NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR Analisis Sifat Fisis Dan Mekanis Tooth Bucket Excavator Sebelum Dan Sesudah Proses Heat Treatment.
NASKAH PUBLIKASI
TUGAS AKHIR
ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS TOOTH BUCKET
EXCAVATOR SEBELUM DAN SESUDAH
PROSES HEAT TREATMENT
Naskah Publikasi Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh
Gelar Sarjana Strata Satu Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh :
MUH. ANDHY ISKANDAR
NIM : D 200 060 027
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2013
1
HALAMAN PERSETUJUAN
Naskah Publikasi berjudul ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS TOOTH
BUCKET EXCAVATOR SEBELUM DAN SESUDAH PROSES HEAT TREATMENT,
telah
disetujui
oleh
pembimbing
dan
diterima
untuk
memenuhi
persyaratan
memperoleh, derajat sarjana (S1) pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
2
ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS TOOTH BUCKET EXCAVATOR
SEBELUM DAN SESUDAH HEAT TREATMENT
Muh Andhy Iskandar, Wijianto, Pramuko IP
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartasura
ABTRAKSI
Tujuan dari penelitian pada tooth bucket excavator adalah untuk mengetahui
komposisi kimia, struktur mikro, kekerasan dan proses perlakuan panas (heat
treatment) antara lain quenching, aging dan annealing.
Metode penelitian yang digunakan dalam pengujian terdiri dari 5 spesimen dari
tooth bucket excavator, yaitu 1 spesimen raw material (bahan mentah) untuk uji
komposisi kimia, 1 spesiemen lagi dari raw material yang digunakan untuk uji struktur
mikro dan kekerasan, serta 3 spesimen untuk proses heat treatment yang juga
digunakan untuk uji struktur mikro dan uji kekerasan.
Dari data hasil pengujian dan pembahasan, pada pengujian tooth bucket
excavator, untuk pengujian komposisi kimia dapat diketahui unsur yang mendominasi
adalah mangan (Mn), 1,0875%, dan dapat pula tooth bucket excavator dapat
digolongkan baja ASTM A 487 karena pembuatannya dicetak, dipanaskan, dikeraskan
dan dicor,untuk pengujian struktur mikro ditemukan fasa austenit, fasa martensit,fasa
ferit, fasa perlit, untuk pengujian kekerasan Vickers didapatkan nilai rata-rata pada
specimen raw yaitu 483,148 HVN, setelah mengalami perlakuan panas quenching
memiliki kekerasan 481,14 HVN, aging memiliki kekerasan 282,402 HVN, annealing
kekerasan menurun sampai 172,78 HVN.
Kata kunci: Tooth Bucket Excavator, Komposisi Kimia, Heat Treatment, Struktur
Mikro dan Kekerasan.
3
Pendahuluan
Sekarang
ini
banyak
sekali
kemajuan yang telah dicapai di bidang
ilmu pengetahuan dan teknologi seiring
dengan perkembangan jaman yang
didukung oleh sumber daya manusia
yang
semakin
tinggi
tingkat
kecerdasannya. Disadari sepenuhnya
bahwa
berkembangnya
ilmu
pengetahuan dituntut karena semakin
maraknya persaingan dan kebutuhan
masyarakat yang semakin komplek.
Dari sini pakar ilmu pengetahuan
mencoba untuk membuat dan mencari
sebuah metode baru untuk pemenuhan
hal tersebut, sementara kalangan
praktisi pendidikan juga melakukaan hal
yang sama agar bisa menambah
wacana dan suasana baru dalam
bidang pendidikan yang semakin
dibutuhkan oleh pasar. Apalagi saat
menyongsong pasar global yang mana
semakin dituntut adanya persaingan
tanpa
harus
melihat
itu
siapa,
bagaimana, dan dimana, sementara hal
yang terpenting adalah menghadapi dan
memenangkan persaingan dalam pasar
global itu sendiri.
Dalam hal teknologi misalnya
kemajuan dapat dilihat dari banyaknya
kegiatan yang dahulu dikerjakan oleh
tenaga manusia ataupun hewan,
sekarang mulai berpindah kearah
pemanfaatan tenaga yang dihasilkan
oleh mesin–mesin yang tentu saja ini
dapat menambah efisiensi kerja dan
mengurangi tenaga yang dikeluarkan.
Perkembangan jaman yang semakin
pesat
seiring
dengan
semakin
kompleksnya
kebutuhan
manusia
mendorong manusia untuk menciptakan
alat bantu yang semakin canggih yang
dapat meringankan proses kerja,
mengurangi
waktu
kerja
dalam
pembangunan sebuah proyek-proyek
besar seperti: pembangunan jalan tol,
gedung-gedung
pencakar
langit,
jembatan layang, bandara udara dan
lain sebagainya. Oleh karena itu
diperlukan sebuah alat yang memiliki
kemampuan untuk dapat melakukan
pekerjaan berat seperti: penggalian
tanah, pengankutan tanah, dan lain-lain
dengan waktu yang semakin efisien.
Salah satu jenis alat berat yang
sering digunakan unuk penggalian
adalah Excavator. Excavator adalah
suatu peralatan konstruksi alat berat
yang memiliki fungsi untuk melakukan
pekerjaan berat seperti penggalian
tanah,
pengumpulan
tanah,
memindahkan dan mengangkut tanah
serta mengangkut barang. Excavator
dalam peralatan konstruksi alat berat
ada berbagai macam jenisnya, antara
lain ; Bulldozer, Backhoe, Tractor,
Shovell dll.
Dalam dunia alat-alat berat pasti
ada
bagian
yang
rusak,
aus,
dikarenakan pada saat penggalian
tanah,
pengumpulan
tanah,
pengangkutan tanah pada saat alat
berat sedang bekerja. Disini penulis
meneliti tentang tooth bucket excavator
atau yang diartikan Cakar atau Kuku.
Meneliti sifat logam yang mempunyai
karakteristik
yang
berbeda-beda.
Seperti sifat-sifat fisis, sifat mekanis dan
sifat kimia. Maka diperlukan suatu
penanganan
khusus
agar
setiap
1
Perumusan Masalah
Perumusan masalah yang akan di
teliti ini benarkah spesimen yang
digunakan untuk penelitian merupakan
paduan yang dapat dikenai perlakuan
panas (heat tretment), dan adakah
perbedaan kekerasan yang mencolok
sifat fisis dan mekanis yang dihasilkan
karena proses heat treatment. Oleh
karena itu untuk mengetahui hasil
tersebut maka dilakukan penelitian
dengan cara proses heat treatment atau
perlakuan panas pada bahan atau
spesimen tersebut.
elemen-elemen logam tersebut dapat
digunakan sesuai yang di inginkan.
Pentingnya sifat fisis dan mekanis
pada tooth bucket excavator tersebut
adalah untuk mengetahui sifat fisis
bahan
tersebut
setelah
terkena
perlakuan panas pada suhu tertentu
misalnya, bahan akan mengalami
perubahan
struktur
mikro
dan
mengetahui fasa yang terkandung.
Sedangkan
sifat
mekanik
untuk
mengetahui kemampuan bahan tersebut
apakah mampu menahan beban yang
dikenakan
pada
bahan
tersebut.
Sebagai
contoh
pada
penelitian
sebelumnya yang meneliti perlakuan
panas pada roda gigi misalnya, Ahmad
Aniq Soffiudin (2004) meneliti tentang
pengaruh
suhu
carburizing
menggunakan media arang batok
kelapa
terhadap
kekerasan
dan
ketahanan aus roda gigi baja aisi 4140,
menyimpulkan bawa dalam pengujian
kekerasan dan keausan maupun
perhitungan laju keausan hasil paling
baik
adalah
suhu
pemanasan
carburizing 9500C dan pada sepesimen
yang telah mengalami quenching
dengan
suhu
carburizing
9500C.
