Metoda Tempat dan Waktu Diagram Alir Penelitian

46

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metoda

Perhitungan metoda penelitian pada Screw Konveyor dengan bahan stainless steel 304 menggunakan metoda pengujian komposisi, pengujian kekerasan dengan alat Brinell Tester dan metoda pengujian keausan dengan alat uji Pin On Disk.

3.2 Tempat dan Waktu

Penelitian ini dilaksanakan sejak tanggal 14 Desember 2015 pengesahan usulan oleh pengelolah program studi sampai dinyatakan selesai yang direncanakan berlangsung selama ± 3 bulan. Tempat pelaksanaan penelitian yaitu di Laboratorium Ilmu logam FisikProgram Sarjana Teknik Mesin dan di Laboratorium Noise and Vibration Research, Fakultas Teknik Mesin,Universitas Sumatera Utara, Medan. 3.3 Bahan dan Alat 3.3.1 Bahan Pengujian

1. Pelat

Stainless Steel 304 Dalam penelitian ini, bahan penelitian yang digunakan adalah stainless steel 304 ukuranØ 100 mm x 6 mmberbentuk disc piringan untuk pengujian keausan dan bentuk persegi 50 mm x 80 mm untuk pengujian kekerasan Hardness. Pelat stainless steel 304 ini biasanya digunakan untuk conveyor yang mengangkut bahan – bahan yang harus di jaga keseterilannya, karena stainless steel 304 tidak mudah mengalami korosi yang dapat mengotori bahan yang di angkut. Universitas Sumatera Utara 47 Gambar 3.1 Lembaran Plat Stainless Steel 304 Gambar 3.2 Spesimen pengujian keausan Gambar 3.3 Spesimen pengujian kekerasan

3.3.2 Alat Pengujian

1. Las Plasma

Las plasma digunakan untuk memotong pelat lembaran yang kekerasannya sangat tinggi agar menjadi bentuk yang diinginkan. Universitas Sumatera Utara 48 Gambar 3.4Las Plasma

2. Gerinda

Penggunan gerinda tangan dilakukan untuk memperhalus permukaan benda yang telah dipotong melalui Las Plasma. Gambar 3.5Gerinda Tangan

3. Mesin Bor

Mesin Bor digunakan untuk melubangi bagian tengah centre pelat pengujian. Universitas Sumatera Utara 49 Gambar 3.6Mesin Bor

4. Kunci Ring Pas

Digunakan untuk penyetelan baut dan mur pada alat uji Pin On Disk. Gambar 3.7Kunci Pas

5. Timbangan Digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang pelat pengujian, alat ini digunakan saat akan dilakukan pengujian keausan. Universitas Sumatera Utara 50 Gambar 3.8Timbangan Digital

6. Stopwatch

Stopwatch adalah alat untuk menghitung waktu. Penggunaan alat ini digunakan untuk pengujian Pin on Disk. Gambar 3.9 Stopwatch

7. Jangka Sorong

Jangka sorong ini digunakan pada saat penelitian Pin On Disk, untuk menghitung besarnya diameter pengujian goresan. Universitas Sumatera Utara 51 Gambar 3.10 Jangka Sorong

8. Kertas Pasir

Pemolesan menggunakan kertas pasir pada bahan pengujian. Kertas pasir sendiri mempunyai jenis berbeda permukaan kekasarannya,mulai dari 80,100,120,150,180,240,400,500,1000 dan seterusnya.. Gambar 3.11 Kertas Pasir

9. Mesin Polish Polishing Machine

Pemolesan bertujuan untuk memperoleh permukaan sampel yang halus, bebas goresan dan mengkilap seperti cermin dan menghilangkan ketidakteraturan sampel. Permukaan sampel yang akan diamati dibawah mikroskop harus benar-benar rata. Mesin Polish yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.2. Universitas Sumatera Utara 52 Spesifikasi Mesin Polish • Merk : BUEHLER LTD • Buatan : Illinois, USA. • Volts : 220 • Hz : 50 • PH : 1 • Cat. No : 46 – 1583 – CCC • Ser. No : 300 – CCC –V – 1442VD Gambar 3.12 Mesin Polish 10.Alat Uji Kekerasan A. Brinell Hardness Tester Pengujian kekerasan dengan metode Brinnel bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja identor yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut spesimen.Idealnya, pengujian Brinnel diperuntukan untuk material yang memiliki permukaan yang kasar dengan uji kekuatan berkisar 500-3000 kgf.Identor Bola baja biasanya telah dikeraskan dan diplating ataupun terbuat dari bahan Karbida Tungsten . Universitas Sumatera Utara 53 Spesifiakasi Alat Uji Kekerasan Brinell : Merk : TORSEE Buatan : Tokyo, Japan Type : BH – 3CF Cap : 3000 kg Mfg. No : 2169 Date : 1992 – 10 Gambar 3.13Brinell Hardness Tester

