Gambar 3.1 Diagram alur Penelitian

Transkripsi

1 BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Alur Penelitian Penelitian dalam tugas akhir ini dilakukan dalam beberapa tahapan meliputi: menentukan tujuan penelitian, mengumpulkan landasan teori untuk penelitian, menentukan prosedur penelitian, melakukan pengujian dan analisa hasil pengujian. Tahap tahap penelitian tersebut disusun agar penelitian dapat berjalan secara sistemantis, dari tahapan tahapan penelitian diatas kemudian disusun diagram alir penelitian seperti pada Gambar 3.1 berikut. Mulai Studi Pustaka Potong spesimen Pemberian tanda A Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Identifikasi komposisi kimia Temperatur 800 o C (1), 850 o C (2) dan 950 o C (3) Pengisian kotak simentasi Dengan bubuk karbon dan barium carbonat Waktu penahanan selama 6 jam Quenching dengan oli SAE 40 Spesimen dikeluarkan dari oven dan kotak simentasi Kesimpulan Analisa data Pengambilan data Selesai Gambar 3.1 Diagram alur Penelitian 43

2 3.2 Alur Penelitian Dalam melakukan penelitian dibutuhkan alat alat antara lain : a. Material Benda uji. Material atau spesimen yang digunakan adalah baja karbon rendah perupa pisautimbangan, seperti terlihat pada Gambar 3.2 berikut ini. Gambar 3.2 Spesimen Pisau Timbangan b. Bubuk karbon (arang kayu) dan bubuk barium karbonat. c. Kotak sementasi (kotak karbon) seperti pada Gambar 3.3 Gambar 3.3 Kotak Sementasi 44

3 Kotak sementasi harus memiliki karakteristik sebagai berikut : 1. Harus rapat sehingga tidak memungkinkan adanya kebocoran dari gas yang terbentuk. 2. Tahan suhu tinggi untuk waktu yang relatif lama. 3. Sesuai untuk bentuk dan ukuran benda kerja yang akan diproses. 4. Memiliki sifat mekanik yang memadai sehingga tidak terjadi perubahan bentuk pada sat mengalami pemanasan pada waktu yang cukup lama. 5. Relatif ringan. 6. Biasanya bahan Sementasi terbuat dari : 7. Baja Cr Ni 8. Bahan ini harganya relatif mahal, tetapi bahan ini sangat stabil pada suhu yang tinggi serta relatif ringan. 9. Baja lunak, murah tetapi masa pakainya singkat. 10. Besi cor, relatif tebal (rata rata diatas 10 mm) agar masa pakainya menjadi panjang. d. Penjepit Berfungsi untuk pengambilan kotak karbon dari tungku dan benda uji dari kotak karbon, sepert ipada Gambar 3.4 Gambar 3.4 Penjepit e. Open listrik. Open listrik berfungsi untuk memanaskan benda kerja temperatur stabil atau tetap, dapat dilihat pada Gambar 3.5 dengan 45

4 Gambar 3.5 f. Alat Pengujian kekerasan Open listrik Gambar 3.6 Alat Uji Kekerasan Vickers Pengujian kekerasan menggunakan uji kekerasan Vickers yang dimiliki Laboratorium polman ceper seperti tampak pada Gambar 3.6 diatas. Metode ini menggunakan metode vickers dengan nilai kekerasan HRA. Beban dan diameter kerucut intan dengan sudut 120 o, yang diterapkan sama terhadap semua material yaitu 200N. Setelah pembentukan indenter selanjutnya diperoleh hasil dengan melihat angka 46

5 pada indikator dan untuk mengetahui angka kekerasan vickers dihitung dengan rumus konversi. Mesin Amplas Gambar 3.7 Mesin Amplas Mesin amplas dapat dilihat pada Gambar 3.7,digunakan untuk menghaluskan dan meratakan permukaan uji sebelum dilakukan pengujian kekerasan dan mikrografi. Selama proses pengamplasan air harus selalu mengalir sehingga spesimen tidak mengalami kenaikan temperatur karena gesekan. g. Alat Pengujian Struktur Mikro Gambar 3.8 Alat Uji Mikrografi 47

