OPTIMASI BUKAAN KATUP AIR OPTIMAL PADA PROSES FLAME HARDENING UNTUK MENDAPATKAN KEKERASAN SPROCKET YANG MERATA.

TUGAS AKHIR
BIDANG TEKNIK PRODUKSI PEMBENTUKAN DAN MATERIAL

OPTIMASI BUKAAN KATUP AIR OPTIMAL PADA PROSES
FLAME HARDENING UNTUK MENDAPATKAN KEKERASAN
SPROCKET YANG MERATA

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan
Pendidikan Tahap Sarjana

Oleh:

ULIL AMRI
NBP : 07 171 014

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG, 2012

DAFTAR ISI

Hal
PENETAPAN TUGAS AKHIR
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK ......................................................................................................

i

KATA PENGANTAR .....................................................................................

ii

DAFTAR ISI ....................................................................................................

iv

DAFTAR TABEL ..........................................................................................

vi

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................

vii

BAB I.

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang ......................................................................................

1

1.2.Tujuan Penelitian .................................................................................

2

1.3.Manfaat Penelitian ...............................................................................

2

1.4.Batasan Masalah...................................................................................

2

1.5.Sistematika Penulisan ..........................................................................

2

BAB II.

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Baja SAE 1045 ..................................................................................

4

2.2. Flame Hardening ..............................................................................

5

2.3. Kedalaman Kekerasan .......................................................................

6

BAB III. METODOLOGI
3.1

Skema Penelitian ...............................................................................

8

3.2. Prosedur Penelitian............................................................................

10

3.2.1

Studi literatur.........................................................................

10

3.2.2

Pembuatan Alat Uji Flame Hardening ..................................

10

3.2.3

Persiapan Sprocket ................................................................

12

3.2.4

Pengujian Kekerasan .............................................................

13

3.2.5

Pengujian Metalografi ...........................................................

14

3.2.6

Proses Annealing ...................................................................

17

3.2.7

Pengujian Flame Hardening .................................................

17

iv

BAB IV.

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1

Apparatus Uji Flame Hardening.......................................................

19

4.2

Hasil Pengujian Kekerasan ...............................................................

20

4.2.1 Pengujian Kekerasan pada Batang Gigi Sprocket ....................

20

4.2.2 Pengujian Kekerasan pada Akar Gigi Sprocket .......................

27

Karakteristik Struktur Mikro .............................................................

33

4.3.1 Struktur Mikro pada Akar Gigi Sprocket .................................

33

4.3.2 Struktur Mikro pada Batang Gigi Sprocket ..............................

39

4.3

BAB V.

PENUTUP

5.1 Kesimpulan ........................................................................................

51

5.2 Saran ..................................................................................................

51

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

v

ABSTRAK

Kekuatan baja karbon biasanya seragam dari bagian permukaan sampai interiornya.
Namun untuk keperluan komponen mekanik dengan beban dinamik dan berat seperti
sprocket, diperlukan sifat yang berlawanan antara bagian permukaan dan interior
yakni keras di permukaan tetapi relatif ulet pada interiornya. Untuk mendapatkan
sifat mekanik unik tersebut maka pada material tersebut perlu dilakukan suatu

treatment tambahan, salah satunya flame hardening. Flame hardening merupakan
suatu metode pengerasan permukaan material dengan memanfaatkan nyala api oxyastelin atau oxy-propane lalu dilakukan pendinginan cepat pada permukaan material
tersebut dengan menggunakan media pendingin air.
Pada penelitian ini dilakukan proses pembuatan apparatus flame hardening dan
pengujian flame hardening terhadap sprocket sepeda motor komersil dengan
parameter variasi bukaan katup air dengan pemanasan selama 3 menit, kecepatan
motor dan jarak flame head dengan sprocket pada 100 rpm dan 5 mm. Kemudian
dilakukan pengujian kekerasan menggunakan Shimadzu Rockwell Hardness Tester
dan pemeriksaan strukturmikro menggunakan mikroskop optik Jenco terhadap
sprocket setelah flame hardening.
Dari hasil pengujian kekerasan yang dilakukan terhadap sprocket, proses flame
hardening telah memberikan peningkatan kekerasan yang cukup signifikan pada
batang gigi dan akar gigi sprocket. Namun, nilai yang didapatkan masih berada di
bawah kekerasan sprocket pabrikan. Hasil yang tidak jauh berbeda juga terlihat
pada pengamatan struktur mikro antara sprocket setelah flame hardening dengan
sprocket pabrikan. Hasil penelitian ini menunjukkan Flame hardening yang
dilakukan cukup sukses namun hasil yang diberikan masih sedikit di bawah nilai
sprocket pabrikan.

