BAB III METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB III METODE PENELITIAN Pada penelitian ini penulis meneliti tentang pengaruh penahanan waktu pemanasan (holding time) terhadap kekerasan baja karbon rendah pada proses karburasi dengan menggunakan media padat. Jadi penahanan waktu pemanasan dan media pendinginan dibuat bervariasi dengan tujuan untuk mengetahui sejauhmana pengaruh terhadap kekerasan yang dihasilkan Alur Penelitian Dalam melakukan penelitian dibutuhkan alat alat antara lain : a. Material Benda uji. Material atau spesimen yang digunakan adalah baja karbon rendah perupa plat strip. Komposisi kimia : Halaman 31

2 Fe = 99, 51 % C = 0, 07 % Si = 0, 02 % P = 0, 063 % Mn = 0, 317 % 5 mm 25 mm 50 mm Gambar 3-1 : Matrial Benda Uji b. Kawat Berfungsi sebagai pengikat benda uji agar memudahkan dalam pengambilan dari kotak sementasi pada waktu proses pendinginan. c. Bubuk karbon (arang kayu) dan bubuk barium karbonat. d. Kotak sementasi (kotak karbon) gambar 3 2 : Kotak Sementasi Kotak sementasi harus memiliki karakteristik sebagai berikut : o Harus rapat sehingga tidak memungkinkan adanya kebocoran dari gas yang terbentuk. Halaman 32

3 o Tahan suhu tinggi untuk waktu yang relatif lama. o Sesuai untuk bentuk dan ukuran benda kerja yang akan diproses. o Memiliki sifat mekanik yang memadai sehingga tidak terjadi perubahan bentuk pada sat mengalami pemanasan pada waktu yang cukup lama. o Relatif ringan. Biasanya bahan Sementasi terbuat dari : o Baja Cr Ni o Bahan ini harganya relatif mahal, tetapi bahan ini sangat stabil pada suhu yang tinggi serta relatif ringan. o Baja lunak, murah tetapi masa pakainya singkat. o Besi cor, relatif tebal (rata rata diatas 10 mm) agar masa pakainya menjadi panjang. e. Penjepit Berfungsi untuk pengambilan kotak karbon dari tungku dan benda uji dari kotak karbon. Halaman 33

4 Gambar 3 3 : Penjepit f. Open listrik. Open listrik berfungsi untuk memanaskan benda kerja dengan temperatur stabil atau tetap. g. Alat Pengujian kekerasan Pengujian kekerasan menggunakan alat uji kekerasan vickers. h. Kertas gosok besi. Berfungsi untuk menggosok benda uji supaya halus Perencanaan Penelitian Adapun perencanaan penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut : a. Persiapan Sebelum proses pemanasan dimulai, pertama tama yang harus dilakukan adalah memberi tanda terhadap benda uji. Hal tersebut dilakukan karena proses karburasi untuk satu benda uji Halaman 34

5 dengan benda uji yang lainnya mempunyai perlakuan yang berbeda. Tanda yang diberikan adalah : Tanda Spesimen A1 A2 B1 B2 C1 Waktu Penahanan (Holding Time) 15 Menit 15 Menit 30 Menit 30 Menit 50 Menit Media Pendinginan (Quenching) Oli Ol i Oli Oli Oli C2 Z 50 Menit Oli Tanpa proses perlakuan panas Kotak sementasi diisi dengan bubuk karbon dan BaCO 3 dengan perbandingan 60 % bubuk karbon dan 40 % BaCO 3. Spesimen sebelum dimasukkan ke kotak sementasi harus diikat dahulu dengan kawat. Halaman 35

6 Gambar 3 4 : Pengikatan spesimen dengan kawat b. Pemanasan Oven dihidupkan, kemudian kotak sementasi dimasukkan dan temperatur diatur C. Proses pemanasan dilakukan 3 kali tiap 2 spesimen sesuai dengan penahanan waktu pemanasan yang telah ditentukan pada benda uji tersebut yaitu : Proses pemanasan I : Benda uji A1 dan A2, waktu penahanan temperatur 15 menit. Halaman 36

