OPTIMISASI PARAMETER PELAPISAN CELUP PANAS BAJA AISI 1020 DENGAN ALUMINIUM

Optimisasi Parameter Pelapisan Celup Panas Baja AISI 1020 Dengan Aluminium.

ABSENSI SEMINAR

(Tugas Akhir)

s

Nama : Dede Yudo Prasongko NPM : 06150211055

Waktu/Tgl : 13.00 WIB/ 26 Juli 2012 Tempat : Ruang H 1.3

Judul :

ABSTRACT

PARAMETER OPTIMIZATION OF HOT-DIPPING COATING OF AISI 1020 STEEL WITH ALUMINUM

By

DEDE YUDO PRASONGKO

In the hot dip coating process, the enhancement of temperatur melted metal, will be increasing the diffusion of steel and alluminum atomic so the thickneses coat will be increasing as long with the melted temperature increasted.

To get the exatc parameters on aluminum hot dipping method and carried out at temperatures and temperature variations. After the data obtained the thickness dipping result, the optimization is performed to get the time and temperature was done to know which time and temperature that correct to gain optimum thickness. Based on a research already done to 27 specimens with two independent paramenter, so the exact time and temperature to gain the optimum value resulted. So to gain the highest thickness just use 802 °C the temperature and 16.667 secon for the immersion.

ABSTRAK

OPTIMISASI PARAMETER PELAPISAN CELUP PANAS BAJA AISI 1020 DENGAN ALUMINIUM

Oleh

DEDE YUDO PRASONGKO

Pada proses pelapisan celup panas (hot-dipping), peningkatan temperature logam cair akan meningkatkan laju difusi atom-atom logam besi dan aluminium sehingga ketebalan lapisan akan meningkat seiring peningkatan temperatur logam cair.

Untuk mendapatkan parameter yang tepat pada metode celup panas alumunium dan dilakukan variasi pada temperature dan suhu. Setelah didapatkan data ketebalan dari hasil pencelupan, maka dilakukan optimisasi untuk mendapatkan suhu dan waktu yang tepat pada metode pelapisan untuk mengetahui berapa suhu dan waktu yang tepat untuk mendapatkan ketebalan yang optimal.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan terhadap 27 spesimen dengan 2 paramenter independen maka diperoleh suhu dan waktu tepat untuk mendapatkan nilai yang optimal. Untuk mendapatkan ketebalan tertinggi dipergunakan suhu 802,5 °C dan lama pencelupan 16.667 detik.

Bab 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Baja karbon rendah banyak digunakan dalam komponen teknik. Baja karbon rendah dipergunakan karena lebih murah dibanding dengan baja karbon tinggi atau paduan dan aplikasi kerugian yang terjadi akibat interaksi antara baja karbon rendah dengan lingkungan menyebabkan korosi. Perlu dilakukan pelapisan permukaan untuk melindungi baja dari korosi. Prinsip pelapisan pada baja adalah semakin tebal hasil pelapisan akan sangat mempengaruhi ketahanan dari umur material. Salah satu cara perlakuan permukaan baja atau logam adalah dengan memberi perlindungan pada permukaan baja dengan logam lain, salah satu cara pelapisannya dengan cara celup panas (hot dipping).

Pada proses pelapisan celup panas (hot-dipping), peningkatan temperature logam cair akan meningkatkan laju difusi atom-atom logam besi dan aluminium sehingga ketebalan lapisan akan meningkat seiring peningkatan temperatur logam cair (Suharno. B, 2007). Sejumlah penelitian telah dilakukan untuk meneliti ketebalan lapisan hasil proseshot-dipping(G. H. Awan, 2008),tetapi belum adanya optmisasi untuk proses hot-dipping. Untuk mendapatkan parameter yang tepat pada metode celup panas alumunium dan dilakukan optimisasi yang dikaitkan dengan nilai ekonomis dan ketahanan perlindungan baja dengan lapisan aluminium. Untuk

mendapatkan ketebalan lapisan yang terbaik dengan beberapa variasi, perlunya digunakan metode optimisasi guna mendapatkan hasil lapisan yang optimal.

Sehubungan dengan uraian diatas maka peneliti akan meneliti mengenai “OPTIMISASI PARAMETER PELAPISAN CELUP PANAS (HOT DIPPING) BAJA AISI 1020 DENGAN ALUMINIUM”.

1.2 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian kali ini adalah untuk mendapatkan waktu dan suhu yang optimum pada pelapisan baja AISI 1020 dengan menggunakan alumunium.

1.3 Batasan Masalah

Berdasarkan uraian diatas agar penelitian bisa berjalan dengan sesuai maka peneliti membatasi masalah penelitiannya sebagai berikut:

1. Baja yang dilapisi adalah baja karbon rendah (AISI 1020) dengan menggunakan alumunium 99%.

2. Waktu proses hot dippingadalah 9, 16, dan 25 detik dan suhu yang digunakan adalah 700, 750, dan 800 °C.

3. Pengujian kekerasan dilakukan dengan alat mikro Vickers.

4. Pengujian foto mikro dilakukan untuk mengetahui fase intermetalik yang ternbentuk dan ketebelan lapisan pelindung Al dan Fe.

