ANALISIS PENYEBAB TERJADINYA PIN HOLE BAJA SPC

PADA PROSES PEMBUATAN BODY OIL FILTER

Oleh :

Ahmad Hidayat

107097000905

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2011

v

LEMBAR PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENAR HASIL

KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI SKRIPSI

ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU

LEMBAGA MANAPUN.

Jakarta, Mei 2011

Ahmad Hidayat

107097000905

ii

ANALISIS PENYEBAB TERJADINYA PIN HOLE BAJA SPC

PADA PROSES PEMBUATAN BODY OIL FILTER

Skripsi

Di ajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh

gelar Sarjana Sains ( S.Si )

Oleh :

Ahmad Hidayat

107097000905

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI

SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2011

iii

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISIS PENYEBAB TERJADINYA PIN HOLE BAJA SPC PADA

PROSES PEMBUATAN BODY OIL FILTER

Skripsi

Diajukan kepada Fakultas Sains dan Teknologi

Untuk memenuhi persyaratan memperoleh

gelar Sarjana Sains ( S.Si )

oleh :

Ahmad Hidayat

NIM : 107097000905

Pembimbing I Pembimbing II

( Arif Tjahjono, M.Si ) ( Ari Haryono, M.Si )

NIP : 19751107 200701 1 015

Mengetahui,

Ketua Program Studi Fisika

( Drs.Sutrisno M.Si )

NIP : 19599202 198203 1 005

iv

PENGESAHAN UJIAN

Skripsi berjudul Analisis Penyebab Terjadinya Pin Hole Baja Spc Pada Proses

Pembuatan Body Oil Filter, Telah diajukan dalam sidang munaqasyah Fakultas

Sains dan Teknologi , Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada

tanggal 14 juni 2011. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Sains ( S.Si ) pada Program Studi Fisika.

Jakarta, 14 Juni 2011

Sidang Munaqasyah

Penguji I Penguji II

( Drs.Sutrisno, M.Si ) ( Elvan Yuniarti M.Si )

NIP : 19599202 198203 1 005 NIP: 150408697

Mengetahui,

Dekan Ketua

Fakultas Sains dan Teknologi Prodi Fisika

( DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis ) ( Drs.Sutrisno, M.Si ) NIP :19680117 200112 1 001 NIP: 19599202 198203 1 005

ABSTRAK

Meningkatnya volume kendaraan bermotor berdampak pentingnya

menjaga performance mesin dan oil filter merupakan salah satu komponen

untuk menyaring kotoran oli pada blok mesin, namun saat produksi masih

ditemukan defect pin hole yang mengakibatkan meningkatnya cost defect

product. Sehingga telah dilakukan penelitian tentang penyebab terjadinya pin

hole baja SPC dalam proses pembuatan body oil filter dengan metode pengujian

Komposisi, XRD, Metalografi dan Uji kekerasan. Hasil uji komposisi, unsur

bahan sampel non-pin hole sesuai standar JIS G 3141 sedangkan sampel yang

memiliki pin hole, unsur sulfur-nya melebihi batas toleransi dan memiliki unsur

silika yang lebih sedikit sehingga mengurangi nilai kekuatannya. Pengujian

XRD menunjukan kedua sampel memiliki fasa ferit dan Fe-Cr-Ni, memiliki

sistem kristal kubik dengan massa jenis rata-rata 7.7815 gr.cm-3. Hasil

pengamatan struktur mikro, sampel pin hole matriknya berupa feritik mengalami

deformasi struktur akibat deep drawing dan ditemukan banyak cacat

dipermukaannya. Sedangkan hasil kekerasan untuk sampel yang terdapat pin

hole adalah 120 HV, nilai ini melebihi batas toleransi standar JIS G 3141 yang

hanya sebesar ≤ 115 HV sehingga penyebab pin hole dapat disimpulkan akibat

rendahnya kualitas pada bahan.

