Pengaruh Variasi Tekanan Kompaksi Terhadap Kekerasan Dan Struktur Mikro Pada Pembuatan Soft Magnetic Dari Serbuk Besi Cover
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGARUH VARIASI TEKANAN KOMPAKSI TERHADAP
KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA PEMBUATAN
SOFT MAGNETIC DARI SERBUK BESI
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh:
IVAN PRAWIRATAMA
I1413019
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2016
commit to user
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
iii
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGARUH VARIASI TEKANAN KOMPAKSI TERHADAP
KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA PEMBUATAN SOFT
MAGNETIK DARI SERBUK BESI
Ivan Prawiratama
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Jalan Ir. Sutami no 36A, Surakarta 57126, Indonesia
E-mail :ivanprawiratama@ymail.com
Abstrak:
Saat ini banyak peralatan listrik yang menggunakan arus bolak-balik
dengan frekuensi tinggi. Soft magnetic merupakan pilihan yang tepat untuk
penggunaan pada arus bolak-balik atau frekuensi tinggi, karena soft magnetic bisa
mengalami magnetisasi dan dapat didemagnetisasi berulang kali dalam waktu
singkat. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh tekanan
kompaksi pada pembuatan soft magnetic dari serbuk besi.
Proses dimulai dengan pembuatan bahan serbuk menggunakan mesin frais
dan mesin ball milling sehingga dihasilkan serbuk besi ukuran mesh 100,
selanjutnya serbuk diberi perlakuan panas pada suhu 600oC selama 1 jam. Serbuk
besi diberi pengikat resin epoxy dan dikompaksi dengan variasi tekanan 4, 5, 6 ton
selama 1 jam. Pengujian kekerasan menggunakan uji Vickers dan pengamatan
struktur mikro menggunakan pengamatan SEM (scanning electron microscopy).
Hasil menunjukkan bahwa tekanan kompaksi 6 ton memiliki nilai
kekerasan tertinggi sebesar 41,22 VHN dan menghasilkan nilai porositas terendah
sebesar 18%. Nilai kekerasan meningkat dan porositas berkurang seiring
bertambahnya tekanan kompaksi. Adanya perlakuan panas dapat meningkatkan
sifat kemagnetan suatu material.
Kata kunci: Soft Magnetic, Serbuk besi, SEM, Kekerasan Vickers, Porositas
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
The Effect of Compact Pressure Variation Towards The Hardness and The
Microstructure in The Softmagnetic Metallurgy of Iron Powder
Ivan Prawiratama
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Jalan Ir. Sutami no 36A, Surakarta 57126, Indonesia
E-mail :ivanprawiratama@ymail.com
Abstract
Nowadays, a lot of electrical equipments use the alternating current with
high frequency. Soft magnetic is the right choice to use in alternating current or
high frequency, because it can repeatedly be magnetized and demagnetized in a
short time. This study aims to determined the effect of compact pressure in the soft
magnetic of iron powder.
The metallurgy process begun with the fabrication of the powder using a
frais machine and ball milling thus produced iron powder of 100 mesh size, then
the powder was heated up to 600oC for an hour. The iron powder was laced by
epoxy resin and compacted with a pressure variation 4, 5, 6 tons for an hour. The
hardness value used vickers test machine and microstructure observation by SEM
(scanning electron microscopy).
The results show that the 6-ton of compact pressure has the highest
hardness value of 41,22 VHN and produces the lowest porosity value of 18%.
Hardness value increases while the porosity value decreases by the increasing of
the compact pressure. The presence of the heat treatment can enhance the
magnetism of a material.
Keywords: Soft Magnetic, Iron Powder, SEM, Hardness Vickers test, Porosity
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur dan kemuliaan hanya kepada Tuhan Yesus Kristus
atas segala limpahan kasih karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi yang berjudul “Pengaruh Variasi Tekanan Kompaksi terhadap Kekerasan
dan Struktur Mikro Pada Pembuatan Soft Magnetic dari Serbuk besi”. Tujuan
penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai
gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
membantu dalam penelitian dan penulisan laporan tugas akhir ini, khususnya
kepada :
1. Ayah, Ibu, Kakak dan keluarga tercinta atas segala dukungan, doa dan
bimbingan sehingga penulis bisa menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Prof. Muhammad Nizam, S.T., M.T., P.hD dan Bapak Dr. Miftahul
Anwar, S.Si., M.Eng selaku dosen pembimbing yang telah memberikan
arahan dan masukan selama penyusunan tugas akhir ini.
3. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, ST., MT selaku Ketua Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik UNS.
4. Bapak Teguh Triyono, ST.,M.Eng, Bapak Sukmaji Indro Cahyono, ST.,
M.Eng dan Bapak Dr. Joko Triyono, ST, MT, selaku dosen penguji.