1.4 Sistematika Penulisan Laporan

PENDAHULUAN

Menjelaskan tentang pranalar latar belakang masalah, tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan laporan.

TINJAUAN PUSTAKA

Berisi teori-teori dasar yang berkaitan dengan materi yang diangkat pada laporan tugas akhir ini.

METODE PENELITIAN

Menjelaskan mengenai metode-metode yang dilakukan dalam mengumpulkan informasi, dan menjabarkan tahapan-tahapan kegiatan yang dilakukan selama penelitian berlangsung sampai pada penyusunan laporan serta menjabarkan pengukuran dan pengujian.

DATA DAN PEMBAHASAN

Bab ini membahas tentang data pengujian batu alam imitasi yang dibuat. PENUTUP

Berisi kesimpulan dan saran dari hasil pembahasan.

DAFTAR PUSTAKA

Bab 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Optimisasi

Optimisasi adalah upaya untuk memperoleh nilai optimal dari suatu respon. Secara umum optimisasi dibagi menjadi dua, yaitu optimisasi matematik dan optimisasi statistik. Optimisasi matematik adalah upaya pendekatan nilai optimum dengan menggunakan metode matematik. Sedangkan optimisasi statistic adalah upaya untuk pendekatan nilai maksimum dengan menggunakan metode statistic (Rustagi, 1994). Dalam penenlitian ini menggunakan metode luas permukaan (RSM), yaitu gabungan metode statistic dan matematik yang digunakan dalam optimisasi untuk mendapatkan nilai optimal. Setelah ditentukan variable dan nilai optimisasinya maka digunakan program matlab untuk menggambarkan grafik nilai optimisasinya.

2.2 Response Surface Method(RSM)

Response Surface Methodmerupakan suatu metode gabungan antara teknik statistik dan matematika yang digunakan untuk menganalisis permasalahan dimana beberapa variabel independen mempengaruhi variabel respon dan tujuan akhirnya adalah untuk mengoptimalkan respon. Membuat model dan menganalisa suatu respon Y yang dipengaruhi oleh beberapa variabel bebas x guna mengoptimisasi respon tersebut. Hubungan antara respon Y dan variabel bebas x adalah sebagai berikut:

Y = f (x1, + x2, ..., + xk) + ……… ( 1 )

Dimana:

Y = VARIABEL RESPON

Xi= Variabel bebas / faktor ( i = 1, 2, ... k) = Kesalahan pendugaan ( error)

Langkah pertama dari Response Surface Method adalah menentukan huibungan antara respon Y dan respon X melalui persamaan Polinomialorde 1 dan digunakan model RL ( Regresi Linear ) atau yang lebih dikenal dengan model orde L

i i k

i

x

yβ₀ 



β ……..( 2 )

Dengan

Y: variabel dependen (respon)

Xi: Faktor yang berpengaruh terhadap variabel respon,i=1,2, …,k

Rancangan orde II lebih detil dan rancangan ini sesuai untuk masalah optimisasi (Nuryanti, 2008). Di dalam penelitian ini akan digunakan program matlab untuk mendapatkan nilai optimisasinya. Respon surface method memiliki beberapa kegunaan antara lain:

1. Menunjukkan bagaimana variable respon Y dipengaruhi oleh variable bebas x diwilayah yang secara tertentu diperhatikan.

2. Menentukan pengaturan variable bebas yang paling tepat dimana akan memberikan hasil yang memenuhi spesifikasi dari respon yang berupa hasil, kekerasan, ketangguhan dan kekasaran dan lain sebagainya.

3. Mengeksplorasi ruang dari variable bebas x untuk mendapatkan hasil maksimum dan menentukan sifat dasar dari nilai maksimum.

Untuk melaklsanakan respon surface method, ada tahap-tahap perencanaan yang dilakukan, dimana definisi perencanaan adalah proses, cara atau kegiatan merencanakan, menyusun dan menguraikan langkah-langkah pelaksanaan suatu kegiatan. Adapun tahap-tahap perencanaan untuk memulai pelaksanaan respon surface methodantara lain :

1. Menetukan persamaan orde kedua, dimana suatu desain eksperimen dilakukan untuk pengumpulan data dan arah penelitian selanjutnya

2. Setelah arah penelitian selanjutnya diperoleh, kemudian ditentukan level factor untuk pengumpulan data selanjutnya.

3. Menentukan persamaan model orde kedua. Penentuan model dilakukan dengan melakukan desain eksperimen dengan level yang telah .

