METODE PENELITIAN

BAB III METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

1. Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Bahan Mekanik D3 Teknik Mesin UGM Yogyakarta untuk pelaksanaan heat treatment hardening, pengujian distribusi kekerasan dan struktur mikro. Tempat tersebut dipilih dengan alasan bahwa proses konsultasi dan pengujian dapat dilakukan dengan baik sehingga apabila dikaitkan dengan pokok permasalahan yang akan diteliti telah memenuhi syarat.

2. Waktu Penelitian

Penelitian ini direncanakan kurang lebih 5 bulan, dari bulan Juli 2009 sampai bulan Oktober 2009. Adapun jadual pelaksanaan kegiatan sebagai berikut:

1. Pengajuan judul

: 27 Agustus 2010

2. Pembuatan proposal : 01 September –02 Oktobe 2010

3. Seminar proposal

: 9 November 2010

4. Revisi Proposal : 10 November –15 november 2010

5. Perijinan

: 16 – 20 November 2010

6. Penelitian : 22 November – 6 Desember 2010

7. Analisis data : 8 Desember – 20 Desember 2010

8. Penulisan laporan : 22 Desember – 5 Januari 2010

B. Metode Penelitian

Pada penelitian ini metode yang digunakan adalah metode eksperimen. Penelitian eksperimen adalah penelitian yang dilakukan dengan mengadakan manipulasi terhadap obyek penelitian serta adanya kontrol.

Metode eksperimen yang digunakan adalah metode eksperimen desain acak sempurna model tetap eksperimen faktorial. Desain acak sempurna adalah desain ini dimana perlakuan dilakukan sepenuhnya secara acak kepada unit – unit eksperimen atau sebaliknya. Dimana syarat yang harus dipenuhi dalam desain ini adalah mempunyai data yang homogen. (Sujana, 1991 : 15). Desain model tetap yaitu desain yang digunakan apabila peneliti hanya mempunyai a buah taraf faktor A dan b buah faktor B dan semuanya digunakan dalam eksperimen yang dilakukan. (Sujana, 1991 : 116). Eksperimen faktorial adalah eksperimen yang semua (hampir semua) taraf sebuah faktor tertentu dikombinasikan atau disilangkan denagn semua (hampir semua) taraf tiap faktor lainnya yang ada dalam eksperimen itu. (Sujana, 1991 : 190)

Pada penelitian ini untuk pengukuran tingkat kekerasan digunakan desain eksperimen faktorial 3 x 3. Terhadap dua variabel bebas yang kemudian pada desain eksperimen ini disebut faktor. Faktor pertama mempunyai tiga taraf yaitu variasi media pendingin oli SAE 20W, SAE 30W dan SAE 40W. Sedangkan faktor kedua mempunyai tiga taraf, yaitu variasi temperatur pemanasan 800°C, 850°C dan 900°C. Sehingga pada eksperimen ini diperoleh desain eksperimen faktorial 3 x 3. Denagn demikian diperlukan 9 kondisi eksperimen atau 9 kombinasi perlakuan yang berbeda – beda. Pada masing – masing perlakuan dilakukan 1 kali replikasi dan di ambil 5 titik pengujian kekerasan, sehingga total data yang diperoleh 45 data.

C. Populasi dan Sempel

1. Populasi Penelitian

Populasi menurut Suharsimi Arikunto (1992 :115) menyatakan bahwa ”Populasi adalah keseluruhan subjek penelitian”. Populasi dalam penelitian ini adalah besi cor hasil percobaan skala laboratorium.

2. Sampel Penelitian

Tujuan digunakan teknik sampling adalah untuk menentukan seberapa banyak sempel yang diambil. Teknik sampling yang digunakan untuk mengumpulkan data dari berbagai sumber data adalah purposive sampling. Yaitu apa dan siapa yang harus memberikan data ditentukan secara subjektif sesuai dengan keperluan dalam rangka mencapai tujuan yang talah ditentukan karena data yang dikumpulkan dari pihak yang berkait langsung dengan permasalahan yang diteliti.

Pengujian dilakukan dengan permukaan datar bulat berbentuk silinder dengan variabel tiga media pendingin oli dan tiga variasi temperatur pemanasan. Sembilan spesimen masing – masing dihitung kekerasannya dengan pengujian vikers sehingga didapat 45 data kekerasan.

D. Teknik Pengumpulan Data

1. Identifikasi Variabel

Definisi variabel penelitian adalah sebagai objek penelitian, atau apa yang mejadi titik perhatian suatu penelitian (Suharsimi Arikunto, 1993 : 91). Di dalam variabel terdapat satu atau lebih gejala, yang mungkin pula terdiri dari berbagai aspek atau unsur sebagai bagian yang tidak terpisahkan. Dari pengertian diatas secara garis besar variabel dalam penelitian ini ada tiga variabel. Yang secara lengkap dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. Variabel Bebas Variabel bebas adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki berbagai aspek atau unsur, yang berfungsi mempengaruhi atau menentukan munculnya variabel lain yang disebut variabel terikat. Demikian dapat pula terjadi bahwa jika variabel bebas berubah, maka akan mucul variabel terikat yang berbeda atau yang lani. Dalam penelitian ini variabel bebasnya adalah

1) Variasi media pendingin oli SAE 20W, Sae 30W dan SAE 40W.