Kata kunci : Body oil filter, pin hole, deep drawing, cost defect product

ABSTRACT

Increasing it impacted motor vehicle volume the importance for looks

after performance is machine and oil filter one of component to screen oil filth

on engine block, but while production is still to be found defect pin hole's one

that begets to increase cost defect production . So was done research about its

happening cause pin hole's steel SPC in makings process body oil filter with

Composition examination method, XRD, Metalografi and hardness test. Result

tests composition, element sample material non - pin hole's accord JIS'S default

G 3141 but the sample pin hole's , element its sulphur exceed tolerance bounds

and has fewer silica element so reduces its force point. XRD test show bot the

sample has phase ferrite and Fe Cr Ni, having cubic crystal system with type

mass average 7.7815 gr.cm -3. The Structure micro test, sample pin hole's has a

matriks as feritik effect structure deformation deep drawing and is found a lot

of blemish at its surface. Meanwhile hardness test result for sample what do

exist pin hole's are 120 HV, this point is overshot standard tolerance bounds

JIS G 3141 one just as big as = 115 HV so cause of pin hole's can conclude its

low effect quality on material.

Key word : Body oil filter, hole's pin, deep drawing, cost defect product

KATA PENGANTAR

Segala puji serta rasa syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena

dengan Kepastian dan Ilmu-Nya lah, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas

akhir ini dengan tepat waktu. Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu

syarat dalam meraih gelar kesarjanaan sains di Universitas Islam Negeri Syarif

Hidayatullah Jakarta. Skripsi ini berjudul “ Analisis penyebab terjadinya Pin Hole

baja SPC pada proses pembuatan Body Oil Filter”.

Selama penelitian dan penyusunan laporan skripsi ini, penulis telah banyak

menerima bantuan dari banyak pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini,

penulis ucapkan terima kasih kepada :

1. Kepada Alm.Suherni, Ibunda tersayang, serta Nenek, Paman dan Bibi

tercinta, yang telah sabar dalam mendidik, membesarkan, serta doa dan

nasehatnya dalam setiap langkah hidup ini.

2. Bapak Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatulah Jakarta.

3. Bapak Dr.Sutrisno,M.Si, selaku Ketua Prodi Fisika UIN Syarif Hidayatullah

4. Bapak Arif Tjahjono, S.T, M.Si, selaku dosen pembimbing I yang telah

banyak bersabar dalam membimbing dan memberikan motivasi serta

dedikasihnya dalam menyelesaikan kuliah kepada penulis.

5. Bapak Ari Haryono, M.Si, sebagai dosen pembimbing II yang telah banyak

membantu, kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

6. Bapak Priyambodo, S.Si, selaku Dosen Laboratorium Terpadu Fisika yang

banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

7. Bapak alpriyadi, MT ,serta seluruh karyawan di departemen engineering dan

Quality Control PT. Selamat Sempurna,Tbk, yang senatiasa memberikan

kemudahan penulis di lapangan.

8. Kepada rekan seperjuangan Material : Nurul anwar (borul), Ardi (ayam),

Ahmad Fauzi (habib), yang selalu berbagi rasa serta pengalaman yang tak

akan penulis lupakan.

9. Kepada bang Taufik Mahmudin, Agus Abdillah, Suhandono, M.Rinan,

Maskur, Absyori, serta rekan instrumentasi: Taufik, Destri, Qolby, Pangky,

Mahmudin dan rekan geofisika : Adang, Atar, Tio, David, Fulky, Pendy

serta seluruh teman-teman fisika 07’08’09’10 yang tidak dapat disebutkan

satu per satu, yang selalu memberikan pengalaman dan semangatnya kepada

penulis.

10. Kepada My Lovely, wanita yang selalu memberikan semangat serta doa nya

kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas akhir ini.

Penulis sadari dalam penelitian ini masih banyak kekurangan dan jauh dari

kesempurnaan yang diharapkan, Namun semoga dapat bermanfaat dan menjadi

langkah awal yang berguna dalam penelitian selanjutnya untuk mengatasi

penyebab terjadinya Pin Hole pada Baja SPC.

