Unjuk kerja elektroplating krom pada plat baja - USD Repository

  

CHROM ELECTROPLATING PERFORMANCE

ON STEEL PLATE

FINAL PROJECT

  As partial fulfillment of requirement To obtain the sarjana teknik degree

  In Mechanical Engineering

  

By:

Student Number: 065214018

Wahyu Wijayanto

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

  

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2011

UNJUK KERJA ELEKTROPLATING KROM PADA PLAT BAJA

  Untuk memenuhi persyaratan Mencapai derajat sarjana S-1

  Disusun Oleh : Wahyu Wijayanto Nomor Induk Mahasiswa : 065214018 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2011

  MOTTO

 TIDAK ADA USAHA YANG TIDAK BERHASIL TANPA

PERSETUJUAN ATAU IZIN DARI TUHAN

 PENGALAMAN ADALAH GURU YANG PALING

BERHARGA  KEGAGALAN ADALAH KEBERHASILAN YANG TERTUNDA  HIDUP ADALAH PERJUANGAN DAN TANTANGAN

  

INTISARI

  Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pelapisan krom pada baja yaitu pengaruh terhadap ketahanan korosi akibat air laut. Manfaat yang diperoleh adalah meningkatnya ketahanan suatu logam dari serangan korosi sehingga logam tidak mudah rusak.

  Tindakan yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi, pembuatan benda uji, elektroplating, pengujian pada air laut, uji tarik, dan uji struktur mikro. Setelah benda uji atau spesimen dibuat, dilakukan pelapisan dengan krom dengan melewati tahap-tahap elektroplating untuk mendapatkan hasil pelapisan terbaik. Jenis pengujian selanjutnya adalah uji pencelupan air laut selama 4 bulan, uji tarik setiap bulan, terakhir adalah pengambilan gambar struktur mikro.

  Hasil penelitian menunjukkan bahwa pelapisan krom pada logam meningkatkan ketahanan dari serangan korosi. Spesimen plat baja yang tidak dilapisi krom mengalami korosi setelah dicelup air laut selama 4 bulan. Korosi terlihat jelas merusak permukaan plat baja. Pada plat baja dengan lapisan krom korosi sangat sedikit sehingga tidak tampak kerusakan yang terjadi. Setelah 4 bulan pengujian, tegangan dan ketebalan plat baja tanpa lapisan krom terus turun.

  2 Tegangan plat baja tanpa lapisan krom turun sebanyak 1,45 kg/mm , sedangkan

  2

  plat baja dengan lapisan krom hanya turun 0,63 kg/mm . Plat baja tanpa lapisan krom yang semula setebal 1,5 mm menjadi 1,42 mm di bulan 4. Sedangkan pada plat baja dengan lapisan krom tidak terjadi penurunan ketebalan. Kata kunci: elektroplating, korosi, krom, uji tarik.

  

ABSTRACT

  The purpose of this research is to know the influence of chrom plating in protecting metal from the sea water. The aim of the electroplating is to increase corrosion from sea water, so the metal cannot be easily damaged.

  The actions that have done in this experiment were the making of the experiment object, electroplating, the examining in the sea water, the tensile testing, and the micro structure examining. After the specimens was made, the chrom plating was done to them. The next examining was the immersion examining in the sea water for 4 months, tensile testing every month, and the last was making a photo of the micro structure.

  The result of this research showed that the chrom plating on the steel increase protection from corrosion attack. Corrosion appear on the surface of steel that had no chrom plating after corrosion process for 4 months. On the other side, the surface of steel that had chrom plating not attacked by corrosion. The strength

  2

  of no chrom plating steel decreased 1.45 kg/mm after 4 months corrosion

  2 process. Meanwhile the steel with chrom plating only reduced 0.63 kg/mm .

  There were no decreasing thicknes on steel that plated chrom, but there were 0.8 mm decreasing thickness on steel that had no chrom plating after 4 months corrosion process. Keywords: Electroplating, corrosion, chrom, tensile testing.

  DAFTAR ISI

  JUDUL ............................................................................................................ i LEMBAR PERSETUJUAN........................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... ii LEMBAR PERNYATAAN .......................................................................... iv LEMBAR MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................... v

  INTISARI ...................................................................................................... vi LEMBAR PERSETUJUAN ......................................................................... vi

  INTISARI ..................................................................................................... vii ABSTRAK .................................................................................................. viii KATA PENGANTAR .................................................................................. ix DAFTAR ISI .................................................................................................. x DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xii DAFTAR TABEL ....................................................................................... xiii

  BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................... 1 I.1 Latar Belakang Tugas Akhir .............................................................. 1 I.2 Tujuan Tugas Akhir ........................................................................... 2 I.3 Batasan Masalah ................................................................................ 2 I.4 Metode Pengujian .............................................................................. 2 I.4.1 Studi Lapangan .......................................................................... 2 I.4.2 Mendalami Teori Dasar Dari Berbagai Sumber ........................ 2 BAB II DASAR TEORI ............................................................................................. 3 II.1 Korosi ............................................................................................... 4 II.1.1 Jenis Korosi .............................................................................. 4 II.1.1.1 Korosi Internal .................................................................. 4 II.1.1.2 Korosi Eksternal ............................................................... 4

  II.2 Elektroplating ................................................................................... 5