5. Bapak D.Danardono, ST., MT., P.hD selaku dosen pembimbing akademik.
6. Semua dosen dan laboran Teknik Mesin FT UNS yang telah membuka
wacana keilmuan penulis.
7. Teman-teman tim skripsi soft magnetic Rino, Asep, Anta, Mas Hery dan
Mas Agus yang telah memberikan bantuan dalam menyelesaikan tugas
akhir ini.
8. Teman-teman seperjuangan S1 non regular angkatan 2013 Teknik Mesin
UNS yang telah memberikan dukungan dan motivasi dalam menyelesaikan
tugas akhir ini.
9. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas bantuan
dan dorongan semangat serta doanya. Terima kasih, semoga Tuhan
commit to user
membalas budi baik anda semuanya.
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Penulis menyadari, bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak
kekurangan. Oleh karena itu, bila ada saran, koreksi dan kritik demi
kesempurnaan skripsi ini, akan penulis terima dengan ikhlas dan dengan ucapan
terima kasih.
Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini dapat
digunakan sebagaimana mestinya.
Surakarta, Mei 2016
Penulis
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ..........................................................................................
i
ABSTRAK .........................................................................................................
ii
ABSTRACT ....................................................................................................... iii
KATA PENGANTAR ....................................................................................... iv
DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL .............................................................................................. viii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix
DAFTAR NOTASI…………………………………………………………….
x
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ................................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah ...........................................................................
2
1.3. Batasan Masalah ..............................................................................
2
1.4. Tujuan Penelitian .............................................................................
2
1.5. Manfaat Penelitian ...........................................................................
2
1.6. Sistematika Penulisan ......................................................................
3
BAB II. LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka .............................................................................
4
2.2. Dasar Teori ......................................................................................
7
2.2.1. Magnet .................................................................................
7
2.2.1.1 Pengertian Magnet………………………………..
7
2.2.1.2 Medan Magnet……………………………………
8
2.2.1.3 Bahan Magnetik…………………………………..
8
2.2.1.4 Magnet Keras dan Lunak…………………………
9
2.2.2. Metode Pembuatan Magnet ................................................. 11
2.2.2.1 Proses Metalurgi Serbuk…………………………. 12
2.2.2.2 Pencampuran Bahan Serbuk……………………... 13
2.2.2.3 Kompaksi………………………………………... 14
to user
2.2.2.4 Prosescommit
Annealing…………………………………
15
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2.2.2.5 Komposit………………………………………… 16
2.2.3. Karakteristik Sifat Mekanik ................................................. 17
2.2.3.1 Uji Kekerasan (Vickers Hardness Test)………….. 17
2.2.3.2 Pengujian Densitas……………………………….. 18
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat Penelitian ............................................................................ 20
3.2. Alat dan Bahan ................................................................................. 20
3.3. Prosedur Penelitian ........................................................................... 21
3.4. Diagram Alir Penelitian .................................................................. 24
3.5. Tabel Pengolahan Data……………………………………………. 25
3.6. Indikator Keberhasilan……………………………………………. 25
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengujian Densitas .......................................................................... 27
4.2. Perhitungan Porositas ....................................................................... 28
4.3. Hasil Pengamatan Struktur Mikro .................................................... 29
4.4. Pengujian Kekerasan Vickers……………………………………... 37
BAB V. PENUTUP
5.1. Kesimpulan ...................................................................................... 39
5.2. Saran ................................................................................................ 39
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 40
LAMPIRAN ....................................................................................................... 42
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Sifat Magnet Lunak .........................................................................
11
Tabel 3.5. Tabel Pengolahan Data ...................................................................
23
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Kurva Histerisis ..........................................................................
10
Gambar 2.2. Proses Kompaksi .........................................................................
14
Gambar 2.3. Skema Pengujian Densitas……………………………………..
18
Gambar 4.1. Spesimen Soft Magnetic dan laminated ......................................
24
Gambar 4.2. Grafik Pengaruh Kompaksi Terhadap Densitas ..........................
25
Gambar 4.3. Grafik Pengaruh Kompaksi Terhadap Porositas ………….……..
27
Gambar 4.4. Perbandingan Foto Makro ...........................................................
28
Gambar 4.5. Foto SEM Untuk Porositas Tekanan 4 Ton ................................
29
Gambar 4.6. Foto SEM Untuk Porositas Tekanan 5 Ton ...............................
30
Gambar 4.7. Foto SEM Untuk Porositas Tekanan 6 Ton. ...............................
30
Gambar 4.8. Foto SEM Bagian Interface. .......................................................
32
Gambar 4.9. Hasil SEM EDS...........................................................................
33
Gambar 4.10 Diagram Fasa Fe-C.....................................................................