Jakarta, Mei 2011

Ahmad Hidayat

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... ii

LEMBAR PERNYATAAN ........................................................................... iv

ABSTRAK ...................................................................................................... v

KATA PENGANTAR .................................................................................... vii

DAFTAR ISI ................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xvi

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ............................................................................. ............. 1

1.2. Perumusan Masalah ................................................................ ................. 2

1.3. Tujuan Penelitian ..................................................................................... 2

1.4. Batasan Masalah ....................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian ..................................................................................... 3

1.5. Sistematika Penulisan ............................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI

2.1. Baja SPC (Steel Plate Coiled) ............................................................................. 5

2.2. Struktur Mikro Baja Karbon ............................................................................... 6

2.3 Pengerjaan dingin (Cold Working) ...................................................................... 9

2.4. Proses Pembuatan Body Oil Filter ...................................................................... 10

2.5. Pengujian Spektroskopi Emisi Atom .................................................................. 13

2.6. Pengujian XRD ................................................................................................... 16

2.7. Pengujian Metalografi ......................................................................................... 19

2.7.1. Cutting (Pemotongan) ..................................................................................... 19

2.7.2. Mounting .......................................................................................................... 20

2.7.3. Grinding (Pengamplasan) ............................................................................... 21

2.7.4. Polishing (Pemolesan) ..................................................................................... 22

2.7.5. Etching (Etsa) .................................................................................................. 23

2.8. Pengujian Kekerasan .......................................................................................... 23

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................................. 24

3.2. Bahan dan Peralatan Penelitian ........................................................................... 24

3.2.1. Bahan Penelitian............................................................................................... 24

3.2.3. Peralatan Pengujian .......................................................................................... 24

3.3. Tahapan Penelitian .............................................................................................. 25

3.4. Pengujian Sampel Uji .......................................................................................... 26

3.5. Pengujian Bahan.................................................................................................. 26

3.5.1. Pengujian Komposisi ....................................................................................... 26

3.5.2. Pengujian XRD ................................................................................................ 28

3.5.3. Pengamatan Metalografi .................................................................................. 30

3.5.4. Pengujian Kekerasan ........................................................................................ 36

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian Komposisi Kimia ...................................................................... 37

4.2 Hasil Pengamatan XRD (X-Ray Diffraction) ....................................................... 39

4.3 Hasil Pengamatan Struktur Mikro ........................................................................ 42

4.4 Hasil Pengujian Kekerasan .................................................................................. 44

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .......................................................................................................... 46

5.2 Saran .................................................................................................................... 47

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 48

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Klasifikasi baja karbon berdasar kandungan karbon ................................. 7

Tabel 2.2 Komposisi kimia lembaran pelat baja karbon rendah

sebagai spesimen penelitian. ....................................................................... 8

Tabel 4.1. Perbandingan Komposisi Sampel Uji dengan Standar JIS G 3141. ......... 37

Tabel 4.2. Tabel Hasil pengujian XRD pada sampel baja SPC non-pin hole. .......... 39

Tabel 4.3. Tabel Hasil pengujian XRD pada sampel baja SPC yang terdapat pin

hole .......................................................................................................... 40

Tabel 4.4 Kartu identitas untuk Fasa Ferit dan Fe-Cr-Ni........................................... 41

Tabel 4.5. Nilai Kekerasan Sampel Baja SPC yang Terdapat Pin Hole. .................. 44

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Struktur Mikro baja karbon Ultra rendah. Seluruhnya ferrite. ............. 7

Gambar 2.2 . Diagram fasa Fe-C ............................................................................... 8

Gambar 2.3 Struktur Mikro Baja Karbon Rendah ..................................................... 8

Gambar 2.4. Body Oil Filter ...................................................................................... 10

Gambar 2.5 Mesin M/C Press Hydroulic ................................................................... 10

Gambar 2.6 Hasil tahapan Blanking........................................................................... 11

Gambar 2.7 Hasil tahapan Drawing ........................................................................... 11

Gambar 2.8. Hasil tahapan Forming .......................................................................... 12