  II.2.1 Elektrolit ................................................................................... 5

  II.2.2 Anoda ........................................................................................ 6

  II.2.3 Katoda ....................................................................................... 6

  II.3 Krom ................................................................................................. 6

  II.4 Plating Krom .................................................................................... 7

  II.5 Uji Tarik ........................................................................................... 8

  II.5.1 Tujuan Melakukan Uji Tarik .................................................... 9

  II.5.2 Detail Profil Uji Tarik dan Sifat Mekanik Logam .................... 9

  II.5.3 Istilah lain ............................................................................... 13

  II.6 Pengujian Struktur Mikro ............................................................... 15

  BAB III METODE PENELITIAN ............................................................................. 16 III.1 Tahap-Tahap Pembuatan Spesimen .............................................. 16 III.2 Proses Elektroplating .................................................................... 16 III.2.1 Persiapan Benda Kerja .......................................................... 16 III.2.2 Elekrtoplating ........................................................................ 17 III.3 Pengujian Pada air Laut ................................................................ 19 III.4 Pengujian Tarik ............................................................................. 20 III.4.1 Data Mesin Uji Tarik ............................................................. 20 III.4.2 Proses Pengujian Tarik .......................................................... 21 III.5 Pengujian Sruktur Mikro ............................................................... 22 BAB IV DATA DAN ANALISIS .............................................................................. 23 IV.1 Diagram dan Grafik ...................................................................... 23 IV.1.1 Uji Tarik ................................................................................ 23 IV.2 Analisis ......................................................................................... 27 IV.2.1 Uji Tarik ................................................................................ 27

  IV.2.3Tampilan………………………..…………………………...32

  BAB V PENUTUP .................................................................................................... 34 V.1 Kesimpulan .................................................................................... 34 V.2 Saran ............................................................................................... 34 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 36 LAMPIRAN ................................................................................................. 37 DAFTAR GAMBAR Gambar II.1 Kurva tegangan-regangan ........................................................ 10 Gambar II.2 Profil data hasil uji tarik .......................................................... 11 Gambar II.3 Penentuan tegangan luluh (yield strees) untuk kurva tanpa daerah linier ............................................................................ 12 Gambar II.4 Tegangan dan regangan berdasarkan panjang bahan sebenarnya

  .................................................................. ..............................14 Gambar III.1 Bentuk spesimen uji tarik ....................................................... 16 Gambar III.2 Skema proses elektroplating................................................... 18 Gambar III.3 Spesimen dicelup pada air laut ............................................... 19 Gambar III.4 Mesin uji tarik di Laboratorium Ilmu logam Universitas

  Sanata Dharma ........................................................................ 20 Gambar III.5 Panel mesin uji tarik ............................................................... 21 Tabel IV.1 Tabel perbandingan beban tarik setiap pengujian (plat besi tanpa lapisan krom) ................................................................. 23 Gambar IV.1 Diagram detail perbandingan beban tarik .............................. 25 Gambar IV.2 Diagram perbandingan beban tarik setiap pengujian (plat besi dengan lapisan krom) ..................................................... 25

  Gambar IV.3 Diagram detail perbandingan beban tarik setiap pengujian (plat besi tanpa lapisan krom) ................................................. 26

  Gambar IV.4 Diagram perbandingan tegangan setiap pengujian (plat besi dengan lapisan krom) .............................................................. 26 Gambar IV.5 Diagram perbandingan tegangan plat besi tanpa lapisan krom dan plat besi dengan lapisan krom setiap pengujian ..... 27 Gambar IV.6 Foto struktur mikro pengujian air laut selama 1 bulan pada plat dengan lapisan krom ...................................................... 29 Gambar IV.7Foto struktur mikro pengujian air laut selama 4 bulan pada plat dengan krom .................................................................. 29 Gambar IV.8 Foto struktur mikro pengujian air laut selama 1 bulan pada plat tanpa lapisan krom ........................................................... 29 Gambar IV.9 Foto struktur mikro pengujian air laut selama 4 bulan pada plat tanpa lapisan krom ........................................................... 29 Tabel IV.2 Perbandingan tebal specimen tanpa lapisan krom dan spesimen dengan lapisan krom ............................................... 30 Gambar IV.10 Diagram prosentase penurunan tebal spesimen ................... 31 Gambar IV.13 Spesimen dengan lapisan krom ............................................ 33

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Dewasa ini seringkali kita menjumpai peralatan-peralatan yang

  digunakan manusia untuk menyelesaikan masalah. Peralatan-peralatan tersebut dalam perkembangannya selalu mengikuti perkembangan pola berpikir manusia serta tempat dan lingkungan alat tersebut berada.

  Dalam permesinan dan konstruksi teknik, besi dan baja merupakan bahan baku yang paling banyak dipakai misalnya untuk casing, rangka, sasis, serta penguat utama seperti baut, keling, dan pondasi. Ketika besi dan baja tersebut akan dipakai, sebelumnya telah dirancang serta dihitung kekuatannya sesuai dengan konstruksi yang akan dibuat.