4. Menentukan titik optimum dari factor-factor yang diteliti.

Salah satu pertimbanga yang muncul dalam respon surface methodology adalah bagai mana menentukan factor dan level yang dapat cocok dengan model yang akan dikembangkan. Jika factor atau model dalam suatu eksperimen tidak tepat maka kemungkinan terjadinya ketidakcocokan model akan sangat besar, dan jika itu terjadi maka penelitian yang dilakukan itu bersifat bias (Albert, 2009). Respon surface method erat kaitannya dengan desain eksperimen karena di dalam

pelaksanaanya data yang dikumpulkan adalah melalui desain eksperimen. Beberapa alasan mengapa eksperimen sangat dibutuhkan, antara lain:

1. Variable input yang penting yang mempengaruhi respon sering merupakan salah satu variable yang tidak akan diubah.

2. Hubungan antara variable respon dan berbagai variable input mungkin dipengaruhi oleh variable yang tidak tercatat dimana variabel tersebut mempengaruhi variable respond dan variable input. Hal tersebut dapat membangun suatu korelasi yang salah.

3. Data operasi masa lalu sering mengandung celah dan mengandung informasi tambahan yang penting.

2.3 ProsesHot Dipping

Pelapisan hot dipping adalah pelapisan logam dengan cara mencelupkan pada sebuah material yang terlebih dahulu dilebur dari bentuk padat menjadi cair pada sebuah pot atau tangki, menggunakan energi dari gas pembakaran atau menggunakan energi alternative seperti panas listrik. Titik lebur yang digunakan pada pelapisan material ini adalah biasanya beberapa ratus derajat celcius (tidak melebihi 1000 °C). Yang harus dilakukan untuk mengerjakan proses hot dip adalah persiapan permukaan, komposisi kimia yang berhubungan dengan larutan kimia yang berhubungan dengan material logam (kemurnian dan komposisi campuran) dan temperatur. (Indarto, 2009). Sebelum dilapisi dalam proses hot dipping permukaan benda kerja harus bersih dari kotoran seperti lemak, oksida dan kotoran lain. Lapisan yang terbentuk relatif tipis. Dalam pelaksanaan proses ini haruslah dipenuhi persyaratan antara lain:

1. Permukaan benda kerja yang dilapisi harus bersih dan bebas dari kotoran. Oleh karena itu harus dibersihkan terlebih dahulu dengan larutan pembersih yang digunakan untukhot dipping.

2. Logam yang akan dilapisi harus mempunyai titik lebur yang lebih tinggi dan untuk logam pelapis (timah, seng atau aluminum) mempunyai titik lebur yang lebih rendah.

3. Jumlah deposit logam yang akan melapisi permukaan bendahendaknya proposional.

2.4 Sifat Mekanik

Sifat mekanik adalah sifat atau kemampuan yang dimiliki suatu benda terhadap gaya atau pembebanan yang diberikan pada benda tersebut secara fisik. Adapun beberapa sifat fisik yang akan digunakan sebagai variable independen dalam penelitian ini seperti sifat kekerasan dan sifat kekasaran.

2.4.1 Sifat kekerasan

Kekerasan adalah ketahanan suatu bahan terhadap deformasi (perubahan bentuk) yang permanen. Kekerasan linier dengan kekuatan artinya semakin tinggi kekuatan maka semakin keras benda tersebut dan semakin kecil kekuatan maka semakin lunak benda tersebut. Kekerasan adalah kemampuan bahan menahan kehausan atau cakaran (Ulfa, 2011).

2.4.2 Sifat ketangguhan (Impact)

Yaitu kemampuan suatu bahan/material dalam menyerap energy atau gaya yang diberikan pada bahan/material tersebut patah (Peer Group Material, 2008).

2.4.3 Sifat kekasaran

Kekasaran permukaan adalah penyimpangan rata aritmetik dari garis rata-rata profil (Supriadi, 2008). Jadi untuk menentukan besar kekerasan adalah dengan menghitung penyimpangan permukaan yang terdapat pada spesimen uji/benda kerja.

2.5 Matlab

Matlab merupakan suatu program komputer yang bisa membantu memecahkan berbagai masalah matematis yang kerap kita temui dalam bidang teknis. Kita bisa memanfaatkan kemampuan matlab untuk menemukan solusi dari berbagai masalah numeric secara cepat, mulai hal yang paling dasar, misalkan sistem 2 persamaan dengan 2 variabel:

x–2y = 32 ……….(3)

12x + 5y = 12………..………(4)

hingga yang kompleks, seperti mencari akar-akar polinomial, interpolasi dari sejumlah data, perhitungan dengan matriks, pengolahan sinyal, dan metoda numerik. Salah satu aspek yang sangat berguna dari matlab ialahkemampuannya untuk menggambarkan berbagai jenis grafik, sehingga kita bisa memvisualisasikan data dan fungsi yang kompleks (Teguh Widiarsono, 2005).

2.6 Aluminium

Aluminium sebagai salah satu logam non ferrous merupakan material yang sangat penting di dunia industri. Alumunium menjadi komponen yang digunakan di segala

segmen khususnya pada dunia industri dimana sebagian besar digunakan pada bidang konstruksi, aplikasi elektronika, kontainer, tranportasi, serta peralatan mekanik. Fenomena kecenderungan penggunaan aluminium ini dikarenakan material ini memiliki keunggulan-keunggulan diantaranya berat jenisnya yang ringan, konduktivitas listriknya baik, ketahanan terhadap korosinya yang cukup baik, serta memiliki sifat tahan aus.