6 Pengambilan gambar struktur mikro dilakukan dengan mikroskop optik milik Laboratorium polman ceper seperti pada Gambar Prosedur Penelitian Prosedur penelitian merupakan proses pengujian baja karbon. Adapun proses pengujianya dilakukan di POLMAN Ceper. Adapun langkah-langkah dalam proses pengujian adalah sebagai berikut : a. Persiapan Sebelum proses pemanasan dimulai, pertama tama yang harus dilakukan adalah memotong benda uji menjadi 4 bagian, kemudian memberi tanda terhadap benda uji. Hal tersebut dilakukan karena proses karburasi untuk satu benda uji dengan benda uji yang lainnya mempunyai perlakuan yang berbeda.tanda yang diberikan adalah sepertipada Table 3.1 dibawah ini: Tabel 3.1. persiapan material pisau timbangan Tanda Spesimen Temperatur Waktu Penahanan Media Pendinginan A TanpaPerlakuan o C 6 Jam Oli o C 6 Jam Oli o C 6 Jam Oli b. Pemanasan Oven dihidupkan, kemudian kotak sementasi dimasukkan dan temperatur diatur 800 o C pada spesimen 1, 900 o C pada spesimen 2, 950 o C pada spesimen 3. Proses pemanasan dilakukan dengan temperatur yang berbeda tiap spesimen dengan penahanan waktu 6 jam pada tiap spesimen pada benda uji tersebut. Kotak sementasi diisi dengan bubuk karbon dan BaCO 3 dengan perbandingan 60 % bubuk karbon dan 40 % BaCO 3. 48

7 c. Pendinginan Pendinginan dilakukan setelah waktu penahanan temperatur tercapai dengan cara langsung dari media karburasi (Dirrect Quenching). Media pendinginan mengunakan Oli SAE 40 d. Tempering Tempering adalah semua spesimen di temper pada temperatur 300 o C dengan waktu penahanan (holding time) selama 20 menit, kemudian di dinginkan di udara terbuka, hal ini dilakukan untuk mengurangi tegangan sisa, meningkatkan ketangguhan dan keuletan. e. Proses Penggosokan (Grinding) Penggosokan benda uji pada bagian yang telah disekrap tadi kemudian dilakukan secara bertahap. Penggosokan dilakukan 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 49

8 pada permukaan heterogen maka kelarutan pada permukaan spesimen menjadi tidak sama, 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 dapat dillihat pada Gambar 3.9 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 Gambar 3.9 Skala Pengukuran pada lensa okuler i. Pengujian Kekerasan Pengujian yang digunakan adalah dengan metode pengujian kekerasan vickers. Pengujian ini dilakukan pada 5titik yaitu seperti pada Gambar

9 5 5 Gambar 3.10 Letak Titik Pengujian Kekerasan Pada Permukaan Material 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.sedangkan pada bagian sisi permukaannya dilakukan penggosokan terlebih dahulu untuk menghilangkan oksidasi yang timbul. Setelah benda uji bersih baru dilakukan pengujian kekerasan : 1. 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. 2. Spesimen diletakkan pada meja pengujian kemudian Penetrator dipasang berupa prisma intan dengan sudut Penyetelan beban awal 10 kg sampai beban utama 30 kg. 4. Meja pengujian dinaikkan hingga spesimen menekan indikator samapi beban 10 kg. 5. 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. 6. Setelah pembebanan awal 10 kg, beban utama 30 kg ditekan dengan menggerakkan tuas. Pada skala pembebanan terlihat 51

10 jarum bergerak sampai berhenti. setelah berhenti dibiarkan selama 15 detik, kemudian beban dihilanhkan. 7. Dan kemudian mengukur diagonal hasil indikator prisma tersebut. 8. Setelah diketahui diagonal rata - rata, kekerasan vickers didapat dengan rumus : HV = 1,8544. P d dimana : P = Gaya penekanan (kg) d = Diameter tapak tekan (mm) 52