  Seiring perkembangan zaman, peralatan - peralatan tersebut harus dipasang di lingkungan yang bersifat merusak besi seperti lingkungan laut dan pantai, (contoh: kilang minyak lepas pantai, pipa bawah laut, dan kapal). Masalah utama lingkungan laut terhadap besi dan baja yaitu terjadinya korosi. Korosi ini menyebabkan kekuatan besi dan baja tidak sesuai lagi dengan rancangan karena korosi bersifat melemahkan kemampuan fisis bahan. Untuk itu, dibutuhkan cara yang efisien dan efektif dalam mengatasi masalah korosi.

  Berdasarkan hal di atas, maka sangat tepat jika pada tugas akhir ini, dipilih judul “Unjuk Kerja Coating Krom Pada Plat Baja”. Penulis akan berusaha meneliti dampak air laut terhadap laju korosi pada dengan membandingan uji tarik dan struktur mikro material yang diberi perlakuan plating krom.

I.2 Tujuan

  Tujuan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui pengaruh perlakuan plating krom terhadap korosi logam tersebut serta mengetahui prosentase penurunan ketebalan spesimen setelah pengujian korosi didalam air laut.

2. Membandingkan kekuatan tarik antara spesimen dengan perlakuan plating krom dengan spesimen tanpa perlakuan.

I.3 Batasan Masalah

  1. Spesimen yang digunakan adalah plat baja yang dibentuk mengikuti standar ASTM A370.

  2. Setiap pengujian digunakan 2 spesimen tanpa lapisan nikel dan 4 spesimen dengan lapisan krom.

  3. Jumlah seluruh spesimen 30 buah tiap bulan diambil 6 buah untuk pengujian.

  4. Pengujian selama 4 bulan dan tiap spesimen yang diambil tiap bulan diuji tarik dan mikro.

I.4 Metode Pengujian

  Metode yang digunakan dalam menyusun tugas akhir ini adalah:

  I.4.1 Studi luar kelas

  Mencari data-data yang diperlukan untuk menunjang penelitian ini, sehingga penelitian yang dikerjakan dapat bermanfaat dengan baik dalam praktiknya.

  I.4.2 Mendalami teori dasar dari berbagai sumber

  Penyusunan ini didasarkan dari beberapa buku referensi dan alamat situs internet, kemudian disusun secara sistematis dan sejelas mungkin sebagai penunjang teori dasar dengan batasan masalah yang akan dibahas.

BAB II DASAR TEORI Korosi di alam paling banyak terjadi pada logam, sedangkan dalam

  dunia industri dan rancangan teknik banyak digunakan bahan dasar logam terutama besi dan baja.

II.1 Korosi

  Korosi adalah kerusakan atau degradasi antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi. Pada peristiwa korosi, logam mengalaedangkan oksigen (udara) mengalamiKarat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat. Rumus kimia karat besi adalah Fe

  2 O 3 .nH

  2 O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah.

  Korosi merupakan prosesdi mana besi mengalami oksidasi.

  2+

  Fe(s) <--> Fe (aq) + 2e Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi itu yang bertindak sebagai mana oksigen tereduksi.

• O

  2 (g) + 4H (aq) + 4e <--> 2H

2 O(l )Atau

• O + 2H O(l) + 4e <--> 4OH

  2 (g) 2 (aq) Ion besi(II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, yaitu karat besi. Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana yang bertindak sebagai katode, bergantung pada berbagai faktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu.

  Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam bereaksi secardengan lingkungan. Ada definisi lain yang mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari proseslogam dari bijih mineralnya . Contohnya, bijih mineral logaetelah diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang digunakan untuk pembuatSelama pemakaian, baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan korosi (kembali menjadi senyawa besi oksida).

  II.1.1 Jenis Korosi

  II.1.1.1 Korosi Internal

  Korosi internal adalah korosi yang terjadi akibat adanya kandungan CO dan H S pada air, sehingga apabila terjadi kontak dengan air akan

  2

  2 membentuk asam yang merupakan penyebab korosi.

  II.1.1.1 Korosi Eksternal

  Korosi eksternal adalah korosi yang terjadi pada bagian permukaan dari sistem perpipaan dan peralatan, baik yang kontak dengan udara bebas dan permukaan tanah, akibat adanya kandungan zat asam pada udara dari tanah.

  (Sumber: Ensiklopedia bebas dan www. Kimia Dahsyat. com)

II.2 Elektroplating

  Elektroplating merupakan suatu proses yang digunakan untuk memanipulasi sifat suatu logam dengan cara melapisinya dengan logam lain.

  Proses elektroplating banyak dibutuhkan oleh industri penghasil benda logam,diantaranya industri komponen elektronika, peralatan listrik, peralatan olah-raga, peralatan dapur, dan sebagainya. Namun demikian proses elektroplating dalam prakteknya masih sulit dilakukan oleh karena pengendaliannya masih membutuhkan tenaga ahli yang berpengalaman.