34
Gambar 4.11 Grafik Pengaruh Kompaksi Terhadap Kekerasan ......................
36
commit to user
xi
digilib.uns.ac.id
PENGARUH VARIASI TEKANAN KOMPAKSI TERHADAP
KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA PEMBUATAN
SOFT MAGNETIC DARI SERBUK BESI
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh:
IVAN PRAWIRATAMA
I1413019
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2016
commit to user
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
iii
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGARUH VARIASI TEKANAN KOMPAKSI TERHADAP
KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA PEMBUATAN SOFT
MAGNETIK DARI SERBUK BESI
Ivan Prawiratama
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Jalan Ir. Sutami no 36A, Surakarta 57126, Indonesia
E-mail :ivanprawiratama@ymail.com
Abstrak:
Saat ini banyak peralatan listrik yang menggunakan arus bolak-balik
dengan frekuensi tinggi. Soft magnetic merupakan pilihan yang tepat untuk
penggunaan pada arus bolak-balik atau frekuensi tinggi, karena soft magnetic bisa
mengalami magnetisasi dan dapat didemagnetisasi berulang kali dalam waktu
singkat. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh tekanan
kompaksi pada pembuatan soft magnetic dari serbuk besi.
Proses dimulai dengan pembuatan bahan serbuk menggunakan mesin frais
dan mesin ball milling sehingga dihasilkan serbuk besi ukuran mesh 100,
selanjutnya serbuk diberi perlakuan panas pada suhu 600oC selama 1 jam. Serbuk
besi diberi pengikat resin epoxy dan dikompaksi dengan variasi tekanan 4, 5, 6 ton
selama 1 jam. Pengujian kekerasan menggunakan uji Vickers dan pengamatan
struktur mikro menggunakan pengamatan SEM (scanning electron microscopy).
Hasil menunjukkan bahwa tekanan kompaksi 6 ton memiliki nilai
kekerasan tertinggi sebesar 41,22 VHN dan menghasilkan nilai porositas terendah
sebesar 18%. Nilai kekerasan meningkat dan porositas berkurang seiring
bertambahnya tekanan kompaksi. Adanya perlakuan panas dapat meningkatkan
sifat kemagnetan suatu material.
Kata kunci: Soft Magnetic, Serbuk besi, SEM, Kekerasan Vickers, Porositas
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
The Effect of Compact Pressure Variation Towards The Hardness and The
Microstructure in The Softmagnetic Metallurgy of Iron Powder
Ivan Prawiratama
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Jalan Ir. Sutami no 36A, Surakarta 57126, Indonesia
E-mail :ivanprawiratama@ymail.com
Abstract
Nowadays, a lot of electrical equipments use the alternating current with
high frequency. Soft magnetic is the right choice to use in alternating current or
high frequency, because it can repeatedly be magnetized and demagnetized in a
short time. This study aims to determined the effect of compact pressure in the soft
magnetic of iron powder.
The metallurgy process begun with the fabrication of the powder using a
frais machine and ball milling thus produced iron powder of 100 mesh size, then
the powder was heated up to 600oC for an hour. The iron powder was laced by
epoxy resin and compacted with a pressure variation 4, 5, 6 tons for an hour. The
hardness value used vickers test machine and microstructure observation by SEM
(scanning electron microscopy).
The results show that the 6-ton of compact pressure has the highest
hardness value of 41,22 VHN and produces the lowest porosity value of 18%.
Hardness value increases while the porosity value decreases by the increasing of
the compact pressure. The presence of the heat treatment can enhance the
magnetism of a material.
Keywords: Soft Magnetic, Iron Powder, SEM, Hardness Vickers test, Porosity
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur dan kemuliaan hanya kepada Tuhan Yesus Kristus
atas segala limpahan kasih karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi yang berjudul “Pengaruh Variasi Tekanan Kompaksi terhadap Kekerasan
dan Struktur Mikro Pada Pembuatan Soft Magnetic dari Serbuk besi”. Tujuan
penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai
gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
membantu dalam penelitian dan penulisan laporan tugas akhir ini, khususnya
kepada :
1. Ayah, Ibu, Kakak dan keluarga tercinta atas segala dukungan, doa dan
bimbingan sehingga penulis bisa menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Prof. Muhammad Nizam, S.T., M.T., P.hD dan Bapak Dr. Miftahul
Anwar, S.Si., M.Eng selaku dosen pembimbing yang telah memberikan
arahan dan masukan selama penyusunan tugas akhir ini.
3. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, ST., MT selaku Ketua Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik UNS.
4. Bapak Teguh Triyono, ST.,M.Eng, Bapak Sukmaji Indro Cahyono, ST.,
M.Eng dan Bapak Dr. Joko Triyono, ST, MT, selaku dosen penguji.
