BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Alur Penelitian Mulai Studi Literatur Spesifikasi bearing Metode pengujian Persiapan Pengujian: Pengambilan bahan pengujian bearing baru, bearing bekas pakai dan bearing rusak Pengujian dan Pengambilan Data: Pengujian komposisi kimia ( Spektrometri) Pengujian Kekerasan ( metode Vikers) Pengujian struktur mikro ( Metalografi) Tidak Interpretasi Data Perbandingan bahan uji terhadap pengujian komposisi kimia, Kekerasan dan struktur mikro Ya Analisa dan Pembahasan Kesimpulan Selesai Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 29
Dari gambar diagram di atas dapat di ketahui bahwa ada 3 buah benda uji yang akan di berikan pengujian, benda tersebut adalah bearing roda depan kedaraan bermotor merk Honda Supra X keadaan baru, rusak dan bekas pakai kurang lebih selama ± 6 tahun dengan asumsi pemakaian normal ± 80 km per hari. Benda tersebut diberi tiga pengujian yaitu 1. Pengujian komposisi kimia (Spektrometri) 2. Pengujian kekerasan dengan metode pengujian Vickers 3. Pengujian Metalografi Di mana fungsi pengujian tersebut adalah: 1. Komposisi kimia yaitu untuk mengetahui kandungan/unsur yang ada di dalam masing-masing benda uji tersebut. 2. Sedangkan pengujian kekerasan untuk mengetahui nilai kekerasan pada masing-masing bearing tersebut 3. Pengujian Metalografi untuk mengetahui fasa / struktur mikro dari masingmasing bearing tersebut. Setelah bearing tersebut di berikan pengujian, maka dari setiap pengujian yang berbeda telah di dapat data-data hasil pengujian. Lalu data-data hasil pengujian tersebut bisa dapat di analisa dan di simpulkan. 3.2. Benda Uji Material yang diuji pada penelitian Tugas Akhir ini yaitu bearing baru, bekas pakai dan rusak merk Honda type HB6310RS pada bagian poros roda depan sepeda motor Honda Supra X 100 cc. Keduanya memiliki inner diameter (ID) 12 mm, outer diameter (OD) 35 mm, dan lebar 11 mm. Secara umum bearing terdiri 30
dari tiga komponen penyusun, yaitu cincin (outer ring dan inner ring) dan balls yang terbuat dari chrome steel, cage yang berbahan steel. Bentuk benda uji dapat terlihat pada Gambar 3.2. Gambar 3.2. Masing-masing Benda Uji Bearing Type HB6310RS Bearing yang digunakan pada pengujian ini adalah bearing yang masih dalam keadaan belum terpakai (baru), bekas dan rusak sedangkan lokasi sampel yang diambil ditandai dengan tanda panah seperti tampak pada gambar 3.3. Gambar 3.3. Letak pemotongan sampel 31
Pengujian ini dilakukan dengan membandingkan tiga buah bearing yaitu bearing produksi luar negeri kondisi baru dan bekas, dan bearing produksi dalam negeri. Dengan pengambilan sampel pada daerah yang sama yaitu pada bagian luar dan bagian dalam bearing tersebut, seperti yang terlihat pada gambar 3.4 dan setiap sampel diambil tiga lokasi. Gambar 3.4. Lokasi pengambilan sampel 3.3 Pengujian Komposisi Kimia (Spektrometri) Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui unsur-unsur kimia yang terkandung dalam material yang akan diuji. Dengan mengetahui unsur-unsur yang terkandung dalam material tersebut maka kita dapat melihat paduan yang tercampur didalam material yang akan diuji dan dapat mengambil kesimpulan dari data-data tersebut. Pengujian komposisi kimia menggunakan alat yang bernama Atomic Absorption spectrophotometer (AAS). Adapun langkah kerja dari pengujian komposisi kimia (spektrometri) adalah seperti terlihat di bawah ini: 1. Sebelum dilakukan pengujian material terlebih dahulu dilakukan pengamplasan sampai didapatkan permukaan yang rata dan selanjutnya 32