  Hasil yang diperoleh dalam proses elektroplating dipengaruhi oleh banyak variabel, diantaranya larutan yang digunakan, suhu larutan, durasi plating, tegangan antara kedua elektroda, keadaan elektroda yang digunakan, dan sebagainya. (sumber: Teknologi Industri Elektroplating. Purwanto dan Syamsul Huda. Undip Semarang, 2005)

II.2.1 Elektrolit

  Elektrolit adalah suahomogen yang terdiri dari dua atau lebih zat. Zat yang jumlahnya lebih sedikit di dalam larutan disebut (zat) terlarut atau solut, sedangkan zat yang jumlahnya lebih banyak daripada zat-zat lain dalam larutan disebut pelarut atau solven. Komposisi zat terlarut dan pelarut dalam larutan dinyatakan dalam

  konsentrasi larutan, sedangkan proses pencampuran zat terlarut dan pelarut

  membentuk larutan disebut pelarutan atau solvasi. menjadi konduktor elektrik adalah material yang dapat menghantarkan arus listrik dengan mudah. ion-ion merupakan lainnya. Elektrolit umumnya berbenttertentu dapat berfungsi sebagai elektrolit pada kondisi tertentu dengakuat. Elektrolit merupakan senyawa yang berikatan ion dan kovalen polar. Sebagian besar senyawa yang berikatan ion merupakan elektrolit sebagai contoh ikatan ion NaCl yang merupakan salah satu jenis garam yakni garam dapur. NaCl dapat menjadi elektrolit dalm bentuk larutan dan lelehan. atau bentuk liquid dan aqueous. sedangkan dalam bentuk solid atau padatan senyawa ion tidak dapat berfungsi sebagai elektrolit.

  II.2.2 Anoda Anoda adalyang

  digunakan untuk bersentuhan dengan bagian atau media non-logam dari sebua Bisa berupa lain, pada sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir ke dalamnya. Arus listrik mengalir berlawanan dengan arah pergerakan elektron. Pada prosesnoda mengalami

  II.2.3 Katoda

  Katoda adalah elektroda dalam sel elaktrokimia yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir keluar darinya. Pada baterai biasa (Baterai Karbon-Seng), yang menjadi katoda adalah seng, yang juga menjadi pembungkus baterai. Sedangkan, pada baterai alkalin, yang menjadi katoda adalah mangan dioksida (MnO

  2 ). (sumber: www. ajus ink

  go_blog.com)

II.3 Krom

  Krom ditemukan pada tahun 1797 oleh Vauquelin, yang membuat logam krom pada tahun berikutnya.. Krom adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cr dan nomor atom 24. Krom juga berwarna abu-abu, berkilau, keras sehingga memerlukan proses pemolesan yang cukup tinggi.

II.4 Plating krom

  Kromium atau krom (chrome) merupakan logam yang digunakan secara luas saat ini baik untuk keperluan perabot rumah tangga, kendaraan bermotor maupun rol logam pada industri. Pemakaian krom tidak dalam bentuk murni tetapi dilapiskan pada suatu benda padat dari logam lain. Dalam industri elektroplating, dikenal dua macam pelapisan yaitu krom dekoratif dan krom keras (hard chrome) .

  Kromium dekoratif merupakan suatu lapisan tipis kromium dengan ketebalan antara 0,25 hingga 0,75 µm yang dilapiskan di atas lapisan dasar baik berupa tembaga-nikel maupun nikel saja. Lapisan ini memberikan kenampakan yang indah dan bersifat nontarnishing pada barang-barang yang dilapis. lapisan krom dkoratif tahan terhadap abrasi dan memberikan kenampakan yang cemerlang sehingga banyak digunakan untuk pelapisan perabot rumah tangga, kendaraan bermotor dan mobil, pesawat terbang, alat-alat bedah dan gigi.

  Krom keras mempunyai ketebalan 0,3 mm dengan kekerasan lebih dari 600 HV. dipakai pada alat-alat industri yng bergerak dan memerlukan ketahanan goresan dan abrasi yang tinggi.

  Urutan proses plating krom pada bahan besi atau baja adalah pelapisan dasar dengan tembaga sianida, dilanjutkan dengan pelapisan tembaga asam, pelapisan nikel dan tahap akhir berupa pelapisan krom yang dikenal sebagai plating 4 lapis. Sedangkan apabila menggunakan sistem 2 lapis, cukup menggunakan pelapis dasar nikel saja. Pelapisan krom keras dilakukan secara langsung terhadap bahan dasar baja yang dilapis. (sumber : Teknologi Industri Elektroplating,Purwanto,Syamsul Huda)

II.5 Uji Tarik

  Untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari suatu material, maka yang harus dilakukan adalah melakukan pengujian terhadap material tersebut. Dalam dunia industri tentu akan menjadi sangat boros bila dilakukan pengujian dari setiap barang yang ingin diketahui sifat mekaniknya. Lalu apa yang dilakukan oleh orang-orang di industri? Mereka melakukan pengujian terhadap spesimen dari barang yang ingin mereka ketahui sifat mekaniknya. Ada beberapa uji mekanik yang bisa dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat material, antara lain; uji tarik (tensile test), uji tekan (compression test), uji torsi/ puntir(torsion test), uji fatigue, dll. Dari sekian pengujian yang dapat dilakukan untuk mengetahui sifat material, uji tarik menjadi pengujian yang paling disukai untuk dilakukan karena dari satu pengujian dapat diketahui lebih banyak sifat material dari satu pengujian tersebut. Dalam artikel kali ini, penulis akan sedikit membahas tentang pengujian tarik dan sifat-sifat material apa saja yang bisa diketahui dari uji tarik. Uji tarik mungkin dapat dikatakan pengujian yang paling mendasar. Pengujian ini sangat sederhana, tidak mahal dan telah mengalami standarisasi di seluruh dunia, baik dari metode pengujian, bentuk spesimen yang diuji dan metode perhitungan dari hasil pengujian tersebut. Dengan menarik suatu material secara perlahan-lahan, kita akan mengetahui reaksi dari material tersebut terhadap pembebanan yang diberikan dan seberapa panjang material tersebut bertahan sampai akhirnya putus.

