian Kekerasan Vickers Baja S15CK Sebelum
Hardening .....................................................................
Tabel 4.5
42
43
Hasil Pengujian Kekerasan Vickers Baja S15CK Setelah
Flame Hardening ..........................................................
xvii
45
DAFTAR SIMBOL
�
D
: Panjang diagonal rata-rata (mm)
Ɵ
: Sudut antara permuakaan intan yang berhadapan =136°C
HV
: Kekerasan Vickers
: Beban yang di gunakan (kg)
xviii