TUGAS AKHIR Penelitian Terhadap Bantalan Poros Kereta yang Dikarburising dengan Arang Kayu Mahoni, Arang Tempurung Kelapa dan Arang Sekam Padi Menggunakan Pemanasan Konvensional.

TUGAS AKHIR

PENELITIAN TERHADAP BANTALAN POROS
KERETA YANG DIKARBURISING DENGAN ARANG
KAYU MAHONI, ARANG TEMPURUNG KELAPA
DAN ARANG SEKAM PADI MENGGUNAKAN
PEMANASAN KONVENSIONAL

Diajukan untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-Syarat Guna Memperoleh
Gelaer Sarjana Teknik Jurusan Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun :

YOGI KUNCORO
NIM : D.200.03.0028

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
September 2013
i


ii

iii

iv

v

MOTTO
Jangan pernah melunak pada kehidupan ini karena kehidupan ini
akan keras kepada anda, mengeraslah pada kehidupan ini maka
kehidupan ini akan melunak kepada anda
( Andri Wongso)

“Kegagalan adalah peluang untuk memulai lebih pintar”
(Henry Ford)

“Kesempatan akan didapat oleh setiap orang, tetapi tidak sekalipun
mereka menggunakanya”

(Lee Kong Chian)

“Lebih baik mencoba tantangan, mencari kemenangan besar
walaupun dihantui kegagalan, dari pada duduk bengong seperti
orang tidak bersemangat yang tidak gembira dan menderita karena
hidup dalam dunia yang tidak mengenal menang atau kalah”
(Theodore Roosevelt)

Kamu Pasti Bisa Jika Kamu Berfikir Kamu Bisa
(Penulis)

vi

PENELITIAN TERHADAP BANTALAN POROS KERETA YANG
DIKARBURISING DENGAN ARANG KAYU MAHONI, ARANG
TEMPURUNG KELAPA DAN ARANG SEKAM PADI MENGGUNAKAN
PEMANASAN KONVENSIONAL
Yogi Kuncoro, Bibit Sugito, Pramuko Ilmu Purbo
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura

Email : Sangmilioner99@gmail.com
ABSTRAKSI
Karbursing merupakan salah satu proses laku panas untuk
meningkatkan kekerasan permukaan pada bantalan poros kereta. Tujuan
dari penelitian ini adalah untuk mengetahui komposisi kimia, struktur mikro
kekerasan brinell dan mengetahui difusi karbon pada bantalan poros
kereta dengan menggunakan pemanasan konvensional.
Metode penelitian yang digunakan dalam pengujian bantalan poros
kereta adalah pengujian komposisi kimia, pengujian struktur mikro dan
pengujian kekerasan brinell pada raw material sebanyak 1 buah
specimen. Kemudian dilanjutkan proses karburising dengan penambahan
3 unsur karbon yaitu arang kayu mahoni, arang tempurung kelapa dan
arang sekam padi. 6 buah specimen untuk pengujian struktur mikro dan 3
buah specimen untuk pengujian kekerasan brinell.
Hasil analisis dari pengujian komposisi kimia diketahui unsur yang
dominan adalah Mangan (Mn) = 0,636%. Pada pengujian struktur mikro
bantalan poros kereta terdiri dari fasa ferrit dan perlit, sebelum dan
sesudah proses karburising. Hasil pengujian kekerasan pada semua
pengujian mempunyai peningkatan kekerasan setelah proses karburising,
harga kekerasan yang tertinggi pada arang tempurung kelapa dengan

kenaikan 48,1% dengan nilai 242,9 HBN. Pengujian difusi menunjukkan
bahwa proses carburizing dengan menggunakan tempurung kelapa
mengalami pemasukan karbon yang paling besar yaitu sebesar 0,22 µm.
Kata kunci: Bantalan poros kereta, karburising, arang kayu mahoni,
arang tempurung kelapa, arang sekam padi

vii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Dengan mengucap puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala
rahmat, hidayah dan inayah-NYA, sehingga penulis dapat menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini disusun guna memenuhi syarat untuk memperoleh
gelar