Bab 3

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu

Pembuatan dan pengujian spesimen dalam penelitian ini dilakukan di Laboratorium Material Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung dan PUSPITEK Serpong.

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

Untuk mendukung terlaksannya penelitian ini maka digunakan peralatan dan bahan. Rincian bahan dan peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut :

1. Spesimen baja AISI 1020.

Baja AISI1020 yang telah disiapkan berbentuk specimen.

Gambar 3.1 Spesimen uji. 2. Aluminium 99%.

Gambar 3.2 Aluminium 99%.

3. Larutan pembersih.

Gambar 3.3 Larutan pembersih.

4. Furnace.

5. Alat uji X-RD.

Menggunakan X-RD untuk mengetahui komposisi pelapis pada specimen hasil hot-dipping.

Gambar 3.5 Alat uji X-RD. 6. Alat uji SEM

Alat dipergunakan untuk uji SEM.

Gambar 3.6 Alat uji SEM. 7. Alat uji .foto mikro.

Alat ini dipergunakan untuk melakukan uji OM untuk melihat perubahan fasa intermetalik.

8. Komputer.

9. Jangka sorong digital

Jangka sorong dipergunakan untuk mengukur ketebalan specimen.

Gambar 3.8 Jangka sorong 10. Alat uji vickers.

Alat ini dipergunakan untuk mengukeur nilai kekerasan.

3.3 Prosedur Kerja

Adapun prosedur kerja penelitian yang akan dilakukan sebagai berikut:

3.3.1 Penentuan model percobaan

Penentuan model percobaan yang akan dilakukan yaitu: - Penentuan faktor penelitian

Faktor-faktor yang dipilih dalam penelitian ini ada dua factor yaitu: jumlah lama pencelupan, dan suhu.

Tabel 3.1Simbol faktor

Simbol Faktor

X1 Lama pencelupan

- Penetapan titiksettingfaktor

Penetapan setting faktor pada pengujian adalah berdasarkan suhu yang digunakan dan lama pencelupan..

- Penetapanrangefaktor

Penetapan range fator perlu ditetapkan karena didalam penelitian ini. Adanya level rendah dan level tinggi dari factor yang diteliti. Level tinggi akan disimbolkan dengan angka 1. Sedangkan level rendah akan disimbolkan dengan angka -1 dan level menengah disimbolkan dengan angka0.

Tabel 3.2 range factor.

Factor -1 0 1

X1 9 16 25

X2 700 °C 750 °C 800 °C

- Penentuan nilai respon

Pada penelitian kali ini nilai ketebalan ditetapkan sebagai nilai respon.

3.3.2 Persiapan benda uji

Material yang akan diuji pada penelitian ini adalah baja karbon rendah. Sedangkan banyaknya benda uji adalah 29 buah, yaitu 9 untuk varasi hot-dipping dan masing-masing 3 spesimen. Sedangkan 2 spesimen digunakan sebagai pembanding uji kekerasan dan foto struktur mikro. Berikut adalah tahap proses persiapan benda uji:

1. Pemotongan spesimen uji

Pemotongan spesimen uji ini dilakukan dengan menggunakan gergaji besi. Dengan ukuran spesimen panjang 1 cm, lebar 2 cm dan tebal 0,2 cm.

2. Cleaning

Yang dimaksud dengancleaning yaitu pembersihan permukaan logam yang dimaksudkan untuk menghilangkan kontaminasi, kotoran dan membentuk struktur permukaan spesimen yang baik. Dalam hal ini ada beberapa proses yang dilakukan antara lain :

- Prosesgrinding

Proses pengamplasan pada specimen dengan amplas ukuran 500, 400 dan 1000.

- Proses pencucian lemak

Pencucian lemak dengan menggunakan etanol dimaksudkan agar benda kerja bebas dari lemak atau minyak yang dapat mengganggu daya rekat hasil pelapisan.

- Proses pembilasan

Proses pembilasan dengan menggunakan air yang berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa etanol yang masih ada pada permukaan benda kerja. Digunakannya aquades karena mempunyai daya hantar listrik yang kecil daripada air biasa dan mengandung anion dan kation rendah. - Pickling

Proses pickling adalah proses pembersihan material setelah proses claeaning dengan menggunakan bahan kimia yang mengandung asam.

Dalam hal ini ada beberapa proses yang dilakukan antara lain pencucian denganNaOH dan H3PO4

Proses pencucian dilakukan pada permukaan benda kerja yang masih mengandung lemak atau minyak. Merendam benda kerja kedalam larutan NaOH+H3PO4+aquades dengan perbanding 1 : 1 : 1.

- Fluxing

Proses ini dilakukan baja difluxing dengan alumunium flux tujuan dari proses fluxing ini adalah agar logam dapat tertutupi semua bagian luarnya sehingga oksidasi dengan udara luar tidak terjadi dan sebagai katalisator. Tahap akhir perlakuan awal ini adalah pengeringan baja tersebut di dalam udara dengan temperatur kamar.