Penelitian ini memakai perlakuan panas
(heat treatment) untuk memperbaiki
sifat-sifat logam tersebut supaya
mempunyai hasil yang lebih baik.
Perlakuan panas (heat treatment)
bisa
berupa
quenching,
aging,
annealing,
carburizing
misalnya.
Perlakuan panas pada logam dapat
merubah sifat dan mekanis suatu
logam.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini
adalah sebagai berikut :
Sebelum proses heat treatment :
1.Mengetahui komposisi kimia tooth
bucket
excavator
(unsur-unsur
penyusun
yang
terkandung
didalamnya).
2. Mengetahui kekerasan tooth bucket
excavator sebelum proses heat
treatment
3. Mengetahui fasa yang terkandung
didalamnya
Setelah proses heat treatment:
1. Mengetahui
peningkatan
atau
penurunan kekerasan tooth bucket
excavator setelah proses heat
treatment.
2. Menetahui perubahan fasa yang yang
tarjadi pada tooth bucket excavator
setelah proses heat treatment.
2
Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini nantinya
diharapkan bisa memberikan manfaat
berupa konstribusi bagi:
a. Pengujian komposisi kimia
(standar ASTM E 415)
b. pengujian
struktur
mikro
(standar ASTM E3)
c. Pengujian kekerasan (standar
ASTM E 92)
Tinjauan Pustaka
Agung
Cahyono
(2004)
denganjudul”
peningkatan
kualitas
kekerasan poros propeller dengan
perlakuan panas quenching” dihasilkan
bahwa pada pengujian kekerasan
setelah quenching material mempunyai
harga kekerasan yang lebih besar dari
pada sebelum di quenching.
Gatot Budianto (2003) dengan
judul “pengaruh proses quenching dan
annealing terhadap setruktur mikro dan
kekerasan Sporket Toyota kijang”
menyimpulkan
bahwa
setelah
mengalami proses quenching, nilai
kekerasan tidak menunjukan kenaikan
sedangkan setelah annealing nilai
kekerasan mengalami penurunandan
proses
heat
treatmet
tidak
mempengaruhi struktur mikro baja.
Ahmad Aniq Soffiyudin (2004)
dengan
judul
“pengaruh
suhu
carburizing menggunakan media arang
batok kelapa terhadap kekerasan dan
ketahanan aus roda gigi baja aisi 4140”
menyimpulkan bahwa dalam penelitian
ini adalah pengujian kekerasan dan
keausan maupun perhitungan laju
keausan hasil paling baik adalah suhu
pemanasan carbirizing 9500C dan
spesimen
yang telah
mengalami
quenching dengan suhu carburizing
9500C.
1. Bidang Akademik
Penelitian
ini
bisa
mengetahui secara jelas dan
akurat sifat-sifat fisis, mekanis
serta unsur-unsur kimia yang
terkandung dalam tooth bucket
excavator sebelum dan sesudah
proses heat treatment, dan dapat
juga dipakai sebagai pengayaan
data
mata
kuliah
yang
berhubungan dengan material.
2. Bidang Dunia Kerja
Tooth Bucket Excvator
digunakan
dalam
proses
pengerjaan
proyek-proyek
pembuatan jalan seperti jalan tol,
proses
penggalian
tanah,
pengumpulan tanah, dan masih
banyak lagi.
Batasan Masalah
Supaya pembahasan lebih fokus,
maka penulis membatasi permasalahan
pada beberapa hal:
1. Material yang digunakan dalam
penelitian ini adalah Tooth
Bucket Excavator.
2. Perlakuan panas (heat treatment)
yang dilakukan pada spesimen
ini berupa quenching, aging, dan
annealing.
3. Pengujian
yang
dilakukan
meliputi:
3
LandasanTeori
2.Baja Karbon
Baja
karbon
adalah
paduan antara Fe dan C dengan
kadar C sampai 2,14%. Sifat-sifat
mekanik baja karbon tergantung
dari C yang dikandungnya, setiap
baja termasuk baja karbon
sebenarnya adalah paduan multi
komponen yang disamping Fe
selalu mengandung unsur-unsur
lain seperti Mn, Si, S, P, N, H,
yang dapat mempengaruhi sifatsifatnya. Baja karbon dapat
diklasifikasikan
menjadi
tiga
bagian menurut kadar karbon
yang dikandungnya, yaitu baja
karbon rendah dengan kadar
karbon kurang dari 0,5%, baja
karbon sedang mengandung
0,25-0,6% karbon, dan baja
karbon tinggi mengandung 0,71,5% karbon, dan ini pembagian
baja karbon.
a. Baja karbon rendah
Baja karbon rendah
mengandung kurang dari
0,5% karbon. Kebanyakan
dari produk baja ini
terbentuk proses anneal,
kandungan karbonya yang
rendah dan mikro setruktur
yang terdiri dari fasa ferrit
dan perlit menjadikan baja
karbon rendah bersifat
lunak dan kekuatannya
lemah namun keuletan
dan
ketangguhannya
sangat baik. Baja karbon
rendah kurang responsive
terhadap perlakuan panas
Klasifikasi Baja
Pada garis besarnya logam
digolongkan menjadi dua: yaitu logam
besi (fero) dan logam non fero. Logam
besi terdiri dari baja, baja tuang, besi
tuang, dan paduan besi. Untuk logam
non fero dikelompokan menjadi dua:
yaitu logam berat dan logam ringan.
Logam berat dan logam ringan masingmasing terbagi menjadi logam murni
dan paduan. Logam berat murni terdiri
dari tembaga, timah putih, timah hitam,
seng, nikel, dan lain-lain. Sedangkan
logam berat paduan adalah kuningan,
perunggu, contoh logam ringan paduan
adalah anti corodal, aluman, dan avional
logam-logam yang sering dijumpai
dalam pekerjaan teknik adalah besi,
tembaga, aluminium. Baja adalah logam
ferro yang mempunyai paduan terdiri
dari besi, karbon dan unsur lainnya
seperti Si, S, P, Mn, Ni, Cr, Mo, Cu dan
lainnya. Baja dikelompokan menjadi 2
yaitu:
1. Baja Paduan
Maksud
dari
paduan
adalah
untuk
meningkatkan
kekuatan dan kekerasan. Baja
paduan dapat dipisahkan menjadi
3 golongan yaitu: baja konstruksi
(biasanya dipergunakan untuk
bagian mesin dengan beban
berat), baja untuk alat-alat berat
(dengan kekerasan yang tinggi),
dan baja sepesial (misalnya baja
anti karat dan baja anti panas).
4
1. Diagram Fasa Fe – C
untuk
mendapatkan
mikrostruktur
martensit
maka dari itu untuk
meningkatkan
kekuatan
dari baja karbon rendah
dapat dilakukan dengan
proses karburisasi.
b. Baja karbon sedang
Baja ini mengandung
karbon antara 0,25% 0,60%.
Didalam
perdagangan
biasanya
dipakai sebagai alat-alat
perkakas, baut, poros
engkol, roda gigi, pegas
dan lain-lain.
c. Baja karbon tinggi
Baja karbon tinggi
ialah
baja
yang
mengandung
karbon
antara 0,7% - 1,5% .