Gambar 2.9 Hasil tahapan Trimming ......................................................................... 12

Gambar 2.10 Lingkaran Rowland ............................................................................. 14

Gambar 2.11. Mekanisme X-Ray Diffraction (XRD) ................................................. 16

Gambar 2.12. Geometri pemantulan X-Ray Diffraction (XRD) ................................. 16

Gambar 2.13. Interaksi antar photon dengan atom .................................................... 17

Gambar 2.14. Contoh hasil X-Ray Diffraction (XRD) ............................................... 18

Gambar 2.15. Skematis prinsip indentasi dengan metode Vickers ............................ 23

Gambar 3.1. Gambar diagram alir penelitian ............................................................. 25

Gambar 3.2. Peralatan uji komposisi ........................................................................ 26

Gambar 3.3. Gambar 3.3. Peralatan XRD (X-Ray Diffraction). ............................... 29

Gambar 3.4. Alat untuk melakukan pemotongan benda uji ...................................... 31

Gambar 3.5. Sampel hasil pemotongan ..................................................................... 31

Gambar 3.6. Mencetak sample cara dingin ................................................................ 31

Gambar 3.7 Peralatan untuk melakukan proses grinding........................................... 33

Gambar 3.8. Peralatan untuk melakukan proses polishing ........................................ 34

Gambar 3.9. Peralatan mikroskopik untuk pengambilan photo struktur mikro ......... 35

Gambar 3.10 Pengujian metode vickers .................................................................... 36

Gambar 4.1. Hasil pengujian XRD pada sampel baja SPC non-pin hole. ................ 39

Gambar 4.2. Hasil pengujian XRD (X-Ray Diffraction) pada sampel baja SPC

yang memiliki pin hole ture .................................................................. 40

Gambar 4.3. Sampel tidak terdapat pin hole untuk pengujian metalografi ................ 42

Gambar 4.4. Struktur mikro sampel tidak terdapat pin hole. etsa : nital 2% ............. 42

Gambar 4.5. Sampel yang terdapat pin hole untuk pengujian metalografi ................ 43

Gambar 4.6. Struktur mikro perbesaran cacat pin hole potongan melintang berupaferitik mengalami deformasi cold drawing. etsa : nital 2% ....... 43

Gambar 4.7. Lokasi uji kekerasan Vickers (HV) ....................................................... 44

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 . Hasil Pengamatan Metalografi pada sampel Baja SPC

Lampiran 2. Hasil Analisis Quantitatif XRD

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Semakin tingginya tingkat kemacetan kendaraan bermotor khususnya di

kota-kota besar membawa implikasi pada perlunya perawatan dan pergantian suku

cadang komponen kendaraan bermotor secara teratur. Salah satu komponen yang

terpenting dalam menjaga performance mesin kendaraan bermotor adalah oil filter

yang berfungsi menyaring kotoran pada oli di dalam blok mesin.

PT.Selamat Sempurna, Tbk merupakan salah satu produsen terbesar dalam

memproduksi oil filter di Indonesia, dengan baja SPC (Steel Plate Coiled) yang

diimpor dari berbagai negara seperti China, Korea dan Jepang sebagai bahan baku

utamanya. Baja ini merupakan bahan dasar untuk pembuatan komponen Body Oil

Filter. Namun ternyata, tidak semua baja SPC ini memiliki kualitas yang baik,

sehingga sering menimbulkan defect saat proses produksi. Salah satu defect yang

sering terjadi adalah pin hole.

Pin hole merupakan salah satu jenis defect yang sangat berbahaya karena

kerusakan ini akan menimbulkan lubang kecil/penipisan permukaan pada body oil

filter yang dibuat sehingga berpotensi mengakibatkan kebocoran, padahal

sesungguhnya body oil filter harus memiliki ketahanan terhadap tekanan,

temperatur tinggi dan vibrasi.