7 TEMPERATUR 0 C MENIT TIME Gambar 3 5 : Grafik Proses Pemanasan I Proses pemanasan II : Benda uji B1 dan B2, waktu penahanan temperatur 30 menit. TEMPERATUR 0 C MENIT TIME Gambar 3 6 : Grafik Proses Pemanasan II Halaman 37

8 Proses pemanasan III : Benda uji C1 dan C2, waktu penahanan temperatur 50 menit TEMPERATUR 0 C MENIT TIME Gambar 3 7 : Grafik Proses Pemanasan III c. Pendinginan Pendinginan dilakukan setelah waktu penahanan temperatur tercapai dengan cara langsung dari media karburasi (Dirrect Quenching). Media pendinginan mengunakan Oli SAE d. Proses Permesinan Setelah pendinginan dilakukan dan spesimen telah menjadi dingin dengan suhu kamar, pada salah satu sisi dari spesimen tersebut dilakukan proses permesinan yaitu dengan menyekrap / memakan setebal 1 2 mm. Halaman 38

9 Pada saat menyekrap suhu benda kerja dijaga agar tidak sampai panas karena bisa mengakibatkan perubahan kekerasan akibat panas yang ditimbulkan. Sedangkan tujuan dari penyekrapan adalah untuk mengetahui kekerasan dari bagian pinggir yang telah terkaburasi dan bagian dalam dan untuk mengetahui ketebalan difusi karbon. e. Proses Penggosokan (Grinding) Sebelum proses penggosokan, spesimen dimasukkan kedalam pipa yang telah diisi dengan dempul besi. Tujuan dalam hal ini adalah agar nantinya pada waktu penggosokan spesimen benar benar halus, siku dan rata. Jika tidak rata, hasil dari pemotretan pada bagian yang tidak rata akan kabur atau jelek. Dempul besi Gambar 3 8 : Benda uji dalam pipa yang didempul Penggosokan benda uji pada bagian yang telah disekrap tadi kemudian dilakukan secara bertahap. Penggosokan dilakukan Halaman 39

10 dengan kertas gosok besi (amplas kertas) dengan dimulai dari grid yang paling kasar sampai yang paling halus yaitu : 120, 180, 240, 320, 360, 400, 600, 800, 1000, Proses pengososkan harus teratur sesuai dengan arah agar dicapai kehalusan yang baik. f. Proses Pemolesan (Polishing) Proses polishing dilakukan apabila proses penggosokan telah selesai. Spesimen dicuci dengan air dan alkohol yang selanjutnya dikeringkan dengan lap kering. Pada proses polishing ini spesimen digosok pada kain yang halus yang diletakkan pada piringan yang berputar, selama penggosokan kain ditaburi dengan polishing powder yaitu serbuk alumia (pasta alumia). Proses polishing ini selesai apabila bekas goresan - goresan akibat penggosokan telah hilang sehingga spesimen menjadi halus dan mengkilat, lalu spesimen dicuci dengan air dan alkohol kemudian dikeringkan. g. ETSA Proses ini dilakukan dengan cara mencelupkan permukaan benda uji pada larutan kimia guna memperjelas penglihatan struktur mikro pada mikroskop dan waktu pencelupannya juga harus relatif singkat. Karena komposisi dan struktur permukaan heterogen maka kelarutan pada permukaan heterogen maka kelarutan pada permukaan spesimen menjadi tidak sama, Halaman 40

11 daerah yang mudah melarutkan larutan kimia akan tampak lebih dalam sehingga akan tampak lebih gelap. Larutan esta yang digunakan adalah nikel 2 %, yang terdiri dari 2 % HNO 3 dan 98 % alkohol. Pencelupan dilakukan kurang lebih 3 detik pada temperatur kamar. Proses esta selesai setelah benda uji diletakkan dibawah mikroskop, terlihat struktur mikro dengan jelas. h. Pengukuran Tebal Difusi Karbon Pengukuran dilakukan dengan menggunakan alat mikro hardness tester. Benda uji setelah diesta bila diletakkan dibawah mikroskop pada mikro hadrness tester akan terlihat ketebalan difusi karbonnya. Sehingga pengukuran ketebalan difusi karbon dapat dilakukan karena didalam lensa okuler mikroskop terdapat skala pengukuran dalam mikron meter (1/1000 mm). Adapun pembesaran total dari mikroskop yang dipakai adalah 400x terdiri dari pembesaran lensa okuler 10x dan pembesaran lensa obyektif 40x. Halaman 41