2) Variasi temperatur pemanasan 800°C, 850°C dan 900°C.

b. Variabel Terikat Variabel terikat adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki pula sejumlah aspek atau unsur di dalamnya, yang berfungsi menerima atau menyesuaikan diri dengan kondisi lain, yang disebut dengan variabel bebas. Dalam penelitian ini variabel terikatnya adalah tingkat kekerasan grinding ball hasil pengecoran.

c. Variabel Kontrol Variabel kontrol adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki berbagai aspek atau unsur di dalamnya, yang berfungsi untuk mengendalikan agar variabel terikat yang muncul bukan karena variabel lain, tetapi benar – benar karena variabel bebas yang tertentu. Pengendalian variabel ini dimaksudkan agar tidak merubah atau menghilangkan variabel bebas yang akan diungkap pengaruhnya.

Demikian pula pengendalian variabel ini dimaksudkan agar tidak menjadi variabel yang mempengaruhi / menentukan variabel terikat. Dengan mengendalikan pengaruhnya berarti variabel ini tidak ikut menentukan ada atau tidaknya variabel terikat. Dengan kata lain kontrol yang dilakukan terhadap variabel ini, akan menghasilkan variabel terikat yang murni.

Dalam penelitian ini vriabel kontrolnya adalah

1) Jenis bahan uji bessi cor

2) Jenis mesin penguji vikers hardness tester Controlab.

3) Ukuran spesimen yang digunakan adalah panjang = 25 mm, diameter

30 mm.

4) Identor yang digunakan diamond.

5) Media pendingin OLI SAE 20, SAE 30 dan SAE 40

6) Temperatur suhu 800°C, 850°C dan 900°C

2. Pelaksanaan Eksperimen

a. Bahan penelitian Bahan yang digunaan dalam penelitian ini adalah :

1. Besi cor skala laboratorim

2. Resin untuk mounting

3. Katalis

4. Autosol untuk poles

5. Alkohol

6. HNO 35 % untuk etsa

7. Kertas amplas dari grid #100, #400, #600, #800, #1000

8. Hair dryer

b. Alat Penelitian Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

a. Alat uji distribusi kekerasan Vickers di Laboratorium Bahan Mekanik D3 Teknik Mesin, Fakultas Teknik UGM Yogyakarta.

b. Alat uji struktur mikro mikroskop optik milik laboratorium mechanic of material teknikmmesin D3

c. Media pendingin oli SAE untuk proses Heat treatment Hardening.

d. Alat mounting

e. Mesin poles di laboratorium Fakultas Teknik D3 UGM Yogyakarta.

f. Tahap Eksperimrn

Gambar 10. Bagan Aliran Proses Eksperimen

Temperatur Pemanasan 850°C

Temperatur Pemanasan 900°C

Temperatur Pemanasan 800°C

Pengukuran Nilai kekerasan

Data Penelitian

Analisis Data

Kesimpulan

Ball Mill As Cast Diameter 30 mm

Preparasi Spesimen

Heat treatment

a. Besi Cor

Dalam penelitian ini unsur – unsur komposisi kimia material yang terkandung di dalam grinding ball hasil pengecoran sebagai berikut:

Tabel 3. Komposisi Kimia grinding Ball Hasil Pengecoran

No

Ball mill lokal hasil pengecoran diameter 30

mm

Unsur kimia

b. Persiapan Spesimen

Didalam sebuah penelitian apapun hal yang pertama kali dilakukan sebelum dilakukan pengujian adalah tahap preparasi / persiapan spesimen. Langkah – angkah persiapan spesimen :

a. Mengamplas menggunakan mesin poles dengan grid kertas amplas dari #100, #400, #600, #800, #1000

b. Memoles dengan menggunakan kain bludru dan pasta poles autosol.

c. Membersihkan spesimen dengan sabun cuci.

d. Mengeringkan spesimen dengan hair dryer.

e. Membersihkan permukaan spesimen dengan alkohol.

f. Menyimpan spesimen dalam desikator.

b. 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).

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.

Tujuan dari perlakuan panas adalah untuk mendapatkan sifat-sifat yang lebih baik, dan diinginkan sesuai dengan batas-batas kemampuanya. Maksud dan tujuan perlakuan panas tersebut meliputi:

f. Meningkatkan kekuatan dan kekerasan

g. Mengurangi tegangan

h. Melunakkan

i. Mengembalikan pada kondisi normal akibat pengaruh pengajaran sebelumnya. j. Menghaluskan butir kristal yang akan berpengaruh terhadap keuletan bahan, serta

beberapa maksud yang lain.