Sarjana

Teknik


pada

Jurusan

Teknik

Mesin

Universitas

Muhammadiyah Surakarta.
Pada penyusunan Tugas akhir ini, penulis mengambil judul
“Penelitian Terhadap Bantalan Poros Kereta yang Dikarburising dengan
Arang Kayu Mahoni, Arang Tempurung Kelapa dan Arang Sekam Padi
Menggunakan Pemanasan Konvensional”. Dalam penyusunan Tugas
Akhir ini, penulis mendapat saran, bantuan, dan bimbingan dari berbagai
pihak. Oleh karena itu pada kesempatan yang baik ini penulis ingin
mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya, kepada yang
terhormat :

1. Bapak Ir. Agus Riyanto, SR, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Sartono Putro, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Bibit Sugito, MT., selaku Dosen Pembimbing Utama
yang

dengan

ikhlas

meluangkan

viii

banyak

waktu

guna


memberikan saran serta arahan dalam penyelesaian Tugas
Akhir ini dengan sangat baik, teliti, sabar serta ramah.
4. Bapak Ir. Pramuko

IP,

MT.,

selaku

Dosen

Pembimbing

Pendamping, dengan segala kesabarannya telah bersedia
memberikan ilmu,

pengalaman dan bimbingan yang sangat


berguna.
5. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT., selaku Pembimbing Akademik
penulis yang dengan sabar mengarahkan studi selama di UMS.
6. Bu Dewi Selaku Pembimbing penelitian diLab D3 UGM.
7. Ibu dan keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan
moral,

spiritual

dan

material

sehingga

penulis

dapat

menyelesaikan tugas akhir ini.

8. Teman-teman seperjuangan yang telah turut memberikan
semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Dengan segala kerendahan hati penyusun tugas akhir ini masih
jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan yang dimiliki penulis. Untuk
itu

segala kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan dari

pembaca. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penyusun
pribadi khususnya dan para pembaca pada umumnya.
Wassalamualaikum Wr. Wb.

Surakarta,

September 2013

Penulis

ix


DAFTAR ISI

Halaman Judul .......................................................................................

i

Pernyataan Keaslian Skripsi ...................................................................

ii

Halaman Persetujuan .............................................................................

iii

Halaman Pengesahan ............................................................................

iv

Lembar Soal Tugas Akhir .........................................................................


v

Halaman Motto .......................................................................................

vi

abstraksi .................................................................................................

vii

Kata Pengantar ......................................................................................

viii

Daftar Isi .................................................................................................

x

Daftar Gambar ........................................................................................

xii

Daftar Tabel ............................................................................................

xiv

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN ....................................................................

1

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

1

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

3

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

4

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

4

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ....................

6

2.1. Kajian Pustaka ................................................................

6

2.2. Landasan Teori
2.2.1. Baja ......................................................................

7

2.2.2. Baja Karbon ..........................................................

7

2.2.3. Klasifikasi Baja Karbon .........................................

9

2.2.4. Perlakuan Panas ...................................................

10

2.2.5. Pengerasan Permukaan .......................................

14

2.2.6. Proses Karburisasi ................................................

16

2.2.7. Teori Difusi ...........................................................

17

2.2.8. Diagram Kesetimbangan Sistem Besi Karbon .......

22

2.2.9. Uji Komposisi Kimia (Standar ASTM E 415) ..........

27

x

BAB III

2.2.10.Uji Struktur Mikro Standar ASTM E 3) ..................

28

2.2.11. Uji Kekerasan Brinell ...........................................

34

METODE PELAKSANAAN .....................................................

37

3.1. Rancangan Penelitian .....................................................

37

3.1.1.Pemilihan Bahan ....................................................

