PENGARUH VARIASI TEKANAN KOMPAKSI TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA PEMBUATAN SOFT MAGNETIC DARI SERBUK BESI SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh: IVAN PRAWIRATAMA I1413019 FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 i
ii
iii
PENGARUH VARIASI TEKANAN KOMPAKSI TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA PEMBUATAN SOFT MAGNETIK DARI SERBUK BESI Ivan Prawiratama Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Jalan Ir. Sutami no 36A, Surakarta 57126, Indonesia E-mail :ivanprawiratama@ymail.com Abstrak: Saat ini banyak peralatan listrik yang menggunakan arus bolak-balik dengan frekuensi tinggi. Soft magnetic merupakan pilihan yang tepat untuk penggunaan pada arus bolak-balik atau frekuensi tinggi, karena soft magnetic bisa mengalami magnetisasi dan dapat didemagnetisasi berulang kali dalam waktu singkat. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh tekanan kompaksi pada pembuatan soft magnetic dari serbuk besi. Proses dimulai dengan pembuatan bahan serbuk menggunakan mesin frais dan mesin ball milling sehingga dihasilkan serbuk besi ukuran mesh 100, selanjutnya serbuk diberi perlakuan panas pada suhu 600 o C selama 1 jam. Serbuk besi diberi pengikat resin epoxy dan dikompaksi dengan variasi tekanan 4, 5, 6 ton selama 1 jam. Pengujian kekerasan menggunakan uji Vickers dan pengamatan struktur mikro menggunakan pengamatan SEM (scanning electron microscopy). Hasil menunjukkan bahwa tekanan kompaksi 6 ton memiliki nilai kekerasan tertinggi sebesar 41,22 VHN dan menghasilkan nilai porositas terendah sebesar 18%. Nilai kekerasan meningkat dan porositas berkurang seiring bertambahnya tekanan kompaksi. Adanya perlakuan panas dapat meningkatkan sifat kemagnetan suatu material. Kata kunci: Soft Magnetic, Serbuk besi, SEM, Kekerasan Vickers, Porositas iv
The Effect of Compact Pressure Variation Towards The Hardness and The Microstructure in The Softmagnetic Metallurgy of Iron Powder Ivan Prawiratama Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Jalan Ir. Sutami no 36A, Surakarta 57126, Indonesia E-mail :ivanprawiratama@ymail.com Abstract Nowadays, a lot of electrical equipments use the alternating current with high frequency. Soft magnetic is the right choice to use in alternating current or high frequency, because it can repeatedly be magnetized and demagnetized in a short time. This study aims to determined the effect of compact pressure in the soft magnetic of iron powder. The metallurgy process begun with the fabrication of the powder using a frais machine and ball milling thus produced iron powder of 100 mesh size, then the powder was heated up to 600 o C for an hour. The iron powder was laced by epoxy resin and compacted with a pressure variation 4, 5, 6 tons for an hour. The hardness value used vickers test machine and microstructure observation by SEM (scanning electron microscopy). The results show that the 6-ton of compact pressure has the highest hardness value of 41,22 VHN and produces the lowest porosity value of 18%. Hardness value increases while the porosity value decreases by the increasing of the compact pressure. The presence of the heat treatment can enhance the magnetism of a material. Keywords: Soft Magnetic, Iron Powder, SEM, Hardness Vickers test, Porosity v
