commit to user 16
Gambar 3.9. Alat Uji Keras Vickers Peralatan pendukung pengujian flame hardening :
a. Flow meter, untuk mengukur konsumsi gas oksigen dan asetilen. b. Belt, untuk mentransmisi gerak motor listrik untuk memutar power screw.
c. Bak , menampung air pendingin sebelum dan sesudah digunakan. d. Gerinda potong, untuk memotong plat baja dan spesimen.
e. Pematik api, untuk menyalakan api pada torch pemanas.
Gambar 3.10. Alat pendukung pengujian automatic flame hardening
3.4 Parameter
Parameter proses flame surface hardening yang dibuat tetap adalah: a. Tekanan kerja gas oksigen sebesar 5 kgcm
2
b. Tekanan kerja gas asetilen sebesar 2,5 kgcm
2
c. Jarak torch pemanas dengan spesimen sebesar 5 mm d. Jenis nyala api pada torch pemanas adalah karburasi
e. Debit air pendingin adalah 1000 ccmenit a
b
c d
e
commit to user 17
Sedangkan parameter yang diubah-ubah adalah : a. Kecepatan putar poros.
b. Kecepatan gerak torch pemanas.
Gambar 3.11. Panjang nyala karburasi
3.5 Pelaksanaan Penelitian
3.5.1 Tahap Persiapan.
1. Pembuatan spesimen dari baja poros dengan dimensi :
Ø 3
100
Gambar 3.12. Dimensi Spesimen satuan dalam milimeter. 2. Melakukan proses annealing dengan urutan sebagai berikut :
a. Memasukkan spesimen kedalam furnace pemanas. b. Memanaskan spesimen sampai temperatur 850
C. c. Setelah temperatur mencapai 850
C, maka spesimen ditahan selama 30 menit dengan temperatur konstan.
d. Setelah 30 menit, mematikan furnace dan menunggumendinginkan spesimen di dalam furnace sampai
temperaturnya rendah ± 300 C
e. Mengeluarkan spesimen dari dalam tungku. 3. Mengukur specimen dengan alat uji keras vickers.
4. Persiapan dan pemasangan seluruh alat ukur yang digunakan dalam pengujian, seperti: inverter, dan alat pendukung lainnya.
7 mm 50 mm
250 mm
commit to user 18
Gambar 13. Laju pendinginan spesimen di dalam furnace
3.5.2 Tahap Pengambilan Data.
Tahap pengujianpengambilan data terdiri dari : 1. Memasang spesimen pada spindel.
2. Membuka katup tabung gas asetilen dengan tekanan kerja 2,5 kgcm
2
. 3. Membuka katup tabung oksigen dengan tekanan kerja sebesar 5 kgcm
2
. 4. Menyalakan torch pemanas dengan nyala api karburasi.
5. Menghidupkan inverter untuk menggerakkan motor, mengatur kecepatan putar poros 0,37rpm dan kecepatan gerak torch 4mmmenit.
6. Frekuensi pada inverter di-nolkan hingga motor listrik berhenti berputar. 7. Torch pemanas dan nozzle pendingin dimatikan kemudian dikembalikan
posisinya seperti semula. 8. Mengulangi langkah 1 – 8 dengan variasi sebagai berikut :
Tabel 3.1 Parameter yang digunakan No
Kecepatan putar poros
Kecepatan gerak Torch
1 0,37 rpm
4 mmmenit 2
0,75 rpm 4 mmmenit
3 1,15 rpm
4 mmmenit 4
0,37 rpm 8 mmmenit
5 0,75 rpm
8 mmmenit 6
1,15 rpm 8 mmmenit
9. Melakukan uji keras mikro vickers pada spesimen setelah dilakukan proses flame hardening.
100 200
300 400
500 600
700 800
900 1000
0 0,5 1 1,5 2 2,5
3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5
7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
waktu h te
m pe
ra tur
commit to user 19
3.6 Teknik Analisis Data
Dari data yang telah diperoleh, selanjutnya dapat dilakukan analisis data yaitu dengan melakukan perhitungan terhadap besarnya kekerasan spesimen
dan struktur mikro spesimen setelah mengalami preoses flame hardening.