II.5.1 Tujuan Melakukan Uji Tarik

  Dari uji tarik, banyak sifat-sifat yang bisa kita ketahui dibandingkan dengan pengujian lain. Dari hasil penarikan material hingga material tersebut putus dapat mengetahui data yaitu berupa tegangan tarik

  versus pertambahan panjang dari material yang kita uji. Biasanya yang

  menjadi fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan tersebut dalam menahan beban. Kemampuan ini umumnya disebut “Ultimate

  Tensile Strength” disingkat dengan UTS, dalam bahasa Indonesia disebut tegangan tarik maksimum.

  Hukum Hooke (Hooke’s Law )

  Untuk hampir semua logam, pada tahap sangat awal dari uji tarik, hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau

  linear zone . Di daerah ini, kurva pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan

  Hooke sebagai berikut:

  rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah konstan

  Stress: σ = F/A F: gaya tarikan, A: luas penampang

  Strain: ε = ΔL/L ΔL: pertambahan panjang, L: panjang awal

  Hubungan antara stress dan strain dirumuskan: E = σ / ε

  Selanjutnya kita dapatkan Gambar, yang merupakan kurva standar ketika melakukan eksperimen uji tarik. E adalah gradien kurva dalam daerah linier, di mana perbandingan tegangan (σ) dan regangan (ε) selalu tetap. E diberi nama “Modulus Elastisitas” atau “Young Modulus”. Kurva yang menyatakan hubungan antara strain dan stress seperti ini kerap disingkat kurva SS (SS curve) dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1. Kurva tegangan-regangan

  Perubahan panjang dari spesimen dideteksi lewat pengukur regangan (strain gage) yang ditempelkan pada spesimen seperti diilustrasikan pada gambar di atas. Bila pengukur regangan ini mengalami perubahan panjang dan penampang, terjadi perubahan nilai hambatan listrik yang dibaca oleh detektor dan kemudian dikonversi menjadi perubahan regangan.

II.5.2 Detail profil uji tarik dan sifat mekanik logam

  profil data dari tensile test secara lebih detail. Untuk keperluan analisa teknik, data yang didapatkan dari uji tarik dapat diasosiasikan seperti pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Profil data hasil uji tarik

  Kita akan membahas istilah mengenai sifat-sifat mekanik bahan dengan berpedoman pada hasil uji tarik seperti pada Gambar 2.2. Asumsikan bahwa kita melakukan uji tarik mulai dari titik O sampai D sesuai dengan arah panah dalam gambar.

  Deformasi plastis (plastic deformation )

  Yaitu perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula. Pada

Gambar 2.2 yaitu bila bahan ditarik sampai melewati batas proporsional dan mencapai daerah landing .

  (upper yield stress )

  Tegangan luluh atas σ uy

  Tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase daerah landing peralihan deformasi elastis ke plastis.

  (lower yield stress )

  Tegangan luluh bawah σ ly

  Tegangan rata-rata daerah landing sebelum benar-benar memasuki fase deformasi plastis. Bila hanya disebutkan tegangan luluh (yield stress), maka yang dimaksud adalah tegangan ini.

  Regangan l y (yield strain) uluh ε

  Regangan permanen saat bahan akan memasuki fase deformasi plastis.

  Regangan elastis ε e (elastic strain)

  Regangan yang diakibatkan perubahan elastis bahan. Pada saat beban dilepaskan regangan ini akan kembali ke posisi semula.

  Regangan plastis p (plastic strain ) ε

  Regangan yang diakibatkan perubahan plastis. Pada saat beban dilepaskan regangan ini tetap tinggal sebagai perubahan permanen bahan.

  Regangan total (total strain )

  Merupakan gabungan regangan plastis dan regangan ela T e p. stis, ε = ε +ε

  Perhatikan beban dengan arah OABE. Pada titik B, regangan yang ada adalah regangan total. Ketika beban dilepaskan, posisi regangan ada pada titik E dan besar regangan yang tinggal (OE) adalah regangan plastis.

  Tegangan tarik maksimum TTM (UTS, ultimate tensile strength)

  β tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.

  Pada Gambar 2.2 ), merupakan besar ditunjukkan dengan titik C (σ

  Kekuatan patah (fracture strength)

  Pada Gambar 2.2 ditunjukkan dengan titik D, merupakan besar tegangan di mana bahan yang diuji putus atau patah.

  Tegangan luluh pada data tanpa batas jelas antara perubahan elastis dan plastis

  Untuk hasil uji tarik yang tidak memiliki daerah linier dan landing yang jelas, tegangan luluh biasanya didefinisikan sebagai tegangan yang menghasilkan regangan permanen sebesar 0.2%, regangan ini disebut offset-strain ditunjukkan pada gambar 2.3.

Gambar 2.3. Penentuan tegangan luluh (yield stress) untuk kurva tanpa daerah linier

  Perlu untuk diingat bahwa satuan SI untuk tegangan (stress) adalah Pa

  2 (Pascal, N/m ) dan strain adalah besaran tanpa satuan.