material diletakkan pada tempat material uji untuk dilakukan pembakaran oleh elektroda (spark). 2. Pantulan dari cahaya pembakaran akan dipantulkan dan disebarkan oleh spektrometer menuju spektra sesuai dengan unsur yang terkandung oleh material uji. 3. Selanjutnya spektra akan menganalisa dan menyeleksi kemudian diteruskan kepada photomultiplier detector. 4. Hasil pengujian akan keluar dari photomultiplier detector yang kemudian diteruskan oleh spectral intensity dan selanjutnya dilakukan perhitungan oleh masing-masing integrator untuk setiap unsurnya. 5. Pembakaran akan mati setelah perhitungan dari unsur pada material selesai dengan hasil pengukuran dalam bentuk signal elektrik. 6. Signal tersebut akan dikonversikan dalam bentuk persentase unsur untuk ditampilkan oleh monitor komputer untuk selanjutnya dicetak. Preparation of material Spar k Spectra photomultiplie r Exit list Discharge room Spectral Intensity Concentration conversion Display Gambar 3.5. Langkah kerja spektrometer 33
3.3.1 Alat dan Bahan Yang Digunakan 1. Benda uji 3. Alat finishing atau kertas amplas 2. Piringan gerinda 4. Alat spektrometri 3.3.2 Cara Pengujian Bearing yang sudah dipotong kemudian dipilih permukaan bagian dalam rel tempat bola bearing (ball bearing) berotasi antara bagian atas dan bagian bawah bearing, dan juga permukaan bagian luarnya. Kemudian permukaan bearing yang sudah dipilih kita finishing atau amplas dengan menggunakan berbagai ukuran kertas amplas dari ukuran 800-1500, sampai permukaan bearing mengkilap, halus dan rata. Setelah didapatkan permukaan bearing yang halus dan rata kita cuci dengan mempergunakan alkohol dan dikeringkan. Setelah benda uji atau bearing selesai dipotong maka bearing siap diuji dengan mempergunakan alat spektrometri yang sudah dipanaskan, dan ditunggu beberapa menit akan terlihat di layar komputer materialnya. 3.4 Pengujian Kekerasan Vickers Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui nilai kekerasan suatu benda uji, pengertian kekerasan adalah ukuran daya tahan terhadap deformasi plastis. Prinsip kerja dari pengujian ini adalah dengan penekanan indentor yang mempunyai kekerasan lebih tinggi dari benda yang akan diuji. Pada pengujian ini menggunakan metode pengujian Vickers, yang menggunakan indentor berbentuk piramid bujur sangkar dari intan. 34
Gambar 3.6. Lokasi Pengambilan Titik Uji Kekerasan 3.4.1. Alat dan Bahan Yang Digunakan Bearing tipe 6204 2RS Alat pemotong Alat finishing dan kertas amplas Alkohol Alat uji kekerasan Nama alat : Frank Finotest Metode uji : Kekerasan Vickers Standar : SNI 19-0409-1989 Sudut indentor : 136 Beban : 5kgf Waktu penekanan : 15 Detik Tempratur uji : 28 C 35
Gambar 3.7. Pengukuran Kekerasan Menurut Vickers [5] Pengukuran kekerasan Vickers dapat dihitung dengan menggunakan rumus : 1,854 P VHN 2 d Dimana : VHN = Vickers Hardness Number P = Beban tekan yang diberikan (kgf) d 2 = d1 d 2 2 = Jejak indentor rata-rata (mm) 3.4.2. Cara Pengujian Vickers Setelah benda dipotong dengan gergaji, kemudian benda uji dipreparasi dengan mesin (grinding, polishing) sampai sampel siap untuk diuji kekerasan. 36
Benda uji diletakkan di atas meja alat Vickers dengan diberi jarak antara material benda uji dengan piramid berbentuk bujur sangkar (intan) sekitar 2,5 mm. Kemudian tuas yang ada di alat Vickers dilepaskan untuk menjatuhkan beban seberat 5kgf ke permukaan benda uji dan ditahan selama 15 detik. Setelah 15 detik, tuas dinaikkan kembali ke posisi semula. Jejak pengujian dilihat dan diukur dengan menggunakan lensa objektif dengan pembesaran 200 kali. 3.5. Pengujian Metalografi Tujuan dari pengamatan ini adalah untuk melihat, mengamati jenis dan bentuk struktur mikro dari spesimen. Agar dapat mengamati struktur mikro yang ada maka dilakukan beberapa proses pengerjaan pada spesimen yang akan diamati. Adapun prosedur pengujian metalografi yaitu : Memilih/ mengambil contoh (sampel) Pemotongan Benda Uji Membentuk / mencetak Sampel Memberi Tanda Grinding Proses pencucian Polishing Etsa Analisis 37