Oleh karena itu, menjadi sangat penting untuk dilakukan analisis tentang

faktor-faktor penyebab terjadinya pin hole, khususnya pada proses pembuatan

komponen body oil filter hasil produksi PT.Selamat Sempurna, Tbk.

2

1.2. Perumusan Masalah

Seperti telah diketahui bahwa saat dibuat menjadi body oil filter, baja SPC

sering mengalami defect terutama pin hole, maka perumusan masalah dalam

penelitian ini adalah :

1. Bagaimanakah komposisi kimia dari baja SPC tersebut ?

2. Adakah fasa-fasa yang mengindikasikan sebab-sebab terjadinya pin hole ?

3. Bagaimanakah topografi permukaan baja SPC berdasarkan pengamatan

metalografi ?

4. Bagaimanakah nilai kekerasan dari baja SPC tersebut ?

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui faktor-faktor penyebab

terjadinya defect pin hole pada baja SPC yang digunakan sebagai bahan baku

body oil filter oleh PT. Selamat Sempurna, Tbk melalui pengujian spektroscopy,

XRD (X-Ray Diffraction), metalografi dan pengujian kekerasan.

1.4. Batasan Masalah

Ruang dan lingkup dari penelitian ini hanya terfokus pada faktor-faktor

yang dapat mengindikasikan terjadinya pin hole melalui pengujian Spektroscopy,

XRD (X-Ray Diffraction), metalografi serta pengujian kekerasan.

3

1.5. Manfaat Penelitian

Dengan dilakukan penelitian ini, diharapkan dapat mengetahui penyebab

utama terjadinya pin hole pada baja SPC, terutama saat diproduksi menjadi body

oil filter, sehingga akan meningkatkan kualitas body oil filter yang dihasilkan

serta mengurangi kerugian cost defect production yang ditimbulkan.

1.6. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dalam penelitian ini terbagi dalam beberapa bab.

Penulis membaginya menjadi lima bab, secara singkat akan diuraikan sebagai

berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Pada bab ini akan membahas tentang latar belakang permasalahan,

perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat

penelitian dan sistematika penulisan.

BAB II : DASAR TEORI

Pada bab ini akan dibahas tentang dasar - dasar teori yang didasarkan

dari hasil studi literatur dan jurnal, seperti klasifikasi baja, pengujian

spectroscopy, XRD (X-Ray Diffraction), pengamatan metalografi dan

pengujian kekerasan.

BAB III : METODE PENELITIAN

Pada bab ini berisi tentang data yang diperlukan dalam penelitian, alat

dan bahan yang dipergunakan serta tahapan-tahapan dalam mengolah

data tersebut.

4

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini berisi tentang hasil yang didapat dari pengujian dan

perhitungan, serta pembahasan tentang bagaimana perbandingan sampel

pin hole dengan standar JIS G 3141 yang dilihat dari komposisi kimia

fasa-fasanya, metalografi dan nilai kekerasannya.

BAB V : PENUTUP

Pada bab ini berisi kesimpulan dari hasil interpretasi dan pembahasan

yang telah didapat pada bab sebelumnya.

5

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Baja SPC (Steel Plate Coiled)

Baja merupakan paduan yang terdiri dari unsur besi (Fe), karbon (C) dan

unsur lainnya. Baja dapat dibentuk melalui teknik pengecoran, pencanaian atau

penemperan. Karbon merupakan salah satu unsur terpenting karena dapat

meningkatkan kekerasan dan kekuatan baja. Baja merupakan logam yang paling

banyak digunakan di bidang teknik dalam bentuk pelat, pipa, batang, profil dan

sebagainya. Secara garis besar baja dapat dikelompokan menjadi dua yaitu baja

karbon dan baja paduan. Baja karbon terbagi menjadi tiga macam yaitu : baja

karbon rendah (≤ 0.25% C), baja karbon sedang (0,25 - 0,55% C) dan baja karbon

tinggi (≥0,55). Sedangkan baja paduan terdiri dari baja paduan rendah dan baja

paduan tinggi.