38

3.1.2. Penyiapan Tempat Karburising .............................

39

3.1.3. Pembuatan Bubuk Arang ......................................

39

3.1.4. Pembuatan Spesimen ...........................................

40

3.1.5. Mencampur Arang Kayu Mahoni, Arang Tempurung

BAB IV

Kelapa dan Arang Sekam Padi dengan Raw Material ....

41

3.1.6. Proses Karburising ................................................

41

3.1.7. Menguji Specimen Hasil Karburising ......................

41

3.2. Bahan dan alat .................................................................

42

3.2.1. Bahan Penelitian ....................................................

42

3.2.2. Peralatan Penelitian ...............................................

44

3.3. Instalasi Penelitian ...........................................................

49

3.4. Instalasi Pengujian ..........................................................

50

3.4.1. Uji Komposisi Kimia ...............................................

51

3.4.2. Uji Struktur Mikro ...................................................

51

3.4.3. Uji Kekerasan ........................................................

52

3.5. Sampel .............................................................................

53

3.6. Lokasi Penelitian ..............................................................

54

3.7. Prosedur Penelitian ..........................................................

54

3.8. Rancangan Analisis Data .................................................

60

HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................

62

4.1. Pengujian Komposisi Kimia ............................................

62

4.1.1. Pembahasan Pengujian Komposisi Kimia .............

63

4.2. Pengujian Struktur Mikro ..................................................

63

4.2.1. Pembahasan Pengujian Struktur Mikro .................

65

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

66

4.3.1. Pembahasan Pengujian Kekerasan ......................

71

4.4. Hasil Pengujian Difusi ......................................................

72

xi

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................

76

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

76

5.2. Saran-Saran .....................................................................

77

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Isothermal transformation diagram for 0,2 C; 0,9% Mn
steel.................................................................................... 11

Gambar 2.2

1Continuous cooling transformation diagram. .................... 12

Gambar 2.3

Pegerakan atom dengan energi aktifasi ............................. 18

Gambar 2.4

Larutan difusi substitusi...................................................... 19

Gambar 2.5

Larutan difusi interstisi........................................................ 19

Gambar 2.6

Diagram kesetimbangan Besi Karbon (Fe-C)..................... 21

Gambar 2.7

Diagram Fasa (Fe-Mn) ....................................................... 23

Gambar 2.8

Metoda pemilihan lokasi pengujian .................................... 31

Gambar 2.9

Prinsip uji kekerasan brinell................................................ 36

Gambar 3.1

Diagram Alir Penelitian ....................................................... 37

Gambar 3.2

Material dasar (raw material).............................................. 38

Gambar 3.3

Potongan material untuk specimen .................................... 40

Gambar 3.4

Arang kayu mahoni, arang sekam padi dan arang
tempurung kelapa ............................................................. 43

Gambar 3.5

Gerabah dari tanah liat ....................................................... 44

Gambar 3.6

Alat Digital Thermocouple Thermometertype KW06-283. .. 45

Gambar 3.7

Dapur Konvensional ........................................................... 46

Gambar 3.8

Mesin pemotong (metacut)................................................. 46

Gambar 3.9

Mesin Poles (Grinder-Polisher) .......................................... 47

Gambar 3.10 Penjepit .............................................................................. 47
Gambar 3.11 Tanah liat ........................................................................... 48
Gambar 3.12 Autosol ............................................................................... 48
Gambar 3.13 Skema Penelitian ............................................................... 49
Gambar 3.14 Optical emission spectrometer ........................................... 51
Gambar 3.15 Inverted metallurgical microscope ...................................... 52
Gambar 3.16 Micro hardness tester ........................................................ 53
Gambar 4.1

Struktur mikro material dasar baja karbon sedang (raw
material) dengan pembesaran 200 x.................................. 63

xiii

Gambar 4.2

Struktur mikro baja karbon sedang dengan karbon arang
kayu mahoni dengan pembesaran 200 x .......................... 64

Gambar 4.3

Struktur mikro baja karbon sedang dengan karbon arang
tempurung kelapa dengan pembesaran 200 x .................. 64