3. Dipping

Proses dipping adalah proses akhir dilaksanakan dengan mencelup baja dalam Al cair. Untuk waktu pencelupan yang akandilakukan dalam proses pelapisan ini adalah dengan 3 variasi waktu tahan berbeda yaitu 9 detik, 16 detik dan 25 detik. Variasi suhu yang digunakan 700, 750 dan 800 °C.

4. Proses pendinginan(cooling)

Proses ini adalah proses pendinginan material yang telah melalui proses dipping dengan cara digantung menggunakan kawat diudara terbuka hingga dingin.

3.3.3 Pengolahan data

Pengolahan data menggunakan metode RSM orde kedua agar tidak hanya mendapatkan titik masimum dan minimum tetapi juga titik tengah dari data yang didapatkan. Adapun langkah yang dilakukan sebagai berikut:

- Membuat table komposisi nilai respon.

- Menentukan terlebih dahulu koefisien dan model dengan pendekatan matriks.

- Mendaftarkan nilai predictor X matriks X dan nilai respon Y.

- Membuat persamaan normal dengan bentuk X’X dan X’Y.

- Membuatinversedari matriks X’X menjadi bentuk (X’X)-1.

- Menentukan koefisien regresi dengan cara mengalikan (X’X)-1 dengan (X’Y).

- Menentukan fungsi persamaan model orde ke-dua.

- Menginput data yang telah didapat kedalam program matlab untuk mendapatkan hasil grafik dan hasil perhitungan optimisasi.Menentuan titik optimum factor.

3.4 Diagram Alir

Gambar 3.9 Diagram alir

Mulai

Persiapan alat dan bahan

Pengambilan Foto mikro Pembuatan spesimen

Proses celup panas Al

Karakterisasi

Pengukuran kekerasan

Pengukuran ketebalan

Data

Proses optimisasi RSM

Hasil optimisasi

Pembahasan

Kesimpulan dan saran

Selesai

Yes

Bab 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian terhadap optimisasi parameter pelapisan celup panas baja AISI 1020 dengan menggunakan aluminium, simpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut :

1. Nilai hasil optimisasi ketebalan tertinggi terdapat pada suhu 802,5 °C serta waktu yang digunakan16,67 detik, hal ini menunjukan bahwa untuk mendapatkan ketebalan tertinggi hanya dibutuh waktu 16,67 detik dalam pencelupan pada temperature 802,5 °C dengan aluminium.

2. Hasil dari proses palapisan celup panas, terdapat lapisan intermetalik yang terdiri dari beberapa ikatan antara Fe dan Al yang membentuk lapisan intermetalik seperti Fe2Al5 dan FeAl3yang menyelubungi substrat..

3. Terjadinya peningkatan lapisan ketebalan hasil proses hot-dipping seiring dengan peningkatan temperature Aluminium cair sebagai pelapis substrat.

5.2 Saran

Untuk pengembangan penelitian serta penelitian lebih lanjut, penulis memberikan saran sebagai berikut :

1. Dalam pembuatan spesimen baiknya dilakukan dengan alat yang lebih

memadai, karena alat yang memadai mempengaruhi waktu pengerjaan dan kuwalitas hasil specimen.

permukaannya agar tidak kotor sehingga tidak menghasilkan permukaan yang kotor dan kasar.

RIWAYAT HIDUP

Dede Yudo Prasongko, dilahirkan di tanjung

karang, Bandar Lampung pada tanggal 6 April

tahun 1988, sebagai anak ke tiga dari empat

bersaudara dari pasangan Mustofa A. S dan Sri

Wahyu Ningsih.

Pendidikan formal dimulai dari Sekolah Taman

Kanak-kanak Al-Azhar Bandar Lampung pada tahun 1992-1994,

kemudian dilanjutkan ke Sekolah Dasar Al-Azhar Bandar Lampung

pada tahun 1994-2000. Kemudian dilanjutkan ke Sekolah Menengah

Pertama (SMP) Al-Kautsar pada tahun 2000-2003, setelah itu

melanjutkan ke Sekolah Menengah Atas Negeri 5 Bandar Lampung

pada tahun 2003-2006 dan pada tahun tersebut penulis diterima sebagai

mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Lampung melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB).

Selama menjadi mahasiswa UNILA, penulis pernah aktif dibeberapa

lebaga internal maupun eksternal kampus. Pada tahun 2007 mulai aktif

dilembaga internal kampus yaitu di Lembaga Himpunan Mahasiswa

Teknik Mesin (HIMATEM) dan lembaga eksternal kampus yaitu

lembaga Jurnalis Teknik (CREMONA).