Gambar 1. Diagram kesetimbangan
Besi Karbon (Fe-C)
2. Diagram fasa Fe-Mn
Gambar 2.diagram fasa (Fe-Mn)
5
3. Diagram Continuous Cooling
Transformation (CCT)
Metode Penelitian
Mulai
Observasi Laboratorium Pengujian
Pembuatan Spesimen
Uji komposisi
kimia
Tanpa heat
treatment/ raw
material
Gambar 3.Continuous Cooling
Transformation (CCT)
4. Diagram Time Temperatur
Transformation (TTT)
Proses heat treatment
quenching
Uji struktur
mikro
Aging
Uji struktur
mikro
Uji
kekerasan
Uji
kekerasan
Data hasil penelitian
Analisa pembahasan
Kesimpulan
Gambar 4. Diagram TimeTemperatur
Transformation (TTT)
Selesai
Gambar 5. Diagram Alir Penelitian
6
Annealing
Bahan Penelitian
Pengujian yang dilakukan pada
tooth bucket excavator ini meliputi uji
struktur mikro dan uji kekerasan, yang
terlebih dahulu dilakukan uji komposisi
kimia untuk menentukan heat treatment
yang sesuai. Pengujian struktur mikro
dilakukan untuk mengetahui fasa atau
struktur dari benda uji dan pengujian
kekerasan dilakukan untuk mengetahui
harga kekerasan serta pengujian
komposisi
kimia
dilakukan
untuk
mengetahui unsur yang terkandung
dalam
material.
Dari
pengujianpengujian
tersebut
kita
dapat
mengetahui kualitas material dari tooth
bucket excavator sebelum dan sesudah
proses heat treatment.
Gambar 8. Spesimen raw material
dengan pengujian struktur mikro dan
kekerasan pada tooth bucket excavator
Gambar 6. Tooth bucket excavator
Gambar 9. Spesimen setelah proses
heat treatment (quenching) dengan
pengujian struktur mikro dan kekerasan
pada tooth bucket excavator
Spesimen
.
Penembakan
Gas Argon
Gambar 7.Spesimen
pengujian
komposisi
bucketexcavator
raw material
kimia
tooth
7
Alat Penelitian
1. Alat Potong
Gambar 12.Gerinda
1. Amplas
Gambar 10. Spesimen setelah proses
heat treatment (aging) dengan
pengujian struktur mikro dan kekerasan
pada tooth bucket excavator
Gambar 13.Ampelas , 600, 800,
(Lab.Teknik UGM. Yogyakarta,
2012)
2. Bahan Etsa
Gambar 11. Spesimen setelah proses
heat treatment (annealing) dengan
pengujian struktur mikro dan kekerasan
pada tooth bucket excavator
Gambar 14.Nitrit acid (HNO3(Lab.Teknik
UGM. Yogyakarta, 2012)
8
3.Peresinan
Alat Uji Kekerasan
Harga kekerasan vickersdapat
dihitung dengan rumus:
1,854 x P
HV =
d2
d1 d2
d
2
Dimana :
HV :harga kekerasan vickers (kg/mm2)
P :beban penekan penetrator (kg)
d :diagonal bekas injakan penetrator
(mm)
Gambar 15.peresinan
4. Alat-alat lain
Autosol, pensil, mistar, spidol, kertas
dan jangka sorong.
Alat Uji Komposisi Kimia
Gambar 16.alat uji komposisi kimia
Optical Emission Sepectrometer
Gambar 18.Vickers Hardeness Tester
Alat Uji Struktur Mikro
Alat Untuk Perlakuan Panas / Heat
Treatment
Gambar 17.alat uji struktur mikro
(Olympus Metalurycal mikroskope)
Gambar 19.Tanur elektrik lab. S1 Mesin
UGM
9
Pengujian Komposisi Kimia
Pengujian
komposisi
kimia
dilakukan dengan mesin sepectrometer,
dan memberikan hasil pembacaan
secara otomatis kandungan komposisi
kimia pada sampel uji. Pengujian
komposisi kimia bertujuan mengetahui
persentase kandungan unsur yang
terdapat dalam sepesimen, selain itu
juga untuk mengetahui karakter atau
sifat bahan. Dari hasil uji komposisi
kimia didapatkan 17 unsur.
97,06
Mn
1,0875
Cr
0,8753
Si
0,5438
C
0,2983
S
0,0257
P
0,0226
Ni
0,0223
Cu
0,0216
Al
0,0126
Ti
0,0074
Pb
0,0073
Sn
0,0058
W
0,0051
0,0037
Zn
0,0022
Ca
0,0016
Pengujian Struktur Mikro
Pengujian struktur mikro ini
dilakukan
dengan
mikroskop
olympusmetalurgycal microscope pada
spesimen raw material dan setelah
mengalami perlakuan panas atau heat
treatment dilakukan pembesaran 100x,
dan diperoleh foto mikro sebagai
berikut:
Tabel IV.I.1 Tabel hasil uji komposisi
kimia tooth bucket excavator
UNSUR
(%)
Fe
Mo
ferit
perlit
Gambar 20. Struktur Mikro tooth bucket
excavator raw material
martensit
perlit
Gambar 21. Struktur mikro tooth bucket
excavator quenching
10
d1
ferit
perlit
d2
Gambar 22. Struktur mikro tooth bucket
excavator aging
perlit
ferit
Gambar 23. Struktur mikro tooth bucket
excavator annealing
Angka kekerasan Vickers dapat
dihitung dengan rumus:
1,854 x P
HV =
d2
d1 d2
d
2
Dimana:
HV : harga kekerasan Vickers
(kg/mm2 )
P : beban penekan penetrator
(kg)
d : diagonal bekas injakan
penetrator (mm)
Daftar tabel 2.kekerasan vickers pada
tooth bucket excavator sebelum proses
heat treatment raw material.
Diagonal I Diagonal II
Kekerasan
(d1)
(d2)
HV
rata-rata
No
2
Kg/mm
HVN
setrip mm setrip mm
Kg/mm2
1
17
0,34 17
0,34 481,14
2
17
0,34 17
0,34 481,14
3
16
0,32 16
0,32 543,16
483,148
4
18
0,36 18
0,36 429,16
5
17
0,34 17
0,34 481,14
Data Hasil Pengujian Kekerasan
Vickers
Pengujian
kekerasan
ini
dilakukan dengan alat uji Hardeness
Vickers dengan beban 30 kg atau 294 N
dan kemudian besaran strip diubah
dalam satuan millimeter (mm), dimana
untuk pembesaran 100 kali besaranya
1 setrip = 0,02mm.
11
Daftar tabel 3.kekerasan vickers pada
toothbucket excavator setelah proses
heat treatment (Quenching)
Diagonal
Diagonal
Kekerasan
(d1)
(d2)
HV
rata-rata
No
Kg/
HVN
titik
2
Kg/mm2
setrip mm setrip mm mm
No
1
2
17
17
17
17
17
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
17
17
17
17
17
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
481,14
481,14
481,14
481,14
481,14
3
481,14
4
Daftar tabel 4.kekerasan vickers pada
tooth bucket excavator setelah proses
heat treatment (Aging)
Diagonal II Diagonal II
Kekerasa
(d1)
(d2)
n rataHV
No
rata
Kg/
Titik
HVN
setrip mm setrip mm mm2
Kg/ mm2
1
2
3
4
5
22
22
22
23
22
0,44
0,44
0,44
0,46
0,44
22
22
22
23
22
0,44
0,44
0,44
0,46
0,44
287,29
287,29
287,29
262,85
287,29
282,402
Daftar tabel 5.kekerasan vickers pada
tooth bucket excavator setelah proses
heat treatment (Annealing)
Kekerasan
Diagonal I Diagonal II
No
HV Kg/ rata-rata
(d1)
(d2)
HVN
Titik
mm2
setrip mm setrip mm
Kg/mm2
1
28 0,56 28
0,56 177,35
2
28 0,56 28
0,56 177,35
3
28 0,56 28
0,56 177,35 172,78
4
28 0,56 28
0,56 177,35
5
30
0,6
30
0,6 154,5
12
Dari data hasil uji kekerasan
tooth bucket excavator sebelum dan
sesudah proses heat treatment berupa,
quenching, aging, annealing sedikit
mengalami
penurunan
yaitu
dari
pertama raw 483,148 HVN, ke
quenching sedikit menurun 481,14 HVN,
ke
aging
turun
282,402
HVN,
sedangkan proses annealing kekerasan
menurun sampai 172,78 HVN, dari data
tersebut
dapat
dibuat
diagram
histrogram, berikut data histrogram
.