Gambar 4.4

Struktur mikro baja karbon sedang dengan karbon arang
sekam padi dengan pembesaran 200 x ............................ 65

Gambar 4. 5

Perhitungan difusi karbon setelah proses karburising
dengan sumber karbon arang kayu mahoni. ...................... 73

Gambar 4.6

Perhitungan difusi karbon setelah proses karburising
dengan sumber karbon arang tempurung kelapa. .............. 74

Gambar 4.7

Perhitungan difusi karbon setelah proses karburising
dengan sumber karbon arang sekam padi. ........................ 75

xiv

DAFTAR TABEL
Tabel 3.1

Jumlah specimen (sampel) ................................................ 53

Tabel 4.1

Hasil uji komposisi kimia raw material ................................ 62

Tabel 4.3.1

Hasil uji kekerasan brinell Baja raw material ...................... 66

Tabel 4.3.2

Hasil uji kekerasan brinell baja karburising dengan
specimen arang kayu mahoni ............................................ 67

Tabel 4.3.3

Hasil uji kekerasan brinell baja karburising dengan
specimen arang tempurung kelapa .................................... 68

Tabel 4.3.4

Hasil uji kekerasan brinell baja karburising dengan
specimen arang sekam padi. ............................................. 69

Tabel 4. 3. 5 Perbandingan Hasil Uji Kekerasan Brinell Rata-rata Raw
Material, Arang Kayu Mahoni, Arang Tempurung Kelapa
dan Arang Sekam Padi. ..................................................... 70

xv

Dokumen yang terkait

Pemanfaatan Arang Aktif Sekam Padi (Oriza Sativa) Sebagai Adsorben Pada Peningkatan Kualitas Minyak Goreng Bekas

15 153 68

PENGARUH VARIASI CAMPURAN ARANG SERABUT KELAPA DENGAN ARANG SEKAM PADI TERHADAP LAJU PEMBAKARAN BRIKET

1 10 67

Karburisasi Baja SS316 Menggunakan Arang Sekam Padi dan Arang Kayu Sengon

0 2 40

TUGAS AKHIR PENELITIAN TERHADAP BANTALAN POROS Penelitian Terhadap Bantalan Poros Kereta Yang Dikarburising Dengan Soda Ash Atau Sodium Carbonat, Arang Kayu Sengon Dan Arang Kayu Jati Menggunakan Pemanasan Konvensional.

0 1 13

PENDAHULUAN Penelitian Terhadap Bantalan Poros Kereta Yang Dikarburising Dengan Soda Ash Atau Sodium Carbonat, Arang Kayu Sengon Dan Arang Kayu Jati Menggunakan Pemanasan Konvensional.

0 1 5

PENELITIAN TERHADAP BANTALAN POROS KERETA YANG DIKARBURISING DENGAN Penelitian Terhadap Bantalan Poros Kereta Yang Dikarburising Dengan Soda Ash Atau Sodium Carbonat, Arang Kayu Sengon Dan Arang Kayu Jati Menggunakan Pemanasan Konvensional.

0 2 17

PENDAHULUAN Penelitian Terhadap Bantalan Poros Kereta yang Dikarburising dengan Arang Kayu Mahoni, Arang Tempurung Kelapa dan Arang Sekam Padi Menggunakan Pemanasan Konvensional.

0 1 5

PENELITIAN TERHADAP BANTALAN POROS KERETA YANG DIKARBURISING DENGAN ARANG Penelitian Terhadap Bantalan Poros Kereta yang Dikarburising dengan Arang Kayu Mahoni, Arang Tempurung Kelapa dan Arang Sekam Padi Menggunakan Pemanasan Konvensional.

0 2 15

TUGAS AKHIR Analisa Komposit Arang Sekam Padi dan Arang Serbuk Gergaji Pada Rekayasa Filter Air.

0 3 17

PENGARUH MEDIA CARBURIZING ARANG SEKAM PADI DAN ARANG TEMPURUNG KELAPA TERHADAP NILAI KEKERASAN BAJA KARBON RENDAH

0 0 51