Penulis pernah melakukan Kerja Praktek (KP) di PT. Perkebunan 7

Persero pada tahun 2010 dan akhir tahun 2011 penulis melakukan

penelitian di Laboratorium Material Jurusan Teknik Mesin Universitas

OPTIMISASI PARAMETER PELAPISAN CELUP

PANAS BAJA AISI 1020 DENGAN ALUMINIUM

Oleh

DEDE YUDO PRASONGKO

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Lampung

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2012

OPTIMISASI PARAMETER PELAPISAN CELUP

PANAS BAJA AISI 1020 DENGAN ALUMINIUM

(Skripsi)

Oleh

DEDE YUDO PRASONGKO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

DAFTAR GAMBAR

Gambar

Halaman

Gambar 3.1 Spesimen uji ………...11

Gambar 3.2 Aluminium 99% ………...12

Gambar 3.3 Larutan pembersih ………...12 Gambar 3.4 furnace ………...12

Gambar 3.5 Alat uji X-RD ………...13

Gambar 3.6 Alat uji SEM ………...13

Gambar 3.7 Komputer ………...13

Gambar 3.8 Jangka sorong ………...14

Gambar 3.9 Diagram alir ………...15

Gambar 4.1 M-File command matlab ………...24

Gambar 4.2 M-File command ketebalan ………...25

Gambar 4.3 Grafik penambahan ketebalanhot-dipping ………...25

Gambar 4.4 Optimisasi ketebalan ………...26

Gambar 4.5 Optimisasi ketebalan ………...26

Gambar 4.6 SEM pada specimen hasil hot-dipping pada suhu 700 °C selama 16 detik ………...27

Gambar 4.7 SEM pada specimen hasil hot-dipping pada suhu 750 °C selama 9 detik ………...28

Gambar 4.8 SEM pada specimen hasil hot-dipping pada suhu 800 °C selama 25 detik ………...29

Gambar 4.9 X-ray pola difraksi pada baja AISI 1020 yang dilapisi celup panas Al pada temperatur 700, 750, 800 °C ………...30

Gambar 4.10 (a) Plot linier data ketebalan lapisan terhadap waktu pencelupan dan (b) Plot parabolik data ketebalan lapisan terhadap waktu pencelupan pada suhu 700 °C ………...31

Gambar 4.11 (a) Plot linier data ketebalan lapisan terhadap waktu pencelupan dan (b) Plot parabolik data ketebalan lapisan terhadap waktu pencelupan pada suhu 750 °C ………...32

Gambar 4.12 (a) Plot linier data ketebalan lapisan terhadap waktu pencelupan dan (b) Plot parabolik data ketebalan lapisan terhadap waktu pencelupan pada suhu 800

DAFTAR ISI

Halaman DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ………1

1.2 Tujuan Penelitian ………2

1.3 Batasan Masalah ………2

1.4 Sistematika Penulisan Laporan. ………2

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Optimisasi ………4

2.2Response Surface Method(RSM) ………4

2.3 ProsesHot Dipping ………...7

2.4 Sifat mekanik ………8

2.4.1 Sifat kekerasan ………...9

2.4.2 Sifat ketangguhan (Impact) ………...9

2.4.3 Sifat kekasaran ………...9

2.5 Matlab ………...9

2.6 Aluminium ………...9

3.2 Alat dan Bahan Penelitian ………...11 3.3 Prosedur Kerja ………...14 3.3.1 Penentuan model percobaan ………...14 3.3.2 Persiapan benda uji ………...15 3.3.3 Pengolahan data ………...18 3.3.4 Diagram alir ………...19

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian ………...20 4.2 Perhitungan Optimisasi Dengan MATLAB ………...22 4.3 Pembahasan Optimisasi dan Lapisan Aluminium ………...26

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ………...35 5.2 Saran ………...35

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR PUSTAKA

Albert. 2009. Studi Respon Surface Methodology (RSM) Dalam Proses Pembuatan Botol Untuk Peningkatan Produktivitas Produk Botol Di CV. BOBOFOOD.UNSU. Medan.

Supriadi, Harnowo dan Joko Irwanto. 2008. Modul Praktikum Metrologi Industri. Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Indiarto, Dwi. 2009. Pengaruh Waktu Tahan Proses Waktu Hot Dipping Baja Karbon Rendah Terhadap Ketebalan Lapisan, Kekuatan Tarik Dan Harga Impak Dengan Bahan Pelapis Aluminium. Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta.

Material, Peer Group. 2008. Panduan Praktikum Pengujian Bahan Teknik Material Testing Laboratory.Universitas Lampung. Bandar Lampung. Nuryanti’, D, H, S. 2008.Metode Permikaan Respon Dan Aplikasinya Pada

Optimasi Eksperimen Kimia. Batan.

Rashmi, Nanda. 2008. DSP Architcture Optimization in Matlab/Simulink Environment. University Of California. California.

Rustagi, Jadig S. 1994.Optimization Tecniqust In Statistic. The Ohaio State Ubeversity colombus. Ohio.

Suharno, Bambang., Dimiyati, Rima., Arifin, Bustanul., dan Hajanto, Sri. 2007. Morfologi dan Karakteristik Lapisan Intermetalik AkibatDie Soldering Pada Permukaan Baja Cetakan (Dies) Dalam Proses Pengecoran Tekan Paduan Aluminium Silikon. Universitas Indonesia. Depok.

Ulfa, Lusttyah., Ade P, Sofyan., Vania S, Andini Nur., Angga, Yanuan. 2011. Sifat Mekanik Bahan. Institut teknologi Spuluh Surabaya. Surabaya.