11. Alat Uji Keausan A. Pin On Disk

Cara kerjanya dimana plat yang berbentuk piringan diikat pada coupling gearbox. Struktur alat uji Pin On Diskterdiri dari satu unit motor dynamo yang terhubung pada gearboxdengan menggunakan pulley dan v-beltserta tiang penyangga penggores yang tepat berada diatas coupling gearbox dapat dilihat pada Gambar 3.14. Spesifikasi Pin On Disk: 1. Motor Daya motor : 1 Hp Voltage : 380 Volt50 Hz3 Phase Universitas Sumatera Utara 54 Putaran Motor : 1420 rpm Frekuensi : 50 Hz Sabuk-V : A-32 Mitsuboshi Gearbox Putaran Gearbox : 1 : 24 Diameter Puli Gearbox : 3,5” inch Putaran Ouput : 50 Rpm Gambar 3.14 Alat uji Keausan Pin On Disk

12. Alat Uji Metallography

Alat uji metallografi yang digunakan adalah Mikroskop Optik.Alat ini digunakan untuk mengetahui mikrostruktur dari suatu material. Namun disini pengujian yang dilakukan bukan melihat struktur material tetapi digunakan untuk mengukur lebar dan kedalam jejak pin pada pengujian Keausan. Alat pengujian ini mampu memperbesar suatu objek 200 kali pembesaran, namun pada pengujian kali ini hanya menggunakan pembesaran 50 kali untuk lebar spesimen dan Universitas Sumatera Utara 55 100 kali pembesaran untuk kedalamannya. Mikroskop optik dapat di lihat pada Gambar 3.15. Gambar 3.15 Mikroskop Optik

3.4 Prosedur Penelitian

1. Pengujian Komposisi

Pengujian komposisi ini merupakan hal yang harus dilakukan sebelum melakukan pengujian kekerasan dan pengujian keausan.Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan unsur – unsur kimia yang terkandung pada plat stainless steel 304.Pengujian ini dilakukan di Leboratorium Teknik Mesin Universitas Negeri Medan.

2. Pengujian Kekerasan

Hardness Test Pengujian Kekerasan bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material.Pengujian ini dilakukan dibeberapa titik yang di indentasi, yaitu 3 titik indentasi. Pengujian Kekerasan pada bahan plat Stainless steel304 menggunakan metode Brinnel Hardness Testdan dilakukan di Laboratorium Ilmu Logam Teknik Mesin USU. Adapun prosedur yang dilakukan yang dilakukan pada pengujian kekerasan hardness adalah sebagai berikut : 1. Dipersiapkan plat spesimen untuk uji kekerasan. Universitas Sumatera Utara 56 2. Selanjutnya pelat dilakukan proses polishinh dengan menggunakan kertas pasir dengan variasi nomor 600, 800, dan 1000. 3. Kemudian pelat spesimen di polish dengan menggunakan mesin polish. 4. Setelah selesai di polish, kemudian pelat di uji kekerasannya dengan menyiapkan landasan spesimen. 5. Kemudian letakkan spesimen diatas landasan pada mesin Brinnel Hardness Tester . 6. Bola Baja sebagai penetrator di set pada titik yang akan diuji dengan kondisi bersinggungan bola baja hanya menyentuh pelat. 7. Kemudian diberi bebann dengan menggunakan hande 1500 kg dan tahan selama 15 detik. 8. Setelah 15 detik, katup pembuka dibuka dengan perlahan. 9. Diameter indentasijejak bola diukur dengan menggunakan teropong. 10. Diameter yang diperoleh dikonversikan dengan nilai diameter dan beban dalam hal ini beban 1500 kg. 11. Ulangi langkah-langkah diatas untuk pengujian selanjutntya.