Dalam penelitian ini perlakuan yang dipakai adalah hardening pada setiap spesimen, yang terbagi dalam 3 variabel suhu 800°C, 850°C, 900°C dan setiap variabel suhu terdapat 4 spesimen dengan waktu tahan selama 15 menit yang selanjutnya dilakukan proses quencing dengan media pendingin oli sae 20W, 30W, 40W dan 30 – 40W.

d. Pengujian

1. Pengujian Struktur Mikro Pengujian struktur mikro dilakukan untuk mengetahui struktur mikro ball mill skala laboratorium yang mengalami proses heat treatment hardening media quencing oli SAE, tujuanya adalah untuk mengetahui berbagai fase yang ada dari proses hardening ball mill skala laboratorium. Pengujian struktur mikro dilakukan menggunakan mikroskop optik dengan berbagai perbesaran yang dimiliki oleh laboratorium D3 Teknik Mesin UGM.

Gambar 11. Penguji Struktur Mikro

2. Pengujian Kekerasan Vikers Pengujian distribusi kekerasan dilakukan pada ball mill skala laboratorium

yang sudah dipotong melintang dan telah melalui tahap persiapan spesimen. Pengujian kekerasan ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kekerasan yang harus dimiliki oleh ball mill skala laboratorium yang telah mengalami heat tretament, distribusi kekerasan dilakukan untuk mengetahui kemungkinan perbedaan tingkat kekerasan di bagian permukaan dan bagian dalam ball mill skala laboratorium. Langkah-langkah pengujian distribusi kekerasan ball mill skala labortorium:

a Memasang identor piramida intan dengan beban 40 kg dan memilih waktu uji

5 detik dengan cara menekan tombol ’enl’. Melepaskan identor dengan menekan tombol ’cl’.

b Mengganti identor dengan lensa obyektif yang mempunyai perbesaran 10 kali, sehingga perbesaran totalnya 450 kali.

c Mengamati jejak menggunakan mikroskop dan menetapkan posisi dua buah garis sejajar pada ujung-ujung diagonal jejak.

d Menekan tombol ’read’ untuk menampilkan angka kekerasan mikro pada digital display data.

e Menekan tombol load untuk membersihkan data angka kekerasan sebelumnya. Posisi Titik Pengujian Kekerasan

Gambar 12. Lokasi Pengujian

Dari pengambilan titik tersebut diharapkan mendapatkan nilai kekerasan yang merata dari setiap pemukaan

Gambar13. Mesin Uji Kekerasan Vikers.

1. Desain Eksperimen

Desain eksperimrn adalah langkah – langkah lengkap yang perlu diambil jauh sebelum eksperimen dilakukan supaya data yang semestinya diperlukan dapat diperoleh, sehingga akan membawa kepada analisa obyektif dan kesimpulan yang berlaku untuk persoalan – persoalan yang sedang dibahas. (Sudjana, 1995:1)

Kombinasi perlakuan dilakukan dengan mengkombinasikan masing – masing taraf faktor A dengan taraf pada faktor B. Faktor A ( media pendingin), terdiri dari tiga buah taraf yaitu Oli SAE 20, SAE 30 dan SAE 40. Faktor B (temperatur pemanasan), terdiri dari tiga buah taraf yaitu 800°C, 850°C dan 900°C. Dengan demikian, dapat diperoleh dari hasil eksperimen yang kemudian ditabelkan. Berikut ini tabel pengumpulan data eksperimen.

Tabel 4. Pengumpulan Data

Faktor B

Jumlah Keseluruhan

Rata – rata Keseluruhan

Taraf

Temperatur Pemanasan

Jumlah J 210 J 220 J 230 J 200 Rata-rata

Jumlah Y 310 Y 320 Y 330 J 300 Rata-rata

촠 310 촠 320 촠 330 촠 300 Jumlah Keseluruhan

Rata-rata Keseluruhan

E. Teknik Analisis Data

Dalam penelitian ini untuk menganalisa data digunakan analisis varian (Anava) dua jalan. Namun sebelum dilakukan, terlebih dahulu dilakukan uji persyaratan analisis yaitu uji normalitas dan uji homogenitas.

1. Uji Persyaratan Analisis Data

a. Uji Normalitas Uji ini bertujuan untuk mengetahui apakah data pada variabel-variabel penelitian berasal dari populasi yang berdistribusi normal atau tidak, Uji normalitas yang digunakan dalam penelitian ini adalah uji normalitas Liliefors (S).

Adapun prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1) Tentukan hipotesis

Ho = Sampel berasal dari populasi berdistribusi normal. Hi = Sampel tidak berasal dari populasi berdistribusi normal.

2) Tentukan taraf nyata a = 0,01 3) Menentukan harga S dengan rumus :

Keteranagan : SD

: Simpangan baku atau Deviasi Standar

: Jumlah baris X i 2 : Jumlah keseluruhan kolom pangkat dua

SX i 2 : Hasil pangkat dua X i 2 kemudian dijumlahkan keseluruhan 4) Pengamatan X 1 ,X 2 , …., X n dijadikan bilangan Z 1 , Z 2 , …., Z n dengan

menggunakan rumus : Zi =

SD