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

Tabel 3.1Simbol factor ………...14

Tabel 3.2 range factor ………...15

Tabel 4.1 Nilai ketebalan lapisan hasilhot-dippingpada suhu 700° C ……...20

Tabel 4.2 Nilai ketebalan lapisan hasilhot-dippingpada suhu 750° C ……...21

Tabel 4.3 Nilai ketebalan lapisan hasilhot-dippingpada suhu 800°C ……...21

Tabel 4.4 tabel komposisi nilai respon ……...……...……...……...……...22

Tabel 4.5 Komposisi kimia specimen uji suhu 700 °C ……...……...……...27

Tabel 4.6 Komposisi kimia specimen uji suhu 750 °C ……...……...……...28

Judul Skripsi :Optimisasi Parameter Pelapisan Celup Panas Baja AISI 1020 Dengan Aluminium

Nama Mahasiswa :Dede Yudo Prasongko Nomor Pokok : 0615021055

Jurusan : Teknik Mesin FAkultas : Teknik

MENYETUJUI 1.Komisi Pembimbing

Dr. M. Badaruddin, Ph.D Drs. Sugiyanto, M.T. NIP. 197212111998031002 NIP. 195704111986101001

2. Ketua Jurusan Teknik Mesin

Harmen Burhanuddin, S.T.,M.T. NIP.196906202000031001

MENGESAHKAN

1. Tim Penguji

Ketua :Dr. M. Badaruddin, Ph.D ………

Sekertaris :Drs. Sugiayanto, M.T. ………

Penguji

Bukan Pembimbing :Harnowo Supriadi, S. T., M. T. ………

2. Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung

Dr. Ir. Lusmeilia Afriani, D.E.A NIP. 1965505101993032008

MOTTO

Tafsir Suroh Al-Baqarah ayat 153 153)Wahai orang-orang yang beriman!

Mohonlah p e r t o l o n g a n dengan sabar dan shalat; sesung-guhnya Allah SWT adalah beserta orang-orang yang sabar.

BISMILL

✄KHIROHM✄NIROKHIM

ENGIINER ITU DILIH✄T BUK✄N D✄RI ☎✄ ✆✄ HIDUPNY✄,

TETAPI DARI APA YANG DIA HASILKAN SEWAKTU HIDUP

KITA TIDAK TAU BILA BELUM DICOBA.. KITA BISA, HARUS BISA DAN PASTI BISA..

PERNYATAAN PENULIS

SKRIPSI INI DIBUAT SENDIRI OLEH PENULIS DAN BUKAN HASIL PLAGIAT SEBAGAIMANA DIATUR DALAM PASAL 44 PERATURAN AKADEMIK UNIVERSITAS LAMPUNG DENGAN SURAT KEPUTUSAN REKTOR No. 159/H26/PP/2010.

YANG MEMBUAT PERNYATAAN

DEDE YUDO PRASONGKO NPM. 0615021055

SANWACANA

Alhamdulillahhirobbilalamin….., Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT untuk semua anugrah dan karunia yang diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan LAporan Tugas Akhir ini.

Skripsi dengan judul “Optimisasi Parameter Pelapisan Celup Panas Baja AISI 1020

Dengan Aluminium” adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Teknik pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih yang tulus dan sedalam-dalamnya kepada :

1. Allah SWT, yang telah memberikan rizki, hidayah dan kesempatan untuk dapat melalui skripsi ini hingga selesai.

2. Bapak dan ibu, yang senantiasa mendukung dan mendoakanku dalam segala hal, meskipun penulis sering melakukan byk kesalahan tetapi mereka selalu mendukung tanpa pamrih dan selalu menyayangu apa adanya.

3. Mas eddy, mas yoga, dan adikku dema atas dukungannya dan doanya.

4. Bapak M. Badaruddin selaku pembimbing I, atas bantuannya membimbing penulis hingga dapat menyelesaikan skripsi.

5. Bapak sugiyanto selaku pembimbing II yang telah memberikan semangat kepada penulis untuk terus maju.

6. Bapak Harnowo Supriadi selaku dosen penguji yang telah banyak membantu dalam penelitian yang dialakukan oleh penulis.

9. Bapak Jorfri Sinaga yang telah memberikan banyak masukan.

10. Alfis Syarif bomber, yang telah banyak membantu dalam memotong grafik. 11. Wengki montok, ketut gelap, fiiul si pelompat pagar, memet lebai (persiba) atas

bantuan dan kekompakannya.

12. Teman-teman persiba yang selalu membuat motifasi satu sama lain untuk tidak mau kalah dalam setiap hal.

13. Lucki cahyadi yang telah membantu dalam pengabadian data.

14. Bambang tuwir, irsyad latah, hendi gagap yang selalu memberi masukan dalam penelitian penulis.

15. Sheila younita gendud yang tidak kenal lelah mendukung jiwa dan raga penulis dalam penelitian ini.

16. Teman-teman angkatan 2006 untuk semua masukan dan dukungannya. 17. Teman-teman angkatan 2007 untuk semua bantuan dan semangatnya. 18. Teman-teman angkatan 2008 untuk semua bantuan dan semangatnya.