Kekerasan Rata-rata (HVN)
1
2
3
4
5
Tabel 6. Data kekerasan tooth
bucket excavatorsebelum dan
sesudah proses heat treatment.
Jenis bahan Spesiemen
Kekerasan
(HVN)
Raw
Tooth Bucket 483,148
Material
Excavator
Quenching
Tooth Bucket 481,14
Excavator
Aging
Tooth Bucket 282,402
Excavator
Annealing
Tooth Bucket 172,78
Excavator
500
483.148 481.14
400
282.402
300
172.78
200
100
0
1
2 Treatment
3
Heat
4
Dari diagram histrogram dapat kita lihat
tooth bucket excavator yang pertama
raw material, kekerasan lebih tinggi
483,148 HVN karena materialalnya
masih mentah belum terkena perlakuan
panas, dibandingkan dengan yang
sudah mengalami perlakuan panas,
setelah mengalami proses perlakuan
panas quenching sedikit mengalami
penurunan
481,14
HVN
karena
disebabkan pendinginan secara cepat
jadi atom-atom mengalami pengerasan,
setelah mengalami perlakuan panas
aging mengalami penurunan 282,402
HVN , ini disebabkan atom-atom yang
ada bergerak dan mulai membentuk
susunan fasa yang lebih setabil, dan
proses annealing mengalami penurunan
sebesar 172,78 karena disebabkan
pendinginan secara perlahan -lahan jadi
bahan menjadi lunak dan memperbaiki
butir-butir logam
ketahanan
panas.
Sehingga
logam ini dapat digolongkan
sebagai baja mangan, karena
unsur mangan paling dominan
dan digolongkan baja ASTM A
487
karena
pembuatannya
dicetak, dipanaskan, dikeraskan,
dan dicor.
b. Berdasarkan uji struktur mikro
Dari hasil pengamatan
struktur mikro material spesimen
raw dan material yang telah diuji
perlakuan panas (heat treatment)
ada terdapat macam-macam
fasa. Raw material terdapat fasa
austenite, setelah mengalami
perlakuan
panas
quenching
terdapat fasa martensit.Setelah
diaging terdapat fasa perlit dan
ferit.
Setelah
di
annealing
terdapat fasa ferit dan perlit.
c. Berdasarkan uji kekerasan
Dari hasil pengujian kekerasan
Vickers dapat dilihat harga
kekerasan rata-rata yang dimiliki
material spesimen raw sebesar
483,148 HVN, kemudian setelah
mengalami perlakuan panas di
quenching memiliki kekerasan
481,14 HVN ini sedikit menurun,
setelah di aging kekerasan
menurun 282,402 HVN setelah di
annealing kekerasan menurun
sampai 172,78 HV.
Kesimpulan
Setelah melakukan serangkaian
analisa sifat fisis dan mekanis pada
tooth bucket excavator dapat diambil
kesimpulan sebagai berikut:
a. Berdasarkan uji komposisi kimia
Dari
hasil
pengujian
komposisi kimia baja paduan
didapatkan prosentase unsur
utama, yaitu: mangan (Mn)
sebesar 1,0875%, merupakan
unsur yang harus selalu ada
didalam baja. Penambahan unsur
mangan (Mn) didalam baja
paduan menambah kekuatan,
meningkatkan
keuletan,
kekerasan, ketahanan aus dan
Saran
Penulis mempunyai beberapa saran
yang mungkin suatu saat dapat berguna
dalam
proses
pembuatan
atau
13
pengembangan penelitian yang akan
datang, beberapa saran tersebut.
1. Pemotongan
spesimen
diharapkan sesuai standarisasi
yang telah ditentukan sebelum
dilakukan penelitian
2. Pada
pengujian
komposisi
diharapkan untuk dicocokan pada
type tertentu untuk menghindari
tercampurnya spesimen yang
satu dengan yang lainnya,
karena tiap type spesimen
mempunyai bentuk yang mirip.
3. Pada saat proses heat treatment
quenching, aging dan annealing
diperlukan
ketelitian
untuk
menghindari kesalahan dalam
penggunaan spesimen
yang
akan dilakukan pengujian karena
banyak spesimen yang akan
diuji.
4. Pembacaan hasil pengujian pada
mikroskop
setelah
diuji
kekerasan
harus
dilakukan
dengan sangat teliti,
5. Pembuatan
spesimen
uji
kekerasan vickers diharapkan
sesuai standarisasi yang telah
ditentukan sebelum dilakukan
pengujian, supaya mendapatkan
data
yang
akurat
untuk
mengetahui kekerasan bahan
setelah diuji.
Penulis berharap dari beberapa
saran tersebut dapat menjadi bahan
pertimbangan penelitian-penelitian yang
akan datang sehingga penelitian
tersebut semakin berkembang dan
bermanfaat pada bidang yang sejenis.
14
DAFTAR PUSTAKA
Agung Cahyono, 2004. Peningkatan Kualitas Kekerasan Poros Propeller Dengan
Perlakuan Panas Quenching. Laporan Tugas Akhir Fakultas Teknik Mesin
UMS, Surakarta
Ahmad Aniq Soffiyudin, 2004. Pengaruh Suhu Carburizing Menggunkan Media Arang
Batok Kelapa Terhadap Kekerasan dan Ketahanan Aus Roda Gigi Baja Aisi
4140. Laporan Tugas Akhir Fakultas Teknik Mesin UMS, Surakarta
Amstead, B, H. ; Japrie, S (Alih Bahasa), 1995, Teknologi Mekanik, Edisi Ke-7, Jilid 1,
PT. Erlangga, Jakarta
Brooks, C, R. , 1979, Heat Treatment of Ferrous Alloys, Mc. Graw Hill, Singapore
Gatot Budiyanto, 2003. Pengaruh Proses Quencing dan Annealing Terhadap
Struktur Mikro dan Kekerasan Spoket Toyota Kijang. Laporan Tugas Akhir
Fakultas Teknik Mesin UMS, Surakarta
Love, G. , 1986, Teori dan Praktek Kerja Logam, Edisi ke-3, PT. Erlangga, Jakarta
Niemann, G. , 1994, Elemen Mesin, Jilid 1, Edisi ke-2, PT. Erlangga, Jakarta
Sucahyo, B. , 1995, Pekerjaan Logam Dasar, Cetakan ke-1, PT. Tiga Serangkai Pustaka Mandiri
Sularso. ; Suga, K. , 1997, Dasar Perencanaan dan Pemilihan, Cetakan ke-9, PT.
Pradnya Paramita, Jakarta
Sumanto,
Drs.