5. Bapak D.Danardono, ST., MT., P.hD selaku dosen pembimbing akademik.
6. Semua dosen dan laboran Teknik Mesin FT UNS yang telah membuka
wacana keilmuan penulis.
7. Teman-teman tim skripsi soft magnetic Rino, Asep, Anta, Mas Hery dan
Mas Agus yang telah memberikan bantuan dalam menyelesaikan tugas
akhir ini.
8. Teman-teman seperjuangan S1 non regular angkatan 2013 Teknik Mesin
UNS yang telah memberikan dukungan dan motivasi dalam menyelesaikan
tugas akhir ini.
9. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas bantuan
dan dorongan semangat serta doanya. Terima kasih, semoga Tuhan
commit to user
membalas budi baik anda semuanya.
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Penulis menyadari, bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak
kekurangan. Oleh karena itu, bila ada saran, koreksi dan kritik demi
kesempurnaan skripsi ini, akan penulis terima dengan ikhlas dan dengan ucapan
terima kasih.
Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini dapat
digunakan sebagaimana mestinya.
Surakarta, Mei 2016
Penulis
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ..........................................................................................
i
ABSTRAK .........................................................................................................
ii
ABSTRACT ....................................................................................................... iii
KATA PENGANTAR ....................................................................................... iv
DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL .............................................................................................. viii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix
DAFTAR NOTASI…………………………………………………………….
x
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ................................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah ...........................................................................
2
1.3. Batasan Masalah ..............................................................................
2
1.4. Tujuan Penelitian .............................................................................
2
1.5. Manfaat Penelitian ...........................................................................
2
1.6. Sistematika Penulisan ......................................................................
3
BAB II. LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka .............................................................................
4
2.2. Dasar Teori ......................................................................................
7
2.2.1. Magnet .................................................................................
7
2.2.1.1 Pengertian Magnet………………………………..
7
2.2.1.2 Medan Magnet……………………………………
8
2.2.1.3 Bahan Magnetik…………………………………..
8
2.2.1.4 Magnet Keras dan Lunak…………………………
9
2.2.2. Metode Pembuatan Magnet ................................................. 11
2.2.2.1 Proses Metalurgi Serbuk…………………………. 12
2.2.2.2 Pencampuran Bahan Serbuk……………………... 13
2.2.2.3 Kompaksi………………………………………... 14
to user
2.2.2.4 Prosescommit
Annealing…………………………………
15
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2.2.2.5 Komposit………………………………………… 16
2.2.3. Karakteristik Sifat Mekanik ................................................. 17
2.2.3.1 Uji Kekerasan (Vickers Hardness Test)………….. 17
2.2.3.2 Pengujian Densitas……………………………….. 18
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat Penelitian ............................................................................ 20
3.2. Alat dan Bahan ................................................................................. 20
3.3. Prosedur Penelitian ........................................................................... 21
3.4. Diagram Alir Penelitian .................................................................. 24
3.5. Tabel Pengolahan Data……………………………………………. 25
3.6. Indikator Keberhasilan……………………………………………. 25
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengujian Densitas .......................................................................... 27
4.2. Perhitungan Porositas ....................................................................... 28
4.3. Hasil Pengamatan Struktur Mikro .................................................... 29
4.4. Pengujian Kekerasan Vickers……………………………………... 37
BAB V. PENUTUP
5.1. Kesimpulan ...................................................................................... 39
5.2. Saran ................................................................................................ 39
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 40
LAMPIRAN ....................................................................................................... 42
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Sifat Magnet Lunak .........................................................................
11
Tabel 3.5. Tabel Pengolahan Data ...................................................................
23
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Kurva Histerisis ..........................................................................
10
Gambar 2.2. Proses Kompaksi .........................................................................
14
Gambar 2.3. Skema Pengujian Densitas……………………………………..
18
Gambar 4.1. Spesimen Soft Magnetic dan laminated ......................................
24
Gambar 4.2. Grafik Pengaruh Kompaksi Terhadap Densitas ..........................
25
Gambar 4.3. Grafik Pengaruh Kompaksi Terhadap Porositas ………….……..
27
Gambar 4.4. Perbandingan Foto Makro ...........................................................
28
Gambar 4.5. Foto SEM Untuk Porositas Tekanan 4 Ton ................................
29
Gambar 4.6. Foto SEM Untuk Porositas Tekanan 5 Ton ...............................
30
Gambar 4.7. Foto SEM Untuk Porositas Tekanan 6 Ton. ...............................
30
Gambar 4.8. Foto SEM Bagian Interface. .......................................................
32
Gambar 4.9. Hasil SEM EDS...........................................................................
33
Gambar 4.10 Diagram Fasa Fe-C.....................................................................
34
Gambar 4.11 Grafik Pengaruh Kompaksi Terhadap Kekerasan ......................
36
commit to user
xi