BAB III METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian Untuk dapat mengetahui hasil dari penelitian ini maka pada bab ini akan di bahas mengenai metode penelitian yakni mengenai proses pelaksanaan dan prosedur penelitian yang akan di lakukan dalam menguji benda uji, dimana pelaksanaannya di mulai dari persiapan benda uji sampai proses pengujian material yang di lakukan. Ada beberapa pengujian yang dilakukan antara lain meliputi uji kekerasan sebelum dan sesudah di lakukan Hardening,Tempering I dan II serta pengujian struktur mikro. Adapun prosedur ini sesuai dengan diagram aliran yang telah dibuat pada gambar 3.1. Dari hasil pengujian tersebut akan didapat kondisi normal proses laku panas yang diterapkan meliputi temperatur dan waktu tahan. Adapun prosedur penelitian dilakukan seperti yang terlihat pada gambar 3.1 yang mana terlihat tentang proses penelitian meliputi : Pemilihan bahan Perlakuan panas dan media quenching Pengujian kekerasan dan struktur mikro Analisa dan pembahasan Kesimpulan 38

2 Sample material Baja Pahat HSS Non perlakuan Hardning C Dengan HT 60menit Tempering C Dengan HT 60menit dan Tempering C Dengan HT 60menit Media Qeuenching AIR UDARA OLI Pengujian kekerasan Metalografi Analisa Kesimpulan Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian 39

3 3.2. Spesinen Uji Persiapan Materian Benda Uji Baja yang digunakan berbentuk batangan kubus denganpanjang 50mm dan lebar 50mm 50mm 50mm 50mm Gambar 3.2. Specimen benda uji specimen uji dikelompokkan sesuai dengan proses yang akan dilakukan pada material tersebut, seperti terlihat pada tabel berikut : proses Hardening pada Jumlah Bahan Uji suhu C Pengujian ( Buah ) Holding Time Hardening ( Menit ) Kekerasan ( Titik ) Metalogfafi ( Buah ) Non Perlakuan (1Buah ) Suhu Kamar 4 2 Gambar 3.3 Tabel Perincian Benda Uji Proses Hardening 40

4 Untuk pemanasan dalam tungku, material material tersebut di letakkan dalam sebuah box yang terbuat dari plat besi dengan tebal 2mm, panjang 150 mm, lebar 135 mm dan tinggi 70 mm. Box tersebut harus dipastikan rapat, karena kalau tidak rapat dapat menyebabkan kerusakan pada tungku hoffment, karena asap dari box dan mengenai dinding tungku Proses Pengujian Pengujian Kekerasan Pengujian kekerasan dilakukan dengan menggunakan metode Rockwell dengan skala HRC, yang menggunakan indentor berupa sebuah intan berbentuk piramida dengan sudut Pembebanan yang diberikan adalah sebesar 150 kgf Gambar 3.4. Alat uji kekerasan Rockwell 41

5 Gambar 3.5. Landasan Spesimen Uji Gambar 3. 6.Indikator Intan Kerucut Langkah pengujian 1. Bersihkan benda uji dari kotoran dan karat sampai bersih agar hasilnya baik. 2. Letakan benda uji pada dudukannya lalu setel hingga rata. 3. Kalibrasi mesin uji Rockwell ke skala C dengan mengarahkan jarum indikator ke skala C dan atur besar beban. 4. Pasang indentor intan kerucut yang bersudut puncak 120 untuk semua benda uji kekerasan. 5. Naikkan benda uji dengan memutar roda tangan sampai menyentuh indentor dan kedudukannya harus tetap rata. 6. Tekan dial indicator, tunggu loading selama 60 detik. 42

6 7. Setelah loading 60 detik kembalikan tuas indicator ke posisi unload. 8. Lakukan penekanan ke material yang akan diuji dengan beban penekan 150 Kgf, pada 4 titik penekanan. 9. Mengkonversi harga kekerasan Rockwell ke harga kekerasan Brinell dan Vickers untuk mengetahui perbedaan harga kekerasan. Dari hasil data kekerasan Rockwell yang sudah didapat, kita dapat mengkonversikannya ke bentuk HV dan HB. Tujuan pengkonversian ini adalah agar kita dapat mengetahui perbedaan nilai kekerasan antara HRC, HV dan HB. Keterangan : HR = Rockwell Hardness number ( nilai kekerasan Rockwell ) HB = Brinnell Hardness number ( nilai kekerasan Brinnell ) HV = Vickers Hardness number ( nilai kekerasan Vickers ) Konversi dari nilai HR ke nilai HV dn HB : a. Untuk HRC, pencarian nilai HV dapat menggunakan persamaan : b.untuk HRC, pencarian nilai HB dapat digunakan persamaan : 43

7 Skala Beban Mayor (kg) Tipe Identor Tipe material uji A 60 Intan kerucut Sangat keras, tungsten, karbida B 100 1/16 bola Kekerasan sedang, baja karbon rendah baja dan sedang, kuningan, perunggu C 150 Intan kerucut Baja keras, paduan yang dikeraskan, baja hasil tempering D 100 1/8 bola Besi cor, paduan aluminium, magnesium yang di anneling E 100 Intan kerucut Baja kawakan Tabel 3.7. Skala Kekerasan Rockwell Pengujian Metalografi Untuk mendapatkan hasil pengujian mikrografi yang baik maka kita harus teliti dan cermat dalam tiap langkah langkah yang kita lakukan. Persiapan persiapan yang harus dilakukan untuk menghasilkan gambar struktur mikro yang baik adalah sebagai berikut : Pemotongan Benda Uji Pemilihan sampel yang tepat dari suatu benda uji studi mikroskopik merupakan hal yang sangat penting. Pemilihan sampel tersebut didasarkan pada tujuan pengamatan yang hendak dilakukan. Pada umumnya bahan komersil tidak homogen, sehingga satu sampel yang diambil dari suatu volume besar tidak dapat dianggap representatif. Pengambilan sampel harus direncanakan sedemikian sehingga 44