Salah satu jenis baja karbon rendah yang paling sering digunakan dalam

industri manufaktur di bidang otomotif adalah baja SPC ( Steel Plate Coiled ) atau

yang lebih dikenal dengan nama dagang baja lembaran dingin/baja canai dingin.

Baja jenis ini memiliki keunggulaan berupa kemampuan terhadap deep drawing

karena nilai elastisitasnya yang baik.

Dalam proses produksi baja SPC (Steel Plate Coiled) dimulai dari pabrik

besi Spons. Pabrik ini mengolah bijih besi pellet menjadi besi dengan

menggunakan air dan gas alam. Besi yang dihasilkan kemudian diproses lebih

lanjut pada tanur di pabrik Slab baja dan pabrik Billet baja. Di dalam tanur, besi

dicampur dengan scrap, hot bricket iron dan material tambahan lainnya untuk

6

menghasilkan dua jenis baja yang disebut baja slab dan baja billet. Baja slab

selanjutnya menjalani proses pemanasan ulang dan pengerolan di pabrik baja

lembaran panas menjadi produk akhir yang dikenal dengan nama baja lembaran

panas.

Produk ini banyak digunakan untuk aplikasi konstruksi kapal, pipa,

bangunan, konstruksi umum, dan lain-lain. Baja lembaran panas dapat diolah

lebih lanjut melalui proses pengerolan ulang dan proses kimiawi di pabrik baja

lembaran dingin menjadi produk akhir yang disebut baja lembaran dingin. Produk

ini umumnya digunakan untuk aplikasi bagian dalam dan luar kendaraan

bermotor, kaleng, peralatan rumah tangga dan sebagainya [1].

2.2. Struktur Mikro Baja Karbon

Baja karbon rendah atau sangat rendah, banyak digunakan untuk proses

pembentukan logam lembaran, misalnya untuk badan dan rangka kendaraan serta

komponen-komponen otomotif lainnya. Baja jenis ini dibuat dan diaplikasikan

dengan mengeksploitasi sifat-sifat ferrite. Ferrite adalah salah satu fasa penting di

dalam baja yang bersifat lunak dan ulet. Baja karbon rendah umumnya memiliki

kadar karbon di bawah komposisi eutectoid dan memiliki struktur mikro hampir

seluruhnya ferrite.

7

Pada lembaran baja kadar karbon sangat rendah atau ultra rendah, jumlah

atom karbon-nya bahkan masih berada dalam batas kelarutannya pada larutan

padat sehingga struktur mikronya adalah ferrite seluruhnya.

Gambar 2.1. Struktur mikro baja karbon ultra rendah dengan seluruhnya ferrite.

Pada kadar karbon lebih dari 0,05% akan terbentuk endapan karbon dalam

bentuk hard intermetallic stoichiometric compound (Fe3C) yang dikenal sebagai

cementite atau carbide. Selain larutan padat alpha-ferrite yang dalam

kesetimbangan dapat ditemukan pada temperatur ruang terdapat fase-fase penting

lainnya, yaitu delta-ferrite dan gamma-austenite. Logam Fe bersifat

polymorphism yaitu memiliki struktur kristal berbeda pada temperatur berbeda.

Pada Fe murni, misalnya, alpha-ferrite akan berubah menjadi gamma-austenite

saat dipanaskan melewati temperature 910oC [2].

8

Pada temperatur yang lebih tinggi, mendekati 1400oC gamma-austenite

akan kembali berubah menjadi delta-ferrite. (Alpha dan Delta) Ferrite dalam hal

ini memiliki struktur kristal BCC (Base Center Cubic) sedangkan (Gamma)

Austenite memiliki struktur kristal FCC (Face Center Cubic) .