3.7 Cara Penafsiran dan Penyimpulan Hasil Penelitian
Dari data-data yang diperoleh, selanjutnya dapat dilakukan analisis terhadap nilai kekerasan yang dihasilkan sebelum dan sesudah peroses
berlangsung. Nilai kekerasan dan struktur mikro material hasil pengujian ini diambil yang terbaik, sehingga akan didapatkan variasi percobaan flame
hardening yang menghasilkan nilai kekerasan optimal untuk spesimen.
3.8 Diagram Alir Penelitian
Mulai
Pengadaan bahan baja poros AISI 4140
Pemotongan spesimen dengan dimensi : P =100 mm
D = 30 mm Pengujian komposisi kimia
A
commit to user 20
Gambar 3.14. Diagram alir penelitian
A
Proses Annealing
Pengujian kekerasan vikers dan pengujian struktur mikro
Proses flame hardening Variasi kecepatan putar poros:0,37 rpm, 0,75 rpm, 1,15 rpm.
Variasi kecepatan torch:4 mmmenit, 8 mm menit.
Pengujian kekerasan vikers dan pengujian struktur mikro
Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan dan Saran
Selesai
commit to user 21
BAB IV
DATA DAN ANALISA
4.1 Raw Material
Komposisi raw material dari hasil pengujian komposisi kimia
ditunjukkan pada Tabel 4.1. Berdasarkan dari hasil uji komposisi yang telah
dilakukan, spesimen uji termasuk jenis baja karbon medium dengan kandungan karbon 0,401 . Jenis baja karbon ini dapat dikeraskan secara langsung sehingga
proses perlakuan flame hardening dapat diaplikasikan pada bahan ini.
Tabel 4.1 Komposisi Unsur Spesimen
Unsur Kandungan Unsur
Kandungan
Fe 97.0
Co 0.0111
C 0.401
Cu 0.179
Si 0.259
Nb 0.0111
Mn 0.664
Ti 0.0065
P 0.005
V 0.0194
S 0.0169
W 0.0732
Cr 0.885
Pb 0.010
Mo 0.174
Ca 0.0015
Ni 0.213
Zr 0.0042
Al 0.0304
- -
Dari uji keras mikro vickers, nilai kekerasan raw material sebelum dan sesudah anil ditunjukkan dengan Gambar 4.1. Dari Gambar 4.1 dapat dilihat
bahwa nilai kekerasan rata-rata dari raw material adalah 308 HV setelah dilakukan proses anil turun menjadi 191 HV. Penurunan kekerasan ini disebabkan
commit to user 22
karena proses full anneal. Proses full anneal adalah suatu proses yang bertujuan untuk mengembalikan sifat material seperti semula, sehingga pengaruh deformasi
plastis menjadi hilang dan kekerasan material menjadi turun.
Gambar 4.1. Grafik hubungan kekerasan terhadap posisi pengujian pada raw material
Struktur mikro raw material sebelum dan sesudah anil dapat ditunjukkan pada gambar 4.2. Raw material mempunyai fasa perlit yang halus yang
ditunjukkan Gambar 4.2. Setelah mengalami proses full anneal struktur mikronya berubah menjadi perlit. Struktur perlit yang terbentuk berukuran lebih besar atau
biasa disebut perlit kasar coarse perlite, hal ini terjadi karena full anneal proses pendinginannya sangat lambat.
a Raw material b setelah anil Gambar 4.2. Struktur mikro raw material sebelum dan sesudah anil
200 µm 200 µm
Perlit halus perlit
ferrit
50 100
150 200
250 300
350
0 0.5 1 1.5 2
2.5 3 3.5
4 4.5 5
5.5 6 6.5
jarak pengujian mm k
e k
e ra
s a
n HV
raw anil
commit to user 23
Besar butir austenit akan menentukan besar butir setelah pendinginan. Proses pendinginan yang sangat lambat akan menyebabkan terjadinya transformasi fasa
austenit menjadi fasa perlit. Kondisi tersebut menyebabkan terbentuknya besar butir yang kasar. Perlit dapat ditunjukkan berupa bagian yang gelap, sedangkan
bagian yang terang adalah ferrit.
4.2 Pengaruh kecepatan putar poros terhadap kekerasan permukaan.