BAB III METODA PENELITIAN DAN ANALISA PENGUJIAN

Transkripsi

1 23 BAB III METODA PENELITIAN DAN ANALISA PENGUJIAN Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis akan memulai dari pengumpulan data acuan proses punch, heat treatment, metode pengujian kekerasan Vickers dan analisa data uji-t berpasangan sebagai metode analisa validasi data yang diperoleh. untuk lebih jelas mengenai sistematika penulisan laporan tugas akhir ini penulis akan membuat flow chart seperti dibawah ini :

2 24 Mulai Heat Treatment Quenching Quenching Air Quenching Udara Quenching Oli Proses Pengujian : 1. Uji Kekerasan 2. Uji Kinerja Punch Analisa Hasil Pengujian Uji Statistik Tidak Ya Pembahasan Hasil Pengujian Kesimpulan : 1. Uji Kekerasan 2. Uji Kinerja Punch Selesai Gambar 3,1 Flowchart Proses Pengujian

3 25 Keterangan : 1. Pengumpulan data acuan tentang proses heat treatment, uji kekerasan Vickers dan proses punch 2. Proses heat treatment carbide drill rod AF1 3. Proses pengujian kekerasan dan kinerja punch carbide drill rod AF1 a. 4 pieces tidak heat treatment b. 4 pieces heatreatment, quenching air c. 4 pieces heat treatment, quenching udara d. 4 pieces heat treatment, quenching oli 4. Analisa hasil pengujian kekerasan dan hasil pengujian kinerja punch 5. Pengujian data hasil pengujian kekerasan dan punch dilakukan uji statistik ANOVA 6. Pemahasan keseluruhan hasil pengujian 7. Kesimpulan dari hasil pengujian Analisa pengujian ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana pengaruh heat treatment terhadap kekuatan sifat mekanik terhadap kinerja punch. Tujuan utamanya adalah untuk mengetahui apakah tool yang sudah dilakukan proses heat treatment mempunyai ketahanan lebih kuat terhadap tekanan punch (terjadi patah tool) atau sebaliknya. Data diambil dari hasil pengujian dan analisa dengan berbagai metode diantaranya : 3.1 Studi Literatur Studi literatur dilakukan untuk mengetahui masalah dalam melakukan proses penelitian, analisa penelitian hingga metode penyelesaian permasalahan. Dalam studi literatur merujuk kepada beberapa sumber untuk menentukan bahan yang akan digunakan.

4 Studi Kepustakaan Tahapan ini berisi tentang pengumpulan data yang bersumber dari buku dan dari media yang berhubungan dengan data yang dibutuhkan. Penulis mencoba meringkas hal-hal apa saja yang diperlukan guna menunjang penyelesaian tugas akhir Konsultasi dan Diskusi Tahapan ini berisi diskusi dengan pembimbing dan beberapa orang yang dapat memberikan masukan dalam penulisan dan penyelesaian tugas akhir Pengamatan lapangan Tahapan ini berisi pengamatan langsung yang dilakukan penulis pada proses heat treatment dan proses punching guna mengetahui lebih detail permasalahan yang terjadi. 3.2 Proses Penelitian Persiapan Sample Penelitian Sampel diambil dari stok tool yang biasa digunakan untuk proses punching di salah satu perusahaan yang bergerak di bidang manufaktur dalam pembuatan nozzle di kawasan EJIP cikarang. Untuk Sampel yang diambil terlebih dahulu dilakukan proses grinding yang berfungsi untuk membuat profil tool yang disesuaikan dengan bentuk lubang yang akan diproses heat treatment. Setelah proses grinding selesai kemudian dikikir dengan kekasaran #500 ~ 600 untuk menghasilkan kekasaran permukaan yang diinginkan.