12 Gambar 3 9 : Skala Pengukuran pada lensa okuler i. Pengujian Kekerasan Pengujian yang digunakan adalah dengan metode pengujian kekerasan vickers. Pengujian ini dilakukan pada 2 bagian yaitu bagian penampang luasan (a) dan salah satu sisi permukaan (b). b a Gambar 3 10 : Penampang dan Permukaan Benda Uji Pengujian kekerasan dilakukan pada tahap terakhir dengan maksud agar diperoleh hasil yang akurat, karena permukaan benda uji sudah rata, halus dan bersih pada bagian penampang luasannya dan sisi permukaannya. Halaman 42

13 Sedangkan pada bagian sisi permukaannya dilakukan penggosokan terlebih dahulu untuk menghilangkan oksidasi yang timbul. Setelah benda uji bersih baru dilakukan pengujian kekerasan : o Spesimen diklem pada penjepit benda kerja dan diusahakan agar didapatkan permukaan yang benar benar horizontal. Penjepit benda kerja ini dapat bergerak melingkar 360 0, sehingga dapat bergerak dengan kemiringan seperti yang kita inginkan. Setelah didapatkan permukaan yang benar benar horizontal baru klem tersebut dikeraskan. o Spesimen diletakkan pada meja pengujian kemudian Penetrator dipasang berupa prisma intan dengan sudut o Penyetelan beban awal 10 kg sampai beban utama 30 kg. o Meja pengujian dinaikkan hingga spesimen menekan indikator samapi beban 10 kg. o Pengujian kekerasan pada penampang dilakukan dengan jarak yang teratur mulai dari permukaan yaitu ± 0,3 mm, 0,6 mm dan seterusnya hingga permukaan pada bagian bawah, dan penekanan dilakukan secara berurutan atau diagonal. Sedangkan pada permukaan benda uji dilakukan secara acak. Halaman 43

14 o Setelah pembebanan awal 10 kg, beban utama 30 kg ditekan dengan menggerakkan tuas. Pada skala pembebanan terlihat jarum bergerak sampai berhenti. setelah berhenti dibiarkan selama 15 detik, kemudian beban dihilanhkan. o Dan kemudian mengukur diagonal hasil indikator prisma tersebut. o Setelah diketahui diagonal rata - rata, kekerasan vickers didapat dengan rumus : HV = 1,8544. P d 2 dimana : P = Gaya penekanan (kg) d = Diameter tapak tekan (mm) dimana rumus tersebut didapat : a 2 + a 2 = d 2 2 a 2 = d 2 a 2 = ½ d 2 a a d Halaman 44

15 luas bidang segitiga dari prisma, o Luas 1 bidang (A), A = ½. a. t Dimana : Cos 22 = t = ½ t a a 2 cos 22 a 22 0 t sehingga : A = ½. a. a 2 Cos 22 = a 2 4 cos 22 karena a 2 = ½ d 2 maka : A = d 2 8 cos 22 o Luas 4 bidang (prisma) : A = 4. d 2 8 cos 22 sehingga : A = d 2 2 cos 22 Halaman 45

16 maka rumus kekerasan Vickers didapat : P d 2 HV = ; dimana A = A 2 cos 22 P P HV = 2 cos 22. = 1,854. d 2 d 2 Halaman 46

17 ALUR PROSES KARBURASI Mulai Pemotongan Spesimen Ukuran 5 x 2,5 cm Pemberian Tanda pada Spesimen Z A1, A2 B1, B2 C1, C2 Spesimen Diikat Dengan kawat Spesimen disusun dalam kotak simentasi Pengisian Kotak Simentasi dengan bubuk karbon dan Barium Carbonat Pemanasan C Waktu Penahanan Pendinginan degan oli Spesimen dikeluarkan secepat mungkin dari oven dan kotak simentasi Permesinan Pengambilan data Analisa data kesimpulan Selesai Halaman 47