,
1994,
Pengetahuan
Bahan
untuk
mesin
dan
Listrik,
Cetakan Ke-1, PT. ANDIPRATITA TRIKARSA MULIA, Jakarta Barat
Surdia, T. ; Saito, S. , 2000, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-5, PT. Pradnya
Paramita, Jakarta
Van Vlack. , 1992, Ilmu dan Teknologi Bahan, Edisi ke-5, PT. Erlangga, Jakarta
Van Vliet, G, L, J. ; Haroen (Alih Bahasa), 1984, Teknologi untuk Bangunan Mesin :
Bahan-bahan 1, Cetakan Ke-1, PT. Erlangga, Jakarta
1
Will John, By the ASM Committe on Metallography of Steel Castings, Asm Hand Book,
Vol 8: USA
WWW.Google.co.id/search?q=Gambar+Warna+Heat+Treatment+Logam&W=id&client=
firefox–a&w=pjg&rls=org.moj
2
TUGAS AKHIR
ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS TOOTH BUCKET
EXCAVATOR SEBELUM DAN SESUDAH
PROSES HEAT TREATMENT
Naskah Publikasi Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh
Gelar Sarjana Strata Satu Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh :
MUH. ANDHY ISKANDAR
NIM : D 200 060 027
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2013
1
HALAMAN PERSETUJUAN
Naskah Publikasi berjudul ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS TOOTH
BUCKET EXCAVATOR SEBELUM DAN SESUDAH PROSES HEAT TREATMENT,
telah
disetujui
oleh
pembimbing
dan
diterima
untuk
memenuhi
persyaratan
memperoleh, derajat sarjana (S1) pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
2
ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS TOOTH BUCKET EXCAVATOR
SEBELUM DAN SESUDAH HEAT TREATMENT
Muh Andhy Iskandar, Wijianto, Pramuko IP
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartasura
ABTRAKSI
Tujuan dari penelitian pada tooth bucket excavator adalah untuk mengetahui
komposisi kimia, struktur mikro, kekerasan dan proses perlakuan panas (heat
treatment) antara lain quenching, aging dan annealing.
Metode penelitian yang digunakan dalam pengujian terdiri dari 5 spesimen dari
tooth bucket excavator, yaitu 1 spesimen raw material (bahan mentah) untuk uji
komposisi kimia, 1 spesiemen lagi dari raw material yang digunakan untuk uji struktur
mikro dan kekerasan, serta 3 spesimen untuk proses heat treatment yang juga
digunakan untuk uji struktur mikro dan uji kekerasan.
Dari data hasil pengujian dan pembahasan, pada pengujian tooth bucket
excavator, untuk pengujian komposisi kimia dapat diketahui unsur yang mendominasi
adalah mangan (Mn), 1,0875%, dan dapat pula tooth bucket excavator dapat
digolongkan baja ASTM A 487 karena pembuatannya dicetak, dipanaskan, dikeraskan
dan dicor,untuk pengujian struktur mikro ditemukan fasa austenit, fasa martensit,fasa
ferit, fasa perlit, untuk pengujian kekerasan Vickers didapatkan nilai rata-rata pada
specimen raw yaitu 483,148 HVN, setelah mengalami perlakuan panas quenching
memiliki kekerasan 481,14 HVN, aging memiliki kekerasan 282,402 HVN, annealing
kekerasan menurun sampai 172,78 HVN.
Kata kunci: Tooth Bucket Excavator, Komposisi Kimia, Heat Treatment, Struktur
Mikro dan Kekerasan.
3
Pendahuluan
Sekarang
ini
banyak
sekali
kemajuan yang telah dicapai di bidang
ilmu pengetahuan dan teknologi seiring
dengan perkembangan jaman yang
didukung oleh sumber daya manusia
yang
semakin
tinggi
tingkat
kecerdasannya. Disadari sepenuhnya
bahwa
berkembangnya
ilmu
pengetahuan dituntut karena semakin
maraknya persaingan dan kebutuhan
masyarakat yang semakin komplek.
Dari sini pakar ilmu pengetahuan
mencoba untuk membuat dan mencari
sebuah metode baru untuk pemenuhan
hal tersebut, sementara kalangan
praktisi pendidikan juga melakukaan hal
yang sama agar bisa menambah
wacana dan suasana baru dalam
bidang pendidikan yang semakin
dibutuhkan oleh pasar. Apalagi saat
menyongsong pasar global yang mana
semakin dituntut adanya persaingan
tanpa
harus
melihat
itu
siapa,
bagaimana, dan dimana, sementara hal
yang terpenting adalah menghadapi dan
memenangkan persaingan dalam pasar
global itu sendiri.
Dalam hal teknologi misalnya
kemajuan dapat dilihat dari banyaknya
kegiatan yang dahulu dikerjakan oleh
tenaga manusia ataupun hewan,
sekarang mulai berpindah kearah
pemanfaatan tenaga yang dihasilkan
oleh mesin–mesin yang tentu saja ini
dapat menambah efisiensi kerja dan
mengurangi tenaga yang dikeluarkan.
Perkembangan jaman yang semakin
pesat
seiring
dengan
semakin
kompleksnya
kebutuhan
manusia
mendorong manusia untuk menciptakan
alat bantu yang semakin canggih yang
dapat meringankan proses kerja,
mengurangi
waktu
kerja
dalam
pembangunan sebuah proyek-proyek
besar seperti: pembangunan jalan tol,
gedung-gedung
pencakar
langit,
jembatan layang, bandara udara dan
lain sebagainya. Oleh karena itu
diperlukan sebuah alat yang memiliki
kemampuan untuk dapat melakukan
pekerjaan berat seperti: penggalian
tanah, pengankutan tanah, dan lain-lain
dengan waktu yang semakin efisien.
Salah satu jenis alat berat yang
sering digunakan unuk penggalian
adalah Excavator. Excavator adalah
suatu peralatan konstruksi alat berat
yang memiliki fungsi untuk melakukan
pekerjaan berat seperti penggalian
tanah,
pengumpulan
tanah,
memindahkan dan mengangkut tanah
serta mengangkut barang. Excavator
dalam peralatan konstruksi alat berat
ada berbagai macam jenisnya, antara
lain ; Bulldozer, Backhoe, Tractor,
Shovell dll.
Dalam dunia alat-alat berat pasti
ada
bagian
yang
rusak,
aus,
dikarenakan pada saat penggalian
tanah,
pengumpulan
tanah,
pengangkutan tanah pada saat alat
berat sedang bekerja. Disini penulis
meneliti tentang tooth bucket excavator
atau yang diartikan Cakar atau Kuku.
Meneliti sifat logam yang mempunyai
karakteristik
yang
berbeda-beda.
Seperti sifat-sifat fisis, sifat mekanis dan
sifat kimia. Maka diperlukan suatu
penanganan
khusus
agar
setiap
1
Perumusan Masalah
Perumusan masalah yang akan di
teliti ini benarkah spesimen yang
digunakan untuk penelitian merupakan
paduan yang dapat dikenai perlakuan
panas (heat tretment), dan adakah
perbedaan kekerasan yang mencolok
sifat fisis dan mekanis yang dihasilkan
karena proses heat treatment. Oleh
karena itu untuk mengetahui hasil
tersebut maka dilakukan penelitian
dengan cara proses heat treatment atau
perlakuan panas pada bahan atau
spesimen tersebut.
elemen-elemen logam tersebut dapat
digunakan sesuai yang di inginkan.
Pentingnya sifat fisis dan mekanis
pada tooth bucket excavator tersebut
adalah untuk mengetahui sifat fisis
bahan
tersebut
setelah
terkena
perlakuan panas pada suhu tertentu
misalnya, bahan akan mengalami
perubahan
struktur
mikro
dan
mengetahui fasa yang terkandung.
Sedangkan
sifat
mekanik
untuk
mengetahui kemampuan bahan tersebut
apakah mampu menahan beban yang
dikenakan
pada
bahan
tersebut.
Sebagai
contoh
pada
penelitian
sebelumnya yang meneliti perlakuan
panas pada roda gigi misalnya, Ahmad
Aniq Soffiudin (2004) meneliti tentang
pengaruh
suhu
carburizing
menggunakan media arang batok
kelapa
terhadap
kekerasan
dan
ketahanan aus roda gigi baja aisi 4140,
menyimpulkan bawa dalam pengujian
kekerasan dan keausan maupun
perhitungan laju keausan hasil paling
baik
adalah
suhu
pemanasan
carburizing 9500C dan pada sepesimen
yang telah mengalami quenching
dengan
suhu
carburizing
9500C.