II.5.3 Istilah lain

  Selanjutnya akan kita bahas beberapa istilah lain yang penting seputar hasil uji tarik.

  Kelenturan

  Merupakan sifat mekanik bahan yang menunjukkan derajat deformasi plastis yang terjadi sebelum suatu bahan putus atau gagal pada uji tarik. Bahan disebut lentur (ductile) bila regangan plastis yang terjadi sebelum putus lebih dari 5%, bila kurang dari itu suatu bahan disebut getas (brittle) .

  Derajat kelentingan

  Derajat kelentingan didefinisikan sebagai kapasitas suatu bahan menyerap

  Kelentingan (Modulus of Resilience), dengan satuan strain energy per unit

  3 volume (Joule/m atau Pa).

  Derajat ketangguhan (toughness)

  Kapasitas suatu bahan menyerap energi dalam fase plastis sampai bahan tersebut putus. Sering disebut dengan Modulus Ketangguhan (modulus of toughness). Dalam modulus ketangguhan sama dengan luas daerah dibawah kurva OABCD.

  Pengerasan regang (strain hardening)

  Sifat kebanyakan logam yang ditandai dengan naiknya nilai tegangan berbanding regangan setelah memasuki fase plastis.

  Tegangan sejati , regangan sejati (true stress, true strain)

  Dalam beberapa kasus definisi tegangan dan regangan seperti yang telah dibahas di atas tidak dapat dipakai. Untuk itu dipakai definisi tegangan dan regangan sejati, yaitu tegangan dan regangan berdasarkan luas penampang bahan secara nyata. Detail definisi tegangan dan regangan sejati ini dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Tegangan dan regangan berdasarkan panjang bahan

  Sumber gambar dan tulisan: 1. Material Testing (Zairyou Shiken). Hajime Shudo. 1983.

  2. Material Science and Engineering: An Introduction. William D.

  Callister Jr. John Wiley&Sons, 2004.

  3. Strength of Materials. William Nash. Schaum’s Outlines, 1998.

II.6 Pengujian struktur mikro

  Suatu pengujian pengujian yang dilakukan untuk mengetahui gambaran secara visual dari struktur mikro logam. Pengujian ini dengan cara menempatkan potongan logam kecil dibawah mikroskop khusus yang dilengkapi kamera untuk mengambil gambar struktur mikro logam tersebut.

BAB III METODE PENELITIAN Dalam penelitian ini urutan langkahnya dimulai dari pembuatan

  spesimen, plating krom, pencelupan pada air laut, dilanjutkan dengan uji tarik dan uji struktur mikro.

  III.1 Tahap Tahap Pembuatan Spesimen 1. Memilih besi atau baja lembaran dengan ukuran tebal 1,5 mm.

  2. Menentukan ukuran spesimen berdasarkan stándar ASTM dengan skema sebagai berikut: _{15,5cm 50 mm} 12,5 mm

Gambar 3.1. bentuk spesimen uji tarik

  3. Besi lembaran dipotong menggunakan mesin scrap sesuai ukuran yang telah ditentukan. Pemotongan tiap spesimen dilakukan secara sama, baik arah maupun urutan langkahnya.

  III.2 Proses Elektroplating

  III.2.1 Persiapan Benda Kerja

  Benda yang akan dilapis dengan kroml biasanya dalam kondisi kotor dan berminyak akibat proses pembuatan spesimen tersebut, untuk itu perlu dilakukan langkah langkah pembersihan atau persiapan benda kerja dengan tujuan agar nikel bisa melapisi sepenuhnya. Langkah langkah persiapan benda kerja adalah sebagai berikut:

  1. Menghilangkan kerak dan karat tipis dengan cara diampelas dengan ampelas ukuran 1000, hingga permukaan spesimen terlihat halus dan tidak ada karat.

  2. Spesimen dicuci dengan air sabun untuk menghilangkan kotoran ,kandungan minyak, dan sisa sisa pengampelasan. Selanjutnya dikeringkan dengan cara dilap dengan kain kering hingga benar benar kering.

  3. Pencelupan spesimen ke dalam HCL dengan tujuan menghilangkan sisa karat yang sulit dihilangkan dengan ampelas. Pencelupan hanya sekitar 3 detik agar kandungan besi tidak ikut larut, larutnya besi menyebabkan kekuatan spesimen berkurang.

III.2.2 Elektroplating

  Dalam proses pelapisan nikel ada urutan prosedur dan pengaturan waktu agar proses pelapisan hasilnya baik dan tidak mengalami kegagalan pelapisan. Namun prosedur dan waktu tersebut terkadang tidak sesuai antara unit elektroplating yang satu dengan yang lainnya, untuk itu perlu dilakukan riset dan percobaan agar didapat hasil yang diinginkan. Skema proses elektroplating dapat dilihat pada gambar 3.2. Tahap dalam proses elektroplating: 1. Pelapisan spesimen dengan tembaga sianida.

  Spesimen dimasukkan dalam larutan tembaga sianida yang telah dialiri arus listrik DC 4 volt selama kurang lebih 1 menit. Spesimen sebagai katoda dan larutan tembaga sianida sebagai anoda. Tujuan dari pelapisan tembaga sianida adalah sebagai lapisan awal untuk mendapatkan pelekatan yang bagus dan melindungi spesimen dari serangan keasaman larutan tembaga sulfat. Alasan pemilihan tembaga sianida untuk aplikasi ini karena sifat penutupan lapisan yang bagus.