19. Mas dadang dan mbak dewi yang telah membantu banyak dalam kepengurusan administrasi.

Judul Skripsi :Optimisasi Parameter Pelapisan Celup Panas Baja AISI 1020 Dengan Aluminium

Nama Mahasiswa :Dede Yudo Prasongko

Nomor Pokok : 0615021055

Jurusan : Teknik Mesin

FAkultas : Teknik

MENYETUJUI 1.Komisi Pembimbing

Dr. M. Badaruddin, Ph.D Drs. Sugiyanto, M.T. NIP. 197212111998031002 NIP. 195704111986101001

2. Ketua Jurusan Teknik Mesin

Harmen Burhanuddin, S.T.,M.T. NIP.196906202000031001

MENGESAHKAN

1. Tim Penguji

Ketua :Dr. M. Badaruddin, Ph.D ………

Sekertaris :Drs. Sugiayanto, M.T. ………

Penguji

Bukan Pembimbing :Harnowo Supriadi, S. T., M. T. ………

2. Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung

Dr. Ir. Lusmeilia Afriani, D.E.A NIP. 1965505101993032008

MOTTO

Tafsir Suroh Al-Baqarah ayat 153 153)Wahai orang-orang yang beriman!

Mohonlah p e r t o l o n g a n dengan sabar dan shalat; sesung-guhnya Allah SWT adalah beserta orang-orang yang sabar.

BISMILL

✄KHIROHM✄NIROKHIM

ENGIINER ITU DILIH✄T BUK✄N D✄RI ☎✄ ✆✄ HIDUPNY✄,

TETAPI DARI APA YANG DIA HASILKAN SEWAKTU HIDUP

KITA TIDAK TAU BILA BELUM DICOBA.. KITA BISA, HARUS BISA DAN PASTI BISA..

SEMANGAT .SEMANGAT SEMANGAT !!!

PERNYATAAN PENULIS

SKRIPSI INI DIBUAT SENDIRI OLEH PENULIS DAN BUKAN HASIL PLAGIAT SEBAGAIMANA DIATUR DALAM PASAL 44 PERATURAN AKADEMIK UNIVERSITAS LAMPUNG DENGAN SURAT KEPUTUSAN REKTOR No. 159/H26/PP/2010.

YANG MEMBUAT PERNYATAAN

DEDE YUDO PRASONGKO NPM. 0615021055

SANWACANA

Alhamdulillahhirobbilalamin….., Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah

SWT untuk semua anugrah dan karunia yang diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan LAporan Tugas Akhir ini.

Skripsi dengan judul “Optimisasi Parameter Pelapisan Celup Panas Baja AISI 1020 Dengan Aluminium” adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih yang tulus dan sedalam-dalamnya kepada :

1. Allah SWT, yang telah memberikan rizki, hidayah dan kesempatan untuk dapat melalui skripsi ini hingga selesai.

2. Bapak dan ibu, yang senantiasa mendukung dan mendoakanku dalam segala hal, meskipun penulis sering melakukan byk kesalahan tetapi mereka selalu mendukung tanpa pamrih dan selalu menyayangu apa adanya.

3. Mas eddy, mas yoga, dan adikku dema atas dukungannya dan doanya.

4. Bapak M. Badaruddin selaku pembimbing I, atas bantuannya membimbing penulis hingga dapat menyelesaikan skripsi.

5. Bapak sugiyanto selaku pembimbing II yang telah memberikan semangat kepada penulis untuk terus maju.

6. Bapak Harnowo Supriadi selaku dosen penguji yang telah banyak membantu dalam penelitian yang dialakukan oleh penulis.

7. Ibu Novri Tanti yang telah memberi banyak masukan mengenai skripsi. 8. Bapak Gusri yang telah memberi banyak nasihat.

2

9. Bapak Jorfri Sinaga yang telah memberikan banyak masukan.

10. Alfis Syarif bomber, yang telah banyak membantu dalam memotong grafik. 11. Wengki montok, ketut gelap, fiiul si pelompat pagar, memet lebai (persiba) atas

bantuan dan kekompakannya.

12. Teman-teman persiba yang selalu membuat motifasi satu sama lain untuk tidak mau kalah dalam setiap hal.

13. Lucki cahyadi yang telah membantu dalam pengabadian data.

14. Bambang tuwir, irsyad latah, hendi gagap yang selalu memberi masukan dalam penelitian penulis.

15. Sheila younita gendud yang tidak kenal lelah mendukung jiwa dan raga penulis dalam penelitian ini.

16. Teman-teman angkatan 2006 untuk semua masukan dan dukungannya. 17. Teman-teman angkatan 2007 untuk semua bantuan dan semangatnya. 18. Teman-teman angkatan 2008 untuk semua bantuan dan semangatnya.

19. Mas dadang dan mbak dewi yang telah membantu banyak dalam kepengurusan administrasi.