Penelitian ini memakai perlakuan panas
(heat treatment) untuk memperbaiki
sifat-sifat logam tersebut supaya
mempunyai hasil yang lebih baik.
Perlakuan panas (heat treatment)
bisa
berupa
quenching,
aging,
annealing,
carburizing
misalnya.
Perlakuan panas pada logam dapat
merubah sifat dan mekanis suatu
logam.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini
adalah sebagai berikut :
Sebelum proses heat treatment :
1.Mengetahui komposisi kimia tooth
bucket
excavator
(unsur-unsur
penyusun
yang
terkandung
didalamnya).
2. Mengetahui kekerasan tooth bucket
excavator sebelum proses heat
treatment
3. Mengetahui fasa yang terkandung
didalamnya
Setelah proses heat treatment:
1. Mengetahui
peningkatan
atau
penurunan kekerasan tooth bucket
excavator setelah proses heat
treatment.
2. Menetahui perubahan fasa yang yang
tarjadi pada tooth bucket excavator
setelah proses heat treatment.
2
Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini nantinya
diharapkan bisa memberikan manfaat
berupa konstribusi bagi:
a. Pengujian komposisi kimia
(standar ASTM E 415)
b. pengujian
struktur
mikro
(standar ASTM E3)
c. Pengujian kekerasan (standar
ASTM E 92)
Tinjauan Pustaka
Agung
Cahyono
(2004)
denganjudul”
peningkatan
kualitas
kekerasan poros propeller dengan
perlakuan panas quenching” dihasilkan
bahwa pada pengujian kekerasan
setelah quenching material mempunyai
harga kekerasan yang lebih besar dari
pada sebelum di quenching.
Gatot Budianto (2003) dengan
judul “pengaruh proses quenching dan
annealing terhadap setruktur mikro dan
kekerasan Sporket Toyota kijang”
menyimpulkan
bahwa
setelah
mengalami proses quenching, nilai
kekerasan tidak menunjukan kenaikan
sedangkan setelah annealing nilai
kekerasan mengalami penurunandan
proses
heat
treatmet
tidak
mempengaruhi struktur mikro baja.
Ahmad Aniq Soffiyudin (2004)
dengan
judul
“pengaruh
suhu
carburizing menggunakan media arang
batok kelapa terhadap kekerasan dan
ketahanan aus roda gigi baja aisi 4140”
menyimpulkan bahwa dalam penelitian
ini adalah pengujian kekerasan dan
keausan maupun perhitungan laju
keausan hasil paling baik adalah suhu
pemanasan carbirizing 9500C dan
spesimen
yang telah
mengalami
quenching dengan suhu carburizing
9500C.
1. Bidang Akademik
Penelitian
ini
bisa
mengetahui secara jelas dan
akurat sifat-sifat fisis, mekanis
serta unsur-unsur kimia yang
terkandung dalam tooth bucket
excavator sebelum dan sesudah
proses heat treatment, dan dapat
juga dipakai sebagai pengayaan
data
mata
kuliah
yang
berhubungan dengan material.
2. Bidang Dunia Kerja
Tooth Bucket Excvator
digunakan
dalam
proses
pengerjaan
proyek-proyek
pembuatan jalan seperti jalan tol,
proses
penggalian
tanah,
pengumpulan tanah, dan masih
banyak lagi.
Batasan Masalah
Supaya pembahasan lebih fokus,
maka penulis membatasi permasalahan
pada beberapa hal:
1. Material yang digunakan dalam
penelitian ini adalah Tooth
Bucket Excavator.
2. Perlakuan panas (heat treatment)
yang dilakukan pada spesimen
ini berupa quenching, aging, dan
annealing.
3. Pengujian
yang
dilakukan
meliputi:
3
LandasanTeori
2.Baja Karbon
Baja
karbon
adalah
paduan antara Fe dan C dengan
kadar C sampai 2,14%. Sifat-sifat
mekanik baja karbon tergantung
dari C yang dikandungnya, setiap
baja termasuk baja karbon
sebenarnya adalah paduan multi
komponen yang disamping Fe
selalu mengandung unsur-unsur
lain seperti Mn, Si, S, P, N, H,
yang dapat mempengaruhi sifatsifatnya. Baja karbon dapat
diklasifikasikan
menjadi
tiga
bagian menurut kadar karbon
yang dikandungnya, yaitu baja
karbon rendah dengan kadar
karbon kurang dari 0,5%, baja
karbon sedang mengandung
0,25-0,6% karbon, dan baja
karbon tinggi mengandung 0,71,5% karbon, dan ini pembagian
baja karbon.
a. Baja karbon rendah
Baja karbon rendah
mengandung kurang dari
0,5% karbon. Kebanyakan
dari produk baja ini
terbentuk proses anneal,
kandungan karbonya yang
rendah dan mikro setruktur
yang terdiri dari fasa ferrit
dan perlit menjadikan baja
karbon rendah bersifat
lunak dan kekuatannya
lemah namun keuletan
dan
ketangguhannya
sangat baik. Baja karbon
rendah kurang responsive
terhadap perlakuan panas
Klasifikasi Baja
Pada garis besarnya logam
digolongkan menjadi dua: yaitu logam
besi (fero) dan logam non fero. Logam
besi terdiri dari baja, baja tuang, besi
tuang, dan paduan besi. Untuk logam
non fero dikelompokan menjadi dua:
yaitu logam berat dan logam ringan.
Logam berat dan logam ringan masingmasing terbagi menjadi logam murni
dan paduan. Logam berat murni terdiri
dari tembaga, timah putih, timah hitam,
seng, nikel, dan lain-lain. Sedangkan
logam berat paduan adalah kuningan,
perunggu, contoh logam ringan paduan
adalah anti corodal, aluman, dan avional
logam-logam yang sering dijumpai
dalam pekerjaan teknik adalah besi,
tembaga, aluminium. Baja adalah logam
ferro yang mempunyai paduan terdiri
dari besi, karbon dan unsur lainnya
seperti Si, S, P, Mn, Ni, Cr, Mo, Cu dan
lainnya. Baja dikelompokan menjadi 2
yaitu:
1. Baja Paduan
Maksud
dari
paduan
adalah
untuk
meningkatkan
kekuatan dan kekerasan. Baja
paduan dapat dipisahkan menjadi
3 golongan yaitu: baja konstruksi
(biasanya dipergunakan untuk
bagian mesin dengan beban
berat), baja untuk alat-alat berat
(dengan kekerasan yang tinggi),
dan baja sepesial (misalnya baja
anti karat dan baja anti panas).
4
1. Diagram Fasa Fe – C
untuk
mendapatkan
mikrostruktur
martensit
maka dari itu untuk
meningkatkan
kekuatan
dari baja karbon rendah
dapat dilakukan dengan
proses karburisasi.
b. Baja karbon sedang
Baja ini mengandung
karbon antara 0,25% 0,60%.
Didalam
perdagangan
biasanya
dipakai sebagai alat-alat
perkakas, baut, poros
engkol, roda gigi, pegas
dan lain-lain.
c. Baja karbon tinggi
Baja karbon tinggi
ialah
baja
yang
mengandung
karbon
antara 0,7% - 1,5% .