Secara garis besar langkah-langkah tersebut dapat diterangkan sebagai berikut : 1. Memilih dan mengambil contoh / sampel benda uji Contoh yang diambil dari benda uji yaitu bearing baru, bearing bekas pakai dan bearing rusak tipe HB6310RS. 2. Pemotongan Benda Uji Pemotongan benda uji dilakukan untuk mengambil contoh sebagai bagian yang akan diteliti. Pemotongan benda uji dilakukan secara manual, untuk menghindari perubahan struktur akibat panas apabila pemotongan dilakukan dengan mesin pemotong. 3. Membentuk / mencetak contoh Membentuk atau mencetak contoh dilakukan dalam suatu cetakan plastik atau karet yang kemudian dicorkan suatu cairan tertentu. Tujuan mencetak contoh adalah untuk menjamin permukaan contoh rata (setelah direparasi), disamping mudah dipegang selama proses preparasi (grinding dan polishing). 4. Pemberian tanda pada contoh Pemberian tanda pada contoh menggunakan grafir elektris pada bagian belakang contoh, dengan tujuan membedakan antara contoh satu dengan yang lainnya dan untuk memudahkan dalam kegiatan dokumentasi. 5. Grinding Grinding adalah proses penghalusan permukaan contoh dengan menggunakan mesin grinding, yang pada penelitian ini menggunakan mesin grinding putar. Sebagai medium penghalusannya pada contoh benda uji digunakan kertas amplas dengan berbagai tingkat kekasaran yaitu dari 220, 38
400, 500, 800, 1000, 1200, 1500, dan 2000. ketika benda uji mengalami grinding diatas kertas amplas, harus dialiri air bersih secara kontinyu. Tujuannya adalah untuk menghindari timbulnya panas di permukaan benda uji yang berhubungan langsung dengan kertas ampelas. Pada proses pengampelasan dengan menggunakan ampelas yang paling kasar hingga yang paling halus, pada setiap penggantian ampelas benda uji diputar 90 o sehingga diperoleh goresan baru yang tegak lurus dan relatif lebih halus dari goresan sebelumnya. 6. Pencucian Pencucian dilakukan setelah benda uji mengalami proses grinding, polishing dan etsa. Dalam proses pencucian paling sering digunakan air bersih dan alkohol kemudian dikeringkan dengan alat pengering. 7. Polishing Tujuan proses polishing adalah untuk mendapatkan permukaan yang memenuhi syarat untuk diperiksa menggunakan mikroskop, antara lain bebas dari goresan akibat proses grinding (sehingga seperti cermin), bebas dari flekflek atau cacat lain yang ditimbulkan selama proses grinding dan tidak ada perubahan logam. 8. Etsa Struktur mikro benda uji dapat dilihat dengan baik melalui mikroskop, apabila telah mengalami proses etsa dengan medium etsa tertentu. Pada penelitian ini benda uji dietsa dengan mengunakan larutan Vilella s Reagent yang terdiri dari Aquades 190 ml, HCL 37 % 3ml, (HNO 3 ) 65 % 5 ml, HV 37 % 2 ml. Dengan waktu etching 15 detik, kemudian dibilas dengan alkohol dan dikeringkan dengan alat pengering (Dryer). 39
9. Pengamatan dengan mikroskop optik Setelah dietsa permukaan benda uji diletakan di bawah mikroskop, dimana pada penelitian ini dilakukan pembesaran 200 kali, dan 500 kali. 3.5.1. Alat dan Bahan Yang Digunakan : Alat-alat yang digunakan : 1. Gergaji dingin 2. Ragum 3. Piringan gerinda 4. Kertas amplas 5. Metallografic polishing table 6. Kain poles 7. Cetakan 8. Mikroskopik optik 9. Kamera 10. Sampel Bahan-bahan yang digunakan : 1. Sampel 2. Serbuk epoksin resin 3. Pelarut epoksin 4. Larutan etsa 3.5.2. Cara Pengujian 1. Memotong benda uji (sampel). 2. Menggosok dengan amplas no : 100, 120, 200. 40
3. Menggosok lanjutan permukaan sampel dengan kertas amplas no: 220, 320, 400, 500, 800, 1000, 1200, 1500, dan 2000 dengan penggosokan searah. 4. Melakukan pemolesan dengan menggunakan alumina. 5. Selanjutnya sampel dicuci dengan alkohol dan dikeringkan. 6. Kemudian sampel dietsa selama 15-30 detik, larutan etsa adalah Kalling s reagent CuCl ², 2H ² O 5gr, HCL 40 ml, aquadest 30 ml. Etsa dilakukan untuk mengikis permukaan logam secara terkendali dan memperjelas batas butir, setelah benda uji dietsa langkah berikutnya adalah pencucian dengan menggunakan alkohol. Kemudian mengeringkannya, kemudian sampel yang telah dietsa diletakkan di bawah mikroskop metalografi kemudian dilakukan pengamatan dan pemotretan dengan pembesaran 200 kali dan 500 kali. 41