KATA PENGANTAR Segala puji syukur dan kemuliaan hanya kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala limpahan kasih karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Pengaruh Variasi Tekanan Kompaksi terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Pada Pembuatan Soft Magnetic dari Serbuk besi. Tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penelitian dan penulisan laporan tugas akhir ini, khususnya kepada : 1. Ayah, Ibu, Kakak dan keluarga tercinta atas segala dukungan, doa dan bimbingan sehingga penulis bisa menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Muhammad Nizam, S.T., M.T., P.hD dan Bapak Dr. Miftahul Anwar, S.Si., M.Eng selaku dosen pembimbing yang telah memberikan arahan dan masukan selama penyusunan tugas akhir ini. 3. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, ST., MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik UNS. 4. Bapak Teguh Triyono, ST.,M.Eng, Bapak Sukmaji Indro Cahyono, ST., M.Eng dan Bapak Dr. Joko Triyono, ST, MT, selaku dosen penguji. 5. Bapak D.Danardono, ST., MT., P.hD selaku dosen pembimbing akademik. 6. Semua dosen dan laboran Teknik Mesin FT UNS yang telah membuka wacana keilmuan penulis. 7. Teman-teman tim skripsi soft magnetic Rino, Asep, Anta, Mas Hery dan Mas Agus yang telah memberikan bantuan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 8. Teman-teman seperjuangan S1 non regular angkatan 2013 Teknik Mesin UNS yang telah memberikan dukungan dan motivasi dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 9. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas bantuan dan dorongan semangat serta doanya. Terima kasih, semoga Tuhan membalas budi baik anda semuanya. vi
Penulis menyadari, bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, bila ada saran, koreksi dan kritik demi kesempurnaan skripsi ini, akan penulis terima dengan ikhlas dan dengan ucapan terima kasih. Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini dapat digunakan sebagaimana mestinya. Surakarta, Mei 2016 Penulis vii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i ABSTRAK... ii ABSTRACT... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR NOTASI. x BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Batasan Masalah... 2 1.4. Tujuan Penelitian... 2 1.5. Manfaat Penelitian... 2 1.6. Sistematika Penulisan... 3 BAB II. LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka... 4 2.2. Dasar Teori... 7 2.2.1. Magnet... 7 2.2.1.1 Pengertian Magnet.. 7 2.2.1.2 Medan Magnet 8 2.2.1.3 Bahan Magnetik.. 8 2.2.1.4 Magnet Keras dan Lunak 9 2.2.2. Metode Pembuatan Magnet... 11 2.2.2.1 Proses Metalurgi Serbuk. 12 2.2.2.2 Pencampuran Bahan Serbuk... 13 2.2.2.3 Kompaksi... 14 2.2.2.4 Proses commit Annealing to user 15 viii
2.2.2.5 Komposit 16 2.2.3. Karakteristik Sifat Mekanik... 17 2.2.3.1 Uji Kekerasan (Vickers Hardness Test).. 17 2.2.3.2 Pengujian Densitas.. 18 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Tempat Penelitian... 20 3.2. Alat dan Bahan... 20 3.3. Prosedur Penelitian... 21 3.4. Diagram Alir Penelitian... 24 3.5. Tabel Pengolahan Data. 25 3.6. Indikator Keberhasilan. 25 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengujian Densitas... 27 4.2. Perhitungan Porositas... 28 4.3. Hasil Pengamatan Struktur Mikro... 29 4.4. Pengujian Kekerasan Vickers... 37 BAB V. PENUTUP 5.1. Kesimpulan... 39 5.2. Saran... 39 DAFTAR PUSTAKA... 40 LAMPIRAN... 42 ix
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Sifat Magnet Lunak... 11 Tabel 3.5. Tabel Pengolahan Data... 23 x
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Kurva Histerisis... 10 Gambar 2.2. Proses Kompaksi... 14 Gambar 2.3. Skema Pengujian Densitas.. 18 Gambar 4.1. Spesimen Soft Magnetic dan laminated... 24 Gambar 4.2. Grafik Pengaruh Kompaksi Terhadap Densitas... 25 Gambar 4.3. Grafik Pengaruh Kompaksi Terhadap Porositas... 27 Gambar 4.4. Perbandingan Foto Makro... 28 Gambar 4.5. Foto SEM Untuk Porositas Tekanan 4 Ton... 29 Gambar 4.6. Foto SEM Untuk Porositas Tekanan 5 Ton... 30 Gambar 4.7. Foto SEM Untuk Porositas Tekanan 6 Ton.... 30 Gambar 4.8. Foto SEM Bagian Interface.... 32 Gambar 4.9. Hasil SEM EDS... 33 Gambar 4.10 Diagram Fasa Fe-C... 34 Gambar 4.11 Grafik Pengaruh Kompaksi Terhadap Kekerasan... 36 xi