Kata Kunci : Flame Hardening, Struktur mikro

i

Tugas Akhir

Pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Kekuatan baja karbon dipengaruhi oleh kadar karbon yang dimilikinya. Biasanya sifat
ini seragam dari bagian permukaan sampai interior material. Namun untuk keperluan
komponen mekanik dengan beban dinamik dan berat seperti sprocket dan roda gigi
diperlukan sifat yang berlawanan antara bagian permukaan dan interior yakni keras di
permukaan tetapi relatif ulet pada interiornya. Untuk mendapatkan sifat mekanik unik
tersebut maka pada material tersebut perlu dilakukan suatu treatment tambahan, salah
satunya flame hardening.
Flame hardening merupakan salah satu proses pengerasan permukaan (surface
treatment) dengan pemanasan objek dengan nyala api (oxy-acetylen atau oxypropena) lalu didinginkan cepat dengan menggunakan air atau oli [1]. Proses ini telah
banyak diaplikasikan di berbagai bidang otomotif dimana salah satu contoh
produknya adalah sprocket sepeda motor. Proses ini mampu meningkatkan kekerasan
pada permukaan sprocket, yang berinteraksi/bergesekan langsung dengan rantai.
Apabila sprocket tidak memiliki kekerasan yang baik pada permukaannya, maka
sprocket tersebut akan cepat aus dan mengakibatkan umur pakai sprocket lebih
singkat.
Kenyataannya, sprocket yang beredar di pasaran memiliki tingkat kualitas yang
berbeda-beda. Produk kualitas nomor 1 yang paling mahal memuat spesifikasi produk
yang cukup jelas, sedangkan kualitas dibawahnya seringkali tidak mencantumkan
spesifikasi teknis tersebut.
Penelitian ini membuat apparatus flame hardening skala laboratorium dan akan
menguji karakteristik apparatus dalam sudut pandang bukaan nosel air yang optimum
untuk mendapatkan karakteristik yang mendekati sprocket kualitas nomor 1.

Ulil Amri (07 171 014)

1

Tugas Akhir

1.2

Pendahuluan

Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1.

Membuat apparatus flame hardening.

2.

Mendapatkan bukaan katup optimum pada proses flame hardening yang
menghasilkan kekerasan tertinggi dan merata pada sprocket.

1.3

Manfaat

Salah satu manfaat penelitian ini adalah terbentuknya sebuah apparatus flame
hardening yang dapat dimanfaatkan untuk praktikum penunjang proses belajar
mengajar di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Andalas.
1.4

Batasan Masalah

Untuk lebih memfokuskan penelitian, maka penelitian ini dibatasi oleh beberapa hal,
diantaranya adalah proses flame hardening yang dilakukan adalah pemanasan selama
3 menit dan didinginkan dengan media air. Kecepatan motor dan jarak flame head
dengan sprocket diatur konstan pada 100 rpm dan 5 mm.
1.5

Sistematika Penulisan

Laporan tugas akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut :
Bab I Pendahuluan, Bab II Tinjauan Pustaka, Bab III Metodologi Penelitian, Bab IV
Hasil dan Pembahasan, Bab V Penutup.
Bab I Pendahuluan, menjelaskan mengenai latar belakang masalah, tujuan, batasan
masalah dan sistematika penulisan.
Bab II Tinjauan Pustaka, menjelaskan mengenai Baja SAE 1045 dan teori
pendukung penelitian.
Bab III Metodologi Penelitian, menjelaskan prosedur pengujian, spesimen dan
peralatan pengujian.
Bab IV Hasil dan Pembahasan, memaparkan tentang apparatus flame hardening dan
data pengujian kekerasan serta struktur mikro dari spesimen uji.
Ulil Amri (07 171 014)

2

Tugas Akhir

Pendahuluan

Bab V Kesimpulan dan Saran, merumuskan inti sari penelitian dan saran-saran yang
direkomendasikan berdasarkan pengalaman di lapangan untuk perbaikan proses
pengujian selanjutnya.

Ulil Amri (07 171 014)

3