UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR SIFAT FISIS DAN MEKANIS BAJA KARBON RENDAH DENGAN PERLAKUAN CARBURIZING ARANG BAMBU Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun oleh : MUHAMMAD RIZQI KARIM NIM : D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017

2 ii

3 iii

4 iv

5 v

6 MOTTO sesungguhnya allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum kecuali kaum itu sendiri yang mengubah apa apa yang ada pada diri mereka (Ar-ra d : 11) Hai orang orang yang beriman, jadikanlah sabar dan sholatmu sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang orang yang sabar (Al-Baqarah : 153) Kesuksesan hanya dapat diraih dengan segala upaya dan disertai do a, kita hanya bisa berusaha semaksimal mungkin semua tergantung pada ALLAH SWT. (Penulis) vi

7 HALAMAN PERSEMBAHAN Dengan penuh harap ridho Allah SWT, teriring perasaan syukur dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi, setelah melewati berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal lelah, Saya mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada : Bapak dan ibu tercinta yang dengan segala kasih sayang, kesabaran, keikhlasan dan pengorbanannya senantiasa membimbing dan mendo akanku.. vii

8 SIFAT FISIS DAN MEKANIS BAJA KARBON RENDAH DENAN PERLAKUAN CARBURIZING ARANG BAMBU ABSTRAK Pack carburizing merupakan metode karburisasi yang paling sederhana, yaitu menggunakan serbuk arang sebagai penambahan unsur Karbon. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perubahan sifat-sifat dari baja, baik sifat fisis maupun sifat mekanis setelah mengalami proses pack carburizing dengan bahan karbon arang bambu. Pemilihan bahan dilakukan dengan cara menguji baja lunak (mild steel) < 0,3 % C, sebagai raw material dengan alat Optical Emission Spectrometer. Specimen bersama campuran arang bambu dan NaCO 3 dimasukkan dalam gerabah, kemudian dipanaskan dalam dapur pemanas (furnace) pada temperatur 980ºC dengan waktu penahan selama 2 jam. Specimen hasil pack carburizing diuji kekerasannya dengan metode micro Vickers menggunakan alat Micro Hardness Tester, sebanyak 9 titik. Untuk pengamatan struktur mikro digunakan alat Inverted Metallurgical Microscope. Hasil pengujian komposisi kimia unsur yang paling banyak setelah besi (Fe= 98,83%) adalah mangan (Mn= 0,264%), unsur mangan (Mn) kurang dari 8,0%, sehingga raw material ini termasuk dalam baja paduan rendah. Hasil pengamatan struktur mikro raw material lebih banyak kristal ferrit dibandingkan kristal perlit. Sedangkan struktur mikro pack carburizing viii

9 2 jam dengan menggunakan media arang bambu lebih banyak kristal perlit dibandingkan ferrit. Hal ini menunjukan bahwa benda kerja baja mengalami peningkatan nilai kekerasan setelah mengalami proses carburizing. Hasil pengujian kekerasan pada raw materials memiliki nilai kekerasan Vickers rata-rata sebesar VHN. Sedangkan kekerasan rata-rata benda setelah mengalami proses carburizing dengan media arang bambu sebesar VHN. Jadi benda kerja setelah di carburizing mengalami peningkatan kekerasan sebesar 19,18% Kata kunci : Baja lunak, Pack Carburizing, Arang bambu ix

10 ABSTRACT Pack carburizing carburizing is the simplest method, which uses charcoal powder as the addition of the element carbon. The purpose of this study was to determine changes in the properties of steel, good physical properties and mechanical properties after a pack carburizing process with carbon materials bamboo charcoal. Material selection is done by testing the soft steel (mild steel) <0.3% C, as a raw material by means of Optical Emission Spectrometer. Specimen together with a mixture of bamboo charcoal and NaCO3 inclusion in pottery, kitchen and heated in a heater (furnace) at a temperature of 980ºC with a brace for 2 hours. Specimen results carburizing pack tested micro Vickers hardness method using a Micro Hardness Tester, a total of 9 points. To use the tool microstructure observation Inverted Metallurgical Microscope. Results of testing the chemical composition of the most widely element after iron (Fe = 98.83%) is manganese (Mn = 0.264%), manganese (Mn) is less than 8.0%, so that the raw material is included in the low alloy steel. The observation of micro structure more raw material than crystal crystal ferrite pearlite. While microstructure pack carburizing 2 hours using bamboo charcoal media more than ferrite pearlite crystals. This shows that the steel workpiece to increase the hardness after a carburizing process. Results of hardness testing on raw materials has a x