Gambar 3.2 Skema proses elektroplating 2. Pelapisan spesimen dengan tembaga asam.

  Spesimen dimasukkan dalam larutan tembaga asam yang telah dialiri arus listrik dc 4 volt selama kurang lebih 30 detik. Spesimen sebagai katoda dan larutan tembaga asam sebagai anoda. Pelapisan tembaga asam bertujuan agar pelapisan selanjutnya yaitu lapisan nikel dapat melekat dengan baik.

  3. Pelapisan spesimen dengan nikel.

  Spesimen dimasukkan dalam larutan tembaga asam yang telah dialiri arus listrik dc 4 volt selama kurang lebih 30 menit. Spesimen sebagai katoda dan larutan tembaga asam sebagai anoda. Fungsi nikel pada proses ini adalah mendapatkan tampilan dekoratif yang mengkilap dan melindungi spesimen dari benda dan larutan yang dapat menyebabkan korosi.

  4. Pelapisan Krom.

  Urutan proses plating krom pada bahan besi atau baja adalah pelapisan dasar dengan tembaga sianida, dilanjutkan dengan pelapisan tembaga asam, pelapisan nikel dan tahap akhir berupa pelapisan krom yang dikenal sebagai plating 4 lapis. Pelapisan kom menggunakan accu 12 volt dan proses pelapisannya dengan waktu 6 detik. Pelapisan krom keras dilakukan secara langsung terhadap bahan dasar baja yang dilapis.

III.3 Pengujian Pada Air Laut

  Pengujian bertujuan membandingkan laju korosi antara spesimen yang tidak dilapisi krom dengan spesimen yang telah dilapisi krom. Lama waktu pengujian adalah 4 bulan dengan cara mencelupkan spesimen pada air laut (Gambar 3.3) yang dirotasi terus menerus. Tiap satu bulan diambil beberapa spesimen tanpa lapisan nikel dan spesimen yang telah dilapisi krom. Setiap spesimen yang diambil diuji tarik dan diambil gambar struktur mikronya.

Gambar 3.3. Spesimen dicelup pada air laut

III.4 Pengujian Tarik

  Uji Tarik dilakukan untuk mengetahui perbandingan kekuatan spesimen awal, bulan 1, bulan 2, bulan 3, dan bulan 4. Dalam hal ini yang dibandingkan adalah kekuatan tarik yang dipengaruhi laju korosi.

III.4.1 Data Mesin Uji Tarik.

  Mesin yang digunakan jenis Universal Testing Machine dengan kemampuan Tarik maksimum 1 Ton (1000 kg). (Gambar 3.4).

Gambar 3.4. Mesin uji tarik di laboratorium logam Universitas Sanata Dharma.Gambar 3.5. Panel mesin uji Tarik

III.4.2 Proses Pengujian Tarik

  Pada proses pengujian tarik hal yang pertama dilakukan adalah dengan mencekam spesimen pada kedua ujungnya, pada bagian ujung ujung gauge length spesimen dipasang alat pengukur pertambahan panjang (Ekstensometer). Alat direset sehingga semua posisi pengukuran ada pada angka 0 (nol).Panel mesin uji Tarik dapat dilihat pada gambar 3.5. Tombol on ditekan untuk memulai penarikan, saat penarikan kadang terjadi lepasnya spesimen akibat permukaan nikel yang licin, untuk itu bagian ujung spesimen harus dibuat kasar dengan cara digores dengan betel atau gergaji besi.

  Data hasil penarikan akan terlihat pada panel mesin, data itu meliputi nilai persen pertambahan panjang spesimen, beban yang dihasilkan mesin, beban maksimun ketika spesimen patah, dan print out diagram pertambahan panjang berbanding dengan beban.

III.5 Pengujian Struktur Mikro

  Pengujian struktur mikro bertujuan untuk mengetahui perbandingan tingkat korosi antar spesimen secara visual. Pengujian ini dilakukan dengan cara melihat struktur mikro tiap spesimen kemudian diambil gambarnya Tahap dan proses pengujian struktur mikro : 1.

  Menanam spesimen pada cetakan resin. Spesimen dibuat potongan kecil 1,5 cm x 2 cm, potongan tersebut ditanam pada cetakan resin dengan bagian potongan menghadap atas. Tujuan menanam potongan besi ke dalam cetakan resin adalah untuk memudahkan meletakkan spesimen di bawah lensa mikroskop karena posisi spesimen harus berdiri vertical.

  2. Mengambil gambar struktur mikro logam Spesimen diletakkan di bawah lensa mikroskop dan diatur jarak pengambilan gambar diatur hingga didapatkan ukuran gambar yang diinginkan. Kamera difungsikan untuk mengambil gambar struktur mikro. Dari gambar ini bisa dilihat pertumbuhan karat dan ketebalan karat dari masing masing spesimen.

BAB IV DATA DAN ANALISIS Data yang diambil pada tugas akhir kali ini adalah data yang dapat

  digunakan untuk mengetahui perbandingan kekuatan antar spesimen. Data yang digunakan adalah uji tarik dan data visual berupa data struktur mikro.