8 menghasilkan sampel yang sesuai dengan kondisi rata-rata bahan atau kondisi di tempat-tempat tertentu ( kritis ), dengan memperhatikan kemudahan pemotongan pula. Secara garis besar, pengambilan sampel dilakukan pada daerah yang akan di amati mikrostruktur maupun makrostrukturnya. Untuk dapat melihat struktur dalam benda uji mikroskop optik dengan baik, maka benda uji dipotong sesuai dengan ukuran alat uji metallografi dalam arah vertikal ataupun horizontal. Mounting Setelah dipotong kemudian benda uji di mounting, yang bertujuan agar memudahkan pengoperasian selama proses selanjutnya ( mudah untuk dipegang ). Grinding Setelah benda uji di mounting baru kemudian diamplas secara berurutan dari yang kasar sampai yang halus memakai kekasaran kertas amplas dengan nomor : 220, 400, 500, 800, 1000, 1500 dan Kertas amplas terbuat dari bahan alumunium oxide waterproof. Dalam proses grinding harus selalu dialiri air bersih secara terus menerus dengan tujuan menghindari timbulnya panas dipermukaan benda uji yang kontak langsung dengan kertas amplas dan juga untuk menghilangkan partikelpartikel bahan abrasive menempel pada permukaan benda uji. 45

9 Gambar 3.8. Mesin Grinding / Poleshing Polishing Setelah diamplas sampai halus sampel harus dilakukan pemolesan. Pemolesan bertujuan untuk memperoleh permukaan sampel yang halus bebas goresan dan mengkilap seperti cermin dan menghilangkan ketidakteraturan sampel. Permukaan sampel yang akan diamati di bawah mikroskop harus benar-benar rata. Apabila permukaan sampel kasar atau bergelombang, maka pengamatan struktur mikro akan sulit untuk dilakukan karena cahaya yang datang dari mikroskop dipantulkan secara acak oleh permukaan sampel. Dalam memoles digunakan kain poles beludru dan mesin poles. Kain beludru ditempelkan pada piringan yang berputar pada mesin poles, kemudian kain diberi pasta alumina berupa partikel abrasive yang sangat halus. Selama pemolesan benda uji digerakkan kedepan, kebelakang dan berputar dengan tujuan agar partikel-partikel abrasive dapat terdistribusi dengan merata diatas piringan penoles. Setiap satu langkah pemolesan berakhir, benda uji harus senantiasa dicuci dan dibersihkan, yaitu dengan 46

10 menggunkan alkohol lalu dikeringkan dengan udara hangat. Benda uji yang sudah dipoles kemudian diperiksa dibawah mikroskop untuk dilihat apakah masih ada goresan-goresan, inklusi non logam, retakan dan lainlain. Apabila masih ada goresan atau retakan maka benda uji harus dipoles kembali. Polishing akan berakhir bila sudah diperoleh permukaan benda uji yang bebas dari goresan, retakan dan permukaannya seperti cermin. Etsa Etsa merupakan proses penyegaran atau pengikisan batas butir secara selektif dan terkendali dengan pencelupan ke dalam larutan pengetsa baik menggunakan listrik maupun tidak ke permukaan sampel sehingga detil, struktur yang akan diamati akan terlihat dengan jelas dan tajam. Untuk beberapa material, mikrostruktur baru muncul jika diberikan zat etsa. Sehingga perlu pengetahuan yang tepat untuk memilih zat etsa yang tepat. Etsa ada 2 jenis yaitu : a. Etsa Kimia Merupakan proses pengetsaan dengan menggunakan larutan kimia dimana zat etsa yang digunakan ini memiliki karakteristik tersendiri sehingga pemilihannya disesuaikan dengan sampel yang akan diamati. Contohnya antara lain : nitrid acid / nital ( asam nitrit + alkohol 95% ), picral ( asam picric + alcohol ), ferric chloride, hydroflouric acid, dll. Perlu diingat bahwa waktu etsa jangan terlalu lam ( umumnya sekitar 47

11 4 30 detik ), dan setelah dietsa, segera dicuci dengan air mengalir lalu dengan alkohol kemudian dikeringkan dengan alat pengering. b. Elektro Etsa ( Etsa Elektrolitik ) Merupakan proses etsa dengan menggunakan reaksi elektoetsa. Cara ini dilakukan dengan pengaturan tegangan dan kuat arus listrik serta waktu pengetsaan. Etsa jenis ini biasanya khusus untuk stainless steel karena dengan etsa kimia susah untuk medapatkan detil strukturnya. Dalam pengujian ini menggunakan etsa kimia yaitu permukaan benda uji dicelup dengan waktu ± 10 detik menggunakan larutan Nital 2 % ( alkohol 97 % 100 ml + HNO 3 3 ml ) setelah itu dibersihkan dengan air dan alkohol 97 % kemudian dikeringkan dengan udara hangat, tujuannya agar terhindar dari oksidasi udara sekitar. Pengamatan dan pemotretan Setelah melalui proses pengetsaan maka dilakukan proses pemotretan specimen uji. Karena yang dilihat adalah struktur mikronya, maka pengamatan dan pemotretan ini dilakukan dengan menggunakan bantuan mikroskop dan kamera. Kita cari gambar yang terbaik dari masing mesing dengan menggeser specimen pelan pelan. 48

12 Gambar 3.9. Mikroskopik 49