11 Vickers hardness value of an average of VHN. While the average hardness of objects after a carburizing process with bamboo charcoal media amounted to VHN. So workpieces after carburizing increased violence by 19.18% Keywords : soft steel, Pack Carburizing, bamboo charcoal xi

12 KATA PENGANTAR Segala puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia- Nya yang telah terlimpahkan kepada penulis, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan Sidang Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, pada kesempatan ini, penulis dengan penuh keikhlasan hati ingin menyampaikan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono MT. Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Tri Widodo BR. ST. MSc., Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Ir. Supriyono, MT., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Sunhaji yang telah senantiasa membimbing dalam mengumpulkan data dan memberi masukan dalam proses uji kekerasan dan struktur mikro. xii

13 5. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT. selaku Pembimbing Akademik. 6. Dosen jurusan Teknik Mesin beserta Staff Tata Usaha Fakultas Teknik 7. Bapak Anshor dan Ibu Yuli tercinta selaku orang tua saya yang senantiasa selalu mencintai, menyayangi, memberikan dukungan, menenangkan hati dan mendo akan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir. 8. Adi,dewi dan icha saudara-saudari tercinta yang telah memberi semangat penulis selama ini. 9. Rekan satu team Eko widodo,dika ardi dan Priyo yang telah berjuang bersama dalam menyelesaikan tugas akhir. 10. Teman angkatan 2012 yang sudah banyak membantu saya dan mendukung saya dalam perkuliahan selama di Universitas Muhammadiyah Surakarta. Akhir kata, penulis mohon maaf sebelum dan sesudahnya, jika sekiranya terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasanketerbatasan antara lain waktu, dana, literatur yang ada, dan pengetahuan yang penulis miliki. Harapan penulis semoga laporan ini bermanfaat untuk pembaca. Tugas Akhir ini semoga dapat bermanfaat khususnya bagi penulis dan pihak lain yang membutuhkan, Amin ya Robbaallamin. xiii

14 xiv

15 DAFTAR ISI Halaman judul... Halaman Pernyataan Keaslian Tugas Akhir... Halaman Persetujuan... Halaman Pengesahan... Lembar Soal Tugas Akhir... Halaman Motto... Halaman Persembahan... i ii iii iv v vi vii Abstrak... viii Kata Pengantar... Daftar Isi... xii xv Daftar Gambar... xvii Daftar Tabel... xviii LAMPIRAN...xix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Batasan Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka Landasan teori... 7 xv

16 Pengertian baja karbon Carburizing Difusi pada baja Pengerasan permukaan baja Pendinginan udara(annealing) Uji kekerasan pada baja BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Penelitian Metodologi Penelitian Alat dan Bahan BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian Komposisi kimia Pengujian struktur mikro Hasil pengujian kekerasan BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xvi

17 DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1 Diagram fasa Fe-Fe3C Pengaruh temperatur karburasi pada case depth Proses terjadinya difusi Diagram CCT Skema diagram alir penelitian Timbangan Furnace Kontainer EDM Autosol Gergaji Mesin pengamplas Uji komposisi kimia Alat uji kekerasan vikers inverted metalurgi microscope(struktur mikro) Raw material Arang bambu Naco Struktur mikro raw material Struktur mikro setelah di karburizing(2 jam) Grafik perbandingan sebelum/sesudah di karburizing xvii

18 DAFTAR TABEL Tabel Halaman 4.1 Komposisi kimia karbon rendah Harga kekerasan spesimen raw material Haga kekerasan setelah di karburizing 2 jam xviii

19 LAMPIRAN 1. Kartu Revisi Ujian Tugas Akhir 2. Laporan Pengujian Laboratorium Logam ceper 1 3. Laporan Pengujian Laboratorium Logam Ceper 2 4. Surat Keterangan Pengujian Laboratorium UGM xix