Gambar 1. Diagram kesetimbangan
Besi Karbon (Fe-C)
2. Diagram fasa Fe-Mn
Gambar 2.diagram fasa (Fe-Mn)
5
3. Diagram Continuous Cooling
Transformation (CCT)
Metode Penelitian
Mulai
Observasi Laboratorium Pengujian
Pembuatan Spesimen
Uji komposisi
kimia
Tanpa heat
treatment/ raw
material
Gambar 3.Continuous Cooling
Transformation (CCT)
4. Diagram Time Temperatur
Transformation (TTT)
Proses heat treatment
quenching
Uji struktur
mikro
Aging
Uji struktur
mikro
Uji
kekerasan
Uji
kekerasan
Data hasil penelitian
Analisa pembahasan
Kesimpulan
Gambar 4. Diagram TimeTemperatur
Transformation (TTT)
Selesai
Gambar 5. Diagram Alir Penelitian
6
Annealing
Bahan Penelitian
Pengujian yang dilakukan pada
tooth bucket excavator ini meliputi uji
struktur mikro dan uji kekerasan, yang
terlebih dahulu dilakukan uji komposisi
kimia untuk menentukan heat treatment
yang sesuai. Pengujian struktur mikro
dilakukan untuk mengetahui fasa atau
struktur dari benda uji dan pengujian
kekerasan dilakukan untuk mengetahui
harga kekerasan serta pengujian
komposisi
kimia
dilakukan
untuk
mengetahui unsur yang terkandung
dalam
material.
Dari
pengujianpengujian
tersebut
kita
dapat
mengetahui kualitas material dari tooth
bucket excavator sebelum dan sesudah
proses heat treatment.
Gambar 8. Spesimen raw material
dengan pengujian struktur mikro dan
kekerasan pada tooth bucket excavator
Gambar 6. Tooth bucket excavator
Gambar 9. Spesimen setelah proses
heat treatment (quenching) dengan
pengujian struktur mikro dan kekerasan
pada tooth bucket excavator
Spesimen
.
Penembakan
Gas Argon
Gambar 7.Spesimen
pengujian
komposisi
bucketexcavator
raw material
kimia
tooth
7
Alat Penelitian
1. Alat Potong
Gambar 12.Gerinda
1. Amplas
Gambar 10. Spesimen setelah proses
heat treatment (aging) dengan
pengujian struktur mikro dan kekerasan
pada tooth bucket excavator
Gambar 13.Ampelas , 600, 800,
(Lab.Teknik UGM. Yogyakarta,
2012)
2. Bahan Etsa
Gambar 11. Spesimen setelah proses
heat treatment (annealing) dengan
pengujian struktur mikro dan kekerasan
pada tooth bucket excavator
Gambar 14.Nitrit acid (HNO3(Lab.Teknik
UGM. Yogyakarta, 2012)
8
3.Peresinan
Alat Uji Kekerasan
Harga kekerasan vickersdapat
dihitung dengan rumus:
1,854 x P
HV =
d2
d1 d2
d
2
Dimana :
HV :harga kekerasan vickers (kg/mm2)
P :beban penekan penetrator (kg)
d :diagonal bekas injakan penetrator
(mm)
Gambar 15.peresinan
4. Alat-alat lain
Autosol, pensil, mistar, spidol, kertas
dan jangka sorong.
Alat Uji Komposisi Kimia
Gambar 16.alat uji komposisi kimia
Optical Emission Sepectrometer
Gambar 18.Vickers Hardeness Tester
Alat Uji Struktur Mikro
Alat Untuk Perlakuan Panas / Heat
Treatment
Gambar 17.alat uji struktur mikro
(Olympus Metalurycal mikroskope)
Gambar 19.Tanur elektrik lab. S1 Mesin
UGM
9
Pengujian Komposisi Kimia
Pengujian
komposisi
kimia
dilakukan dengan mesin sepectrometer,
dan memberikan hasil pembacaan
secara otomatis kandungan komposisi
kimia pada sampel uji. Pengujian
komposisi kimia bertujuan mengetahui
persentase kandungan unsur yang
terdapat dalam sepesimen, selain itu
juga untuk mengetahui karakter atau
sifat bahan. Dari hasil uji komposisi
kimia didapatkan 17 unsur.
97,06
Mn
1,0875
Cr
0,8753
Si
0,5438
C
0,2983
S
0,0257
P
0,0226
Ni
0,0223
Cu
0,0216
Al
0,0126
Ti
0,0074
Pb
0,0073
Sn
0,0058
W
0,0051
0,0037
Zn
0,0022
Ca
0,0016
Pengujian Struktur Mikro
Pengujian struktur mikro ini
dilakukan
dengan
mikroskop
olympusmetalurgycal microscope pada
spesimen raw material dan setelah
mengalami perlakuan panas atau heat
treatment dilakukan pembesaran 100x,
dan diperoleh foto mikro sebagai
berikut:
Tabel IV.I.1 Tabel hasil uji komposisi
kimia tooth bucket excavator
UNSUR
(%)
Fe
Mo
ferit
perlit
Gambar 20. Struktur Mikro tooth bucket
excavator raw material
martensit
perlit
Gambar 21. Struktur mikro tooth bucket
excavator quenching
10
d1
ferit
perlit
d2
Gambar 22. Struktur mikro tooth bucket
excavator aging
perlit
ferit
Gambar 23. Struktur mikro tooth bucket
excavator annealing
Angka kekerasan Vickers dapat
dihitung dengan rumus:
1,854 x P
HV =
d2
d1 d2
d
2
Dimana:
HV : harga kekerasan Vickers
(kg/mm2 )
P : beban penekan penetrator
(kg)
d : diagonal bekas injakan
penetrator (mm)
Daftar tabel 2.kekerasan vickers pada
tooth bucket excavator sebelum proses
heat treatment raw material.
Diagonal I Diagonal II
Kekerasan
(d1)
(d2)
HV
rata-rata
No
2
Kg/mm
HVN
setrip mm setrip mm
Kg/mm2
1
17
0,34 17
0,34 481,14
2
17
0,34 17
0,34 481,14
3
16
0,32 16
0,32 543,16
483,148
4
18
0,36 18
0,36 429,16
5
17
0,34 17
0,34 481,14
Data Hasil Pengujian Kekerasan
Vickers
Pengujian
kekerasan
ini
dilakukan dengan alat uji Hardeness
Vickers dengan beban 30 kg atau 294 N
dan kemudian besaran strip diubah
dalam satuan millimeter (mm), dimana
untuk pembesaran 100 kali besaranya
1 setrip = 0,02mm.
11
Daftar tabel 3.kekerasan vickers pada
toothbucket excavator setelah proses
heat treatment (Quenching)
Diagonal
Diagonal
Kekerasan
(d1)
(d2)
HV
rata-rata
No
Kg/
HVN
titik
2
Kg/mm2
setrip mm setrip mm mm
No
1
2
17
17
17
17
17
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
17
17
17
17
17
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
481,14
481,14
481,14
481,14
481,14
3
481,14
4
Daftar tabel 4.kekerasan vickers pada
tooth bucket excavator setelah proses
heat treatment (Aging)
Diagonal II Diagonal II
Kekerasa
(d1)
(d2)
n rataHV
No
rata
Kg/
Titik
HVN
setrip mm setrip mm mm2
Kg/ mm2
1
2
3
4
5
22
22
22
23
22
0,44
0,44
0,44
0,46
0,44
22
22
22
23
22
0,44
0,44
0,44
0,46
0,44
287,29
287,29
287,29
262,85
287,29
282,402
Daftar tabel 5.kekerasan vickers pada
tooth bucket excavator setelah proses
heat treatment (Annealing)
Kekerasan
Diagonal I Diagonal II
No
HV Kg/ rata-rata
(d1)
(d2)
HVN
Titik
mm2
setrip mm setrip mm
Kg/mm2
1
28 0,56 28
0,56 177,35
2
28 0,56 28
0,56 177,35
3
28 0,56 28
0,56 177,35 172,78
4
28 0,56 28
0,56 177,35
5
30
0,6
30
0,6 154,5
12
Dari data hasil uji kekerasan
tooth bucket excavator sebelum dan
sesudah proses heat treatment berupa,
quenching, aging, annealing sedikit
mengalami
penurunan
yaitu
dari
pertama raw 483,148 HVN, ke
quenching sedikit menurun 481,14 HVN,
ke
aging
turun
282,402
HVN,
sedangkan proses annealing kekerasan
menurun sampai 172,78 HVN, dari data
tersebut
dapat
dibuat
diagram
histrogram, berikut data histrogram
.