5 27 Gambar 3.2 Spesimen uji (Diambil dari PT. XXX 12 juni 2014) Data awal sebelum proses heat treatment Ukuran tool : Ф1.2 x 50 mm Kekerasan : 1641Hv, 1643H, 1645Hv, 1650Hv Setelah data awal diambil kemudian langkah selanjutnya adalah mempersiapkan tungku pembakaran untuk proses heat treatment. Berikut langkah proses heat treatment tool : 1. Spesimen uji sebanyak 12 pieces dimasukan ke dalam tungku pemanas (Lihat gambar 2.1) 2. Setelah mencapai suhu C suhu ditahan hingga 30 menit 3. Setelah ditahan 30 menit tool didinginkan dengan 3 media pendinginan yaitu a. Didinginkan dengan Oli 4 pieces b. Didinginkan dengan Air 4 pieces c. Didinginkan dengan Udara 4 pieces 4. Setelah proses pendinginan kemudian data hasil pengujian diambil dengan berbagai metode diantaranya a. Pengujian kekerasan material (metode vickers) b. Pengujian proses punch (pengujian kekuatan tool)

6 28 Dan diperlukan beberapa alat penunjang dalam melakukan pengambilan data pada pengujian ini diantaranya : 1. Mikroskop ukur Mikroskop berfungsi untuk melihat dan juga bisa digunakan untuk mengukur ukuran material. Pengecekan yang dilakukan adalah untuk melihat kondisi material sebelum dan sesudah dilakukan proses heat treatment dan juga sebelum proses punching dilakukan. Gambar 3.3 Mikroskop Ukur (Diambil dari PT. XXX 11 agustus 2014) 2. Vickers Hardness tester Vickers tester berfungsi sebagai alat pengukur kekerasan material pengujian. Dalam hal ini pengukuran akan dibandingkan antara data hasil pengujian sebelum proses heat treatment dan data setelah proses heat treatment. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui perubahan kekerasan setelah proses heat treatment. 3. Mesin Punch Setelah semua proses heat treatment selesai dilakukan tahapan terakhir adalah pengujian pada mesin punching untuk mengetahui kekuatan material uji. Pada tahapan ini data yang diambil

7 29 adalah jumlah lubang yang bisa dikerjakan sampai tool mengalami kelelahan atau mengalami patah tool. 3.3 Metode pengujian Setelah material tool dilakukan proses heat treatment tahap selanjutnya adalah tahap pengujian material awal dan material sebelum dilkukan proses heat treatment. Pada pengujian kali ini penulis melakukan dengan berbagai metode diantaranya : Pengujian Proses Heat Treatment Proses perlakuan panas atau Heat Treatment adalah kombinasi dari operasi pemanasan dan pendinginan dengan kecepatan tertentu yang dilakukan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat sebagai suatu upaya untuk memperoleh sifat-sifat tertentu Proses heat treatment terdiri dari beberapa tahapan diantaranya : 1. Pemanasan sampai ke temperatur tertentu 2. Penahanan beberapa saat 3. Pendinginan dengan kecepatan tertentu Pendinginan non-equilibrium dari baja yang telah dipanaskan hingga mencapai siklus austenite dapat digambarkan dalam suatu diagram hubungan antara waktu, temperatur dan hasil akhir austenite atau dikenal dengan TTT. Secara umum diagram ini memberikan informasi mengenai permukaan dan akhir dari proses transformasi akibat pendinginan waktu dan kecepatan pendinginan. Diagram TTT juga memberikan besar pesentase transformasi yang dicapai dari austenite pada temperatur tertentu.

8 30 Gambar 3.4 Diagram TTT (Sumber Menurut media pendinginnya, quenching dapat dibagi menjadi beberapa bagian,yaitu: a. Quenching air Air adalah media yang paling banyak digunakan untuk quenching, karena biayanya yang murah, dan mudah digunakan serta pendinginannya yang cepat. Air khususnya digunakan pada baja karbon rendah yang memerlukan penurunan temperatur dengan cepat dengan tujuan untuk memperoleh kekerasan dan kekuatan yang baik. Air memberikan pendinginan yang sangat cepat, yang menyebabkan tegangan dalam, distorsi, dan retakan b. Quenching dengan media oli Oli sebagai media pendingin lebih lunak jika dibandingkan dengan air. Digunakan pada material yang kritis, Antara lain material yang mempunyai bagian tipis atau ujung