3. Pengujian Keausan

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui laju keausan pada pelat Stainless steel 304. Dalam pengujian ini alat yang digunakan adalah alat uji keausan dengan menggunakan standar ASTM G99-04 tipe Pin on Disk. Pengujian ini dilakukan di Laboratoriium Noise and Vibration Research Pogram Magister Teknik Mesin USU. Adapun prosedur yang dilakukan untuk pengujian keausan wear test adalah sebagai berikut : 1. Persiapkan seluruh kelengkapan seperti kunci ring pas, timbangan digital,stopwatch dan spesimen. 2. Timbang spesimen menggunakan timbangan digital dan catat nilainya. 3. Kemudian setel panjang lengan penggores dengan mengendurkan baut dengan menggunakan kunci ring pas sesuai besar kecilnya spesimen. Universitas Sumatera Utara 57 4. Berikan variasi beban yang diinginkan dalam hal ini anak timbangan kuningan sebagai pemberatbeban yakni beban 0.5 kg, 1 kg, 1,5 kg, 2 kg, 2,5 kg dan 3 kg dengan putaran konstan 50 rpm. 5. Kemudian nyalakan listrik pada kotak panel dan atur waktu pengujian selama 15 menit tiap spesimen. 6. Setelah 15 menit pengujian, timbang dan catat hasil pengurangan akibat goresan dari pin penggores. 7. Lakukan Percobaan pada beban 1 kg, 1,5kg, 2 kg, 2,5 kg dan 3 kg dengan langkah kerja yang sama pula.

4. Pengujian Metallografi

Metallografy Test Pengujian metallography ini digunakan untuk melihat mikrostruktur yang ada dipermukaan spesimen.Namun pada kali ini alat ini hanya digunakan untuk mengukur lebar dan kedalaman indentasi saat pengujian keausanPin on Disk. Pengujian ini menggunakan Reflected Metallurgical Microscope dengan tipe Rax Vision No. 54591, MM-10 A, 230 V-50Hz, dan dilakukan dengan di Laboratorium Ilmu Logam Teknik Mesin USU. Adapun prosedur yang dilakukan untuk pengujian metallografi metallography test adalah sebagai berikut : 1. Dipersiapkan spesimen untuk mengukur kedalaman gesekan 2. Kemudian letakkan spesimen diatas meja mikroskop 3. Dengan menggunakan software metallography di komputer dapat diukur kedalaman dan lebar goresan saat pengujian pin on disk. 4. Lakukan langkah diatas untuk spesimen berikutnya. Universitas Sumatera Utara 58

3.5 Diagram Alir Penelitian

4 5 6 BAB IV Studi Kepustakaan Observasi Lapangan Penyiapan spesimen Lakukan Pengujian Selesai Rancang Bangun Ulang Mesin Pin On Disk Menghitung laju Keausan Eksperimen Ψ P dan Laju Keausan Teori Ψ T Pengujian Komposisi, Pengujian Kekerasan, Pengujian Pin On Disk, Pengujian Metallography Data Menghitung Nilai BHN Selisih Ψ T dan Ψ P ≤ 0,1 Analisa data Kesimpulan Mulai Universitas Sumatera Utara 59

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian Kompoisi

Hasil Pengujian komposisi kimia material uji yang di lakukan di LaboratoriumWorkshop Teknik Mesin Universitas Negeri Medan, dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Komposisi Kimia Material Uji Komposisi kimia Fe 67,0 C 0.0432 Si 0,345 Mn 3,35 P 0.0414 Cr 20,2 Mo 0.373 Ni 10,4 Al 0.0111 Co 0.142 Cu 0.0379 Ti 0.0097 V 0.0983 W 0.0201 Pb 0.0126 Dari Tabel diatas dapat dilihat komposisi kimia material uji, maka dengan mengetahui nilai dari komposisi kimia dapat diketahui klasifikasi material adalah stainless steel 304 Standart ST 52.0S Grade 1.0421 yang memiliki sifat tahan terhadap korosi, tahan terhadap panas, tahan terhadap suhu tinggi Royen, 2015. Adapun karakteristik stainless steel 304 yaitu: Royen, 2015. 1. Tahan terhadap karat baik yang bersifat oksidatif maupun ketika terkena material yang mengandung bahan kromium. 2. Bisa dibentuk dengan lebih mudah dan mempunyai sifat las yang lebih kuat. 3. Merupakan baja yang sangat tangguh dan bisa bekerja untuk suhu yang lebih rendah. 4. Mudah dibersihkan dan tidak mudah menimbulkan noda. Universitas Sumatera Utara