Kekerasan Rata-rata (HVN)
1
2
3
4
5
Tabel 6. Data kekerasan tooth
bucket excavatorsebelum dan
sesudah proses heat treatment.
Jenis bahan Spesiemen
Kekerasan
(HVN)
Raw
Tooth Bucket 483,148
Material
Excavator
Quenching
Tooth Bucket 481,14
Excavator
Aging
Tooth Bucket 282,402
Excavator
Annealing
Tooth Bucket 172,78
Excavator
500
483.148 481.14
400
282.402
300
172.78
200
100
0
1
2 Treatment
3
Heat
4
Dari diagram histrogram dapat kita lihat
tooth bucket excavator yang pertama
raw material, kekerasan lebih tinggi
483,148 HVN karena materialalnya
masih mentah belum terkena perlakuan
panas, dibandingkan dengan yang
sudah mengalami perlakuan panas,
setelah mengalami proses perlakuan
panas quenching sedikit mengalami
penurunan
481,14
HVN
karena
disebabkan pendinginan secara cepat
jadi atom-atom mengalami pengerasan,
setelah mengalami perlakuan panas
aging mengalami penurunan 282,402
HVN , ini disebabkan atom-atom yang
ada bergerak dan mulai membentuk
susunan fasa yang lebih setabil, dan
proses annealing mengalami penurunan
sebesar 172,78 karena disebabkan
pendinginan secara perlahan -lahan jadi
bahan menjadi lunak dan memperbaiki
butir-butir logam
ketahanan
panas.
Sehingga
logam ini dapat digolongkan
sebagai baja mangan, karena
unsur mangan paling dominan
dan digolongkan baja ASTM A
487
karena
pembuatannya
dicetak, dipanaskan, dikeraskan,
dan dicor.
b. Berdasarkan uji struktur mikro
Dari hasil pengamatan
struktur mikro material spesimen
raw dan material yang telah diuji
perlakuan panas (heat treatment)
ada terdapat macam-macam
fasa. Raw material terdapat fasa
austenite, setelah mengalami
perlakuan
panas
quenching
terdapat fasa martensit.Setelah
diaging terdapat fasa perlit dan
ferit.
Setelah
di
annealing
terdapat fasa ferit dan perlit.
c. Berdasarkan uji kekerasan
Dari hasil pengujian kekerasan
Vickers dapat dilihat harga
kekerasan rata-rata yang dimiliki
material spesimen raw sebesar
483,148 HVN, kemudian setelah
mengalami perlakuan panas di
quenching memiliki kekerasan
481,14 HVN ini sedikit menurun,
setelah di aging kekerasan
menurun 282,402 HVN setelah di
annealing kekerasan menurun
sampai 172,78 HV.
Kesimpulan
Setelah melakukan serangkaian
analisa sifat fisis dan mekanis pada
tooth bucket excavator dapat diambil
kesimpulan sebagai berikut:
a. Berdasarkan uji komposisi kimia
Dari
hasil
pengujian
komposisi kimia baja paduan
didapatkan prosentase unsur
utama, yaitu: mangan (Mn)
sebesar 1,0875%, merupakan
unsur yang harus selalu ada
didalam baja. Penambahan unsur
mangan (Mn) didalam baja
paduan menambah kekuatan,
meningkatkan
keuletan,
kekerasan, ketahanan aus dan
Saran
Penulis mempunyai beberapa saran
yang mungkin suatu saat dapat berguna
dalam
proses
pembuatan
atau
13
pengembangan penelitian yang akan
datang, beberapa saran tersebut.
1. Pemotongan
spesimen
diharapkan sesuai standarisasi
yang telah ditentukan sebelum
dilakukan penelitian
2. Pada
pengujian
komposisi
diharapkan untuk dicocokan pada
type tertentu untuk menghindari
tercampurnya spesimen yang
satu dengan yang lainnya,
karena tiap type spesimen
mempunyai bentuk yang mirip.
3. Pada saat proses heat treatment
quenching, aging dan annealing
diperlukan
ketelitian
untuk
menghindari kesalahan dalam
penggunaan spesimen
yang
akan dilakukan pengujian karena
banyak spesimen yang akan
diuji.
4. Pembacaan hasil pengujian pada
mikroskop
setelah
diuji
kekerasan
harus
dilakukan
dengan sangat teliti,
5. Pembuatan
spesimen
uji
kekerasan vickers diharapkan
sesuai standarisasi yang telah
ditentukan sebelum dilakukan
pengujian, supaya mendapatkan
data
yang
akurat
untuk
mengetahui kekerasan bahan
setelah diuji.
Penulis berharap dari beberapa
saran tersebut dapat menjadi bahan
pertimbangan penelitian-penelitian yang
akan datang sehingga penelitian
tersebut semakin berkembang dan
bermanfaat pada bidang yang sejenis.
14
DAFTAR PUSTAKA
Agung Cahyono, 2004. Peningkatan Kualitas Kekerasan Poros Propeller Dengan
Perlakuan Panas Quenching. Laporan Tugas Akhir Fakultas Teknik Mesin
UMS, Surakarta
Ahmad Aniq Soffiyudin, 2004. Pengaruh Suhu Carburizing Menggunkan Media Arang
Batok Kelapa Terhadap Kekerasan dan Ketahanan Aus Roda Gigi Baja Aisi
4140. Laporan Tugas Akhir Fakultas Teknik Mesin UMS, Surakarta
Amstead, B, H. ; Japrie, S (Alih Bahasa), 1995, Teknologi Mekanik, Edisi Ke-7, Jilid 1,
PT. Erlangga, Jakarta
Brooks, C, R. , 1979, Heat Treatment of Ferrous Alloys, Mc. Graw Hill, Singapore
Gatot Budiyanto, 2003. Pengaruh Proses Quencing dan Annealing Terhadap
Struktur Mikro dan Kekerasan Spoket Toyota Kijang. Laporan Tugas Akhir
Fakultas Teknik Mesin UMS, Surakarta
Love, G. , 1986, Teori dan Praktek Kerja Logam, Edisi ke-3, PT. Erlangga, Jakarta
Niemann, G. , 1994, Elemen Mesin, Jilid 1, Edisi ke-2, PT. Erlangga, Jakarta
Sucahyo, B. , 1995, Pekerjaan Logam Dasar, Cetakan ke-1, PT. Tiga Serangkai Pustaka Mandiri
Sularso. ; Suga, K. , 1997, Dasar Perencanaan dan Pemilihan, Cetakan ke-9, PT.
Pradnya Paramita, Jakarta
Sumanto,
Drs.
,
1994,
Pengetahuan
Bahan
untuk
mesin
dan
Listrik,
Cetakan Ke-1, PT. ANDIPRATITA TRIKARSA MULIA, Jakarta Barat
Surdia, T. ; Saito, S. , 2000, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-5, PT. Pradnya
Paramita, Jakarta
Van Vlack. , 1992, Ilmu dan Teknologi Bahan, Edisi ke-5, PT. Erlangga, Jakarta
Van Vliet, G, L, J. ; Haroen (Alih Bahasa), 1984, Teknologi untuk Bangunan Mesin :
Bahan-bahan 1, Cetakan Ke-1, PT. Erlangga, Jakarta
1
Will John, By the ASM Committe on Metallography of Steel Castings, Asm Hand Book,
Vol 8: USA
WWW.Google.co.id/search?q=Gambar+Warna+Heat+Treatment+Logam&W=id&client=
firefox–a&w=pjg&rls=org.moj
2