9 31 yang tajam. Karena oli lebih lunak, maka kemungkinan adanya tegangan dalam, distorsi, dan retakan kecil. Oleh karena itu medium oli tidak menghasilkan baja sekeras yang dihasilkan pada medium air. Quenching dengan media air akan efektif jika dipanaskan pada suhu derajat Celcius. c. Quenching Dengan Media Udara Quenching dengan media udara lebih lambat jika dibandingkan dengan media oli maupun air. Material yang panas ditempatkan pada screen. Kemudian udara didinginkan dengan kecepatan tinggi dialirkan dari bawah melalui screen dan material panas. Udara mendinginkan material panas lebih lambat dari dari pada medium air dan oli. Pendinginan yang lambat kemungkinan adanya tegangan dalam dan distorsi. Pendinginan udara pada umumnya digunakan pada baja yang mempunyai kandungan paduan yang tinggi. d. Quenching Dengan Media Air Garam Air garam adalah media yang sering digunakan pada proses quenching terutama untuk alat-alat yang terbuat dari baja. Beberapa keuntungan menggunakan air garam sebagai media adalah. Suhunya merata pada air garam, proses pendinginan merata pada semua bagian logam, tidak ada bahaya oksidasi, karburisasi, atau dekarburisasi selama proses pendinginan Pengujian Kekerasan Material Pengujian kekerasan material yang dilakukan adalah dengan menggunakan metode uji vickers. Pada pengujian ini spesimen uji berupa tool

10 32 4 (empat) pieces dilakukan pengukuran awal terhadap pengecekan kekerasan material. Hal ini dilakukan sebagai acuan standar kekerasan awal material yang akan dbandingkan dengan kekerasan setelah proses heat treatment dilakukan pada ke empat material uji tersebut. Data tersebut kemudian dijadikan acuan sebagai data kekerasan awal yang kemudian akan dibandingkan dengan data kekerasan benda uji yang diproses heat treatment. Jika setelah proses heat treatment data kekerasan lebih besar dibandingkan dengan data kekerasan awal diasumsikan bahwa kekuatan tool setelah proses heat treatment bertambah dan memungkinkan tool akan lebih kuat pada saat pengerjaan punch Pengujian Proses Punch Pengujian proses punch adalah metode untuk menguji kekuatan tool sebelum dan sesudah heat treatment dilakukan. Pada pengujian ini mesin yang digunakan adalah mesin Fanuc semi NC yang sudah dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan proses. Pengujian dilakukan pada material uji stainless steel 316 dengan kekerasan material 130Hv. Pada tahap pengujian ini tool akan diproses pada benda uji stainless steel 316 hingga tool mengalami patah. Jika tool mengalami patah diasumsikan sebagai batas kekuatan tool dalam proses punch. 1 (satu) pcs tool hanya bisa dilakukan satu kali pengujian dan pengujian tersebut dilakukan pada empat pcs material uji sebelum heat treatment dan empat pcs benda uji setelah heat treatment. Pada pengujian proses punch ini dibutuhkan beberapa kelengkapan sebagai berikut : a. Mesin Punch Mesin ini adalah sebuah mesin NC milling yang sudah di modifikasi sesuai kebutuhan produksi. Head hanya akan bergerak naik

11 33 turun sesuai dengan prinsip dari proses press tool. Gerakan naik turun head dijalankan dengan program. Pada bagian fungsinya yaitu base bisa bergerak ke arah sumbu X dan sumbu Y. Gambar 3.5 Mesin Press Punch (Diambil dari PT. XXX 11 agustus 2014) b. Ragum Bentuk ragum yang digunakan lebih mirip dengan JIG yang disesuaikan dengan model produk yang akan dikerjakan. Namun fungsinya masih sama yaitu untuk mencekan benda kerja agar benda tidak bergerak saat proses dilakukan. c. Tool Tool yang digunakan adalah jenis material carbide drill rod. Material ini tahan haus dan mempunyai ketahanan yang cukup tinggi. Tool akan di grinda sesuai dengan model lubang yang akan diproses.

12 34 Gambar 3.6 Tool (Diambil dari PT. XXX 11 agustus 2014) d. Proses Pembuatan Tool Tool yang digunakan adalah tipe material carbide driil rod dengan ukuran Ø1.2x50mm. Pada bagian ujung tool tool akan dibentuk sesuai model lubang yang akan dikerjakan. Proses pembuatannya dengan di grinda dan dikikir untuk menyesuaikan ukuran tool. Gambar 3.7 Tahap Pembuatan Tool e. Metode Press Punch Metode yang dilakukan dalam proses punch adalah dengan proses penekanan tool pada kedalaman, kecepatan penekanan dan diameter yang telah ditentukan. Bberikut gambaran dari metode press tool yang dikerjakan :

13 35 Clamp Tool Benda uji Gambar 3.8 Metode Press Punch