IV.1 Uji Tarik Data dari hasil pengujian tarik disajikan pada tabel 4.1.

  Tegangan Penampang (mm ² (kg/mm ) ² ) Besi Awal Tanpa Perlakuan

  31.73 Rata-rata 18.04 568

  

12.0

18 571

  32.15

  1.5

  

12.0

18 565

  31.39

  1.5

  

12.1

18.15 559

  30.80

  1.5

  

12.0

18 579

  31.52 Besi Bulan 2 Tanpa Perlakuan

  31.32 Besi Krom Bulan 1

  1.47

  

12.3

18.08 570

  31.52

  1.46

  

12.1

17.67 548

  31.00 Rata-rata 17.87 559

  31.26 Besi Krom Bulan 2

  1.5

  

12.1

18.15 577

  31.81

  

(mm)

Luas Beban (kg)

  1.5

  31.50 Rata-rata 17.70 554

  1.5

  

12.0

18 578

  

12.0

18 568

  31.56

  1.5

  

12.0

18 579

  32.18 Rata-rata 18.00 574

  31.87 Besi Krom Awal

  1.5

  

12.0

18 563

  32.12

  1.5

  31.39

  Jenis Bahan Tebal (mm)

Lebar

  1.5

  

12.0

18 580

  32.22

  1.5

  

12.0

18 565

  31.39 Rata-rata 18.00 574

  31.78 Besi bulan 1 Tanpa Perlakuan

  1.47

  

12.0

17.64 549

  31.13

  1.48

  

12.0

17.76 560

  1.5

  

12.0

18 560

  

12.0

18.00 568

  30.00 Rata-rata

  17.96 560

  31.19 Besi Bulan 4 Tanpa Perlakuan

  1.42

  

12.2

17.32 527

  30.42 Rata-rata 17.32 527

  30.42 Besi Krom Bulan 4

  1.5

  30.61

  31.78

  1.5

  

12.0

18 572

  30.17

  1.5

  

11.9

17.85 551

  31.37

  1.5

  

11.8

17.70 543

  32.32 Rata-rata 17.89 555

  31.12 Tabel 4.1. Kekuatan tarik spesimen baja yang berada di air laut

  1.5

  

12.0

18 572

  

12.0

18 570

  

12.0

17.40 543

  31.14

  1.5

  

12.0

18 561

  31.17

  1.5

  

11.9

17.85 561

  31.93 Rata-rata 18.00 561

  31.51 Besi Bulan 3 Tanpa Perlakuan

  1.45

  31.18

  1.5

  1.44

  

12.0

17.28 538

  31.16 Rata-rata 17.34 540

  31.17 Besi Krom Bulan 3

  1.5

  

12.0

18 561

  31.17

  1.5

  

11.9

17.85 540

  31.82

  Perhitungan dari tabel diperoleh dari rumus: Tegangan = Beban / luas penampang mula mula Luas penampang (A) = Tebal x Lebar

IV.1.1 Diagram dan Grafik Uji tarik

  300 350 400 450 500 550 600 b e b a n ( k g )

  Sebelum Dikorosi bulan 1 bulan 2 bulan 3 bulan 4

  Diagram perbandingan dari table diatas adalah sebagai berikut:

  Beban

Gambar 4.1. Diagram perbandingan beban tarik setiap pengujian (plat besi tanpa lapisan krom).Gambar 4.2. Diagram perbandingan beban tarik setiap pengujian (plat besi dengan lapisan krom).

  300 350 400 450 500 550 600 b e b a n ( k g )

  Sebelum Dikorosi bulan 1 bulan 2 bulan 3 bulan 4

  Tegangan

  32.6

  32.4

  32.2 )

  Sebelum Dikorosi

  32 bulan 1

  /mm2

  31.8 g k (

  31.6 bulan 2 n a g

  31.4 bulan 3 n a g

  31.2 e bulan 4

  T

  31

  30.8

  30.6 Gambar 4.3. Diagram perbandingan tegangan setiap pengujian (plat besi tanpa lapisan krom).

  31.2

  31.1 )

  Sebelum Dikorosi

31 Bulan 1

  /mm2 g k bulan 2

   (

  30.9 n a g bulan 3 n a

  30.8 g bulan 4 e T

  30.7

  30.6 Gambar 4.4. Diagram perbandingan tegangan setiap pengujian (plat besi dengan lapisan krom).

  32 )

  31.8

  31.6

  31.4 /mm2 g

  31.2 k

  31 n a

  30.8 g n

  30.6 a g

  30.4 e T

  30.2

  30

  1

  2

  3

  4

  5 Tanpa perlakuan

  31.87

  31.32

  31.26

  31.17

  30.42 dengan lapisan krom

  31.75

  31.52

  31.51

  31.25

  31.12 Gambar 4.5. Diagram detail perbandingan tegangan plat besi tanpa lapisan krom dan plat besi dengan lapisan krom setiap pengujian.

IV.2 Analisis Uji Tarik

  Pengujian tarik merupakan salah satu jenis pengujian destructive test yang paling banyak dilakukan karena mampu memberikan informasi representatif dari perilaku mekanis material. Pengujian tarik sangat sederhana, relatif murah dan sangat memenuhi strandar. Pada dasarnya pengujian tarik ini dilakukan untuk menentukan respon material pada saat dikenakan beban statis.