Gambar 2.2. Diagram Fasa Fe-C

Pada kadar karbon lebih tinggi akan mulai terbentuk endapan cementite

atau fasa pearlite pada batas butirnya seperti yang ditunjukan pada gambar 2.3.

berikut

Gambar 2.3. Struktur Mikro Baja Karbon Rendah

9

Sifat cementite atau carbide yang keras dan getas berperan penting di

dalam meningkatkan sifat-sifat mekanik baja. Salah satu parameter penting yang

menunjukkan hal tersebut, sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya adalah a

mean ferrite path. A mean ferrite path menunjukkan jarak antar cementite, baik

pada pearlite maupun sphreodite. Jarak antar carbide di dalam pearlite secara

khusus dikenal sebagai interlamellar spacing atau spasi antar lamel atau

lembaran.

2.3 Pengerjaan Dingin (Cold Working)

Logam pada umumnya mengalami pengerjaan dingin pada suhu ruang,

meskipun perlakuan tersebut mengakibatkan kenaikan suhu. Pengerjaan dingin

mengakibatkan timbulnya distorsi pada butir. Pengerjaan dingin dapat

meningkatkan kekuatan, memperbaiki kemampuan permesinan, meningkatkan

ketelitian dimensi dan menghaluskan permukaan logam. Secara umum, yang

dimaksudkan dengan proses pengerjaan dingin adalah : penggilingan, penarikan

dan ekstruksi [3]. Sehingga pada proses pengerjaan dingin mengakibatkan :

• Terjadinya tegangan dalam logam, tegangan tersebut dapat dihilangkan

dengan suatu perlakuan panas.

• Struktur butir mengalami distorsi atau perpecahan.

• Kekerasan dan kekuatan meningkat, hal ini seiring dengan kemunduran

dalam keuletan serta suhu rekristalisasi baja meningkat.

• Penyelesaian permukaan lebih baik sehingga dapat diperoleh toleransi

dimensi yang lebih ketat.

10

2.4. Proses Pembuatan Body Oil Filter

Salah satu aplikasi dari baja SPC adalah digunakan untuk membuat

komponen body oil filter . Proses pembuatan komponen body oil filter

menggunakan material jenis SPCD (Steel Plate Coiled for Drawing) dengan

ketebalan 0,4 – 0,6 mm. Dalam prosesnya, mesin yang digunakan pada

pembuatan body adalah M/C Press Hydroulic dengan kapasitas produksi: ± 14

pcs/menit = 840 pcs/jam [4]. Berikut gambar proses pembuatan body oil filter.

Gambar 2.4. Body Oil Filter

Gambar 2.5. Mesin M/C Press Hydroulic

11

Proses pembentukan komponen body ini melalui beberapa tahapan, diantaranya :

• Blanking : Proses pemotongan material sesuai dengan ukuran yang

direncanakan. Hal yang harus diperhatikan adalah proses tidak terjadi

bram dan tidak sumbing.

Gambar 2.6. Hasil tahapan Blanking

• Drawing : proses pembentukan awal untuk mempermudah proses

selanjutnya

Gambar 2.7. Hasil tahapan Drawing

12

• Forming : proses pembentukan body dan kembang body

Gambar 2.8. Hasil tahapan Forming

• Trimming : proses pemotongan bibir luar body sesuai ukuran yang

direncanakan.

Gambar 2.9. Hasil tahapan Trimming

Body oil filter dibuat dengan dua kategori proses permesinan, yakni :

A. Proses Mesin Manual transfer

Proses pembuatan body dimana secara umum setiap proses dilakukan secara

terpisah.

• 4 proses : blanking – drawing – forming- trimming

• 3 proses : blanking+draw – forming- trimming

13

B. Proses mesin dies one stroke

• Dengan trimming : blank- draw-forming-trimming

• Tanpa trimming : blank+draw+forming-trimming

Kondisi yang tidak memenuhi standar dalam pembuatan komponen ini

adalah body mengalami penyok, keriput, bergaris, berlubang (pin hole), berkarat,

pecah, bram dan bergelombang.

2.5. Spektorkopi Emisi Atom (Atomic Emission Spectroscopy)

Spektorkopi emisi atom atau Atomic Emission Spectroscopy (AES) adalah

suatu alat yang dapat digunakan untuk analisa logam secara kualitatif maupun

kuantitatif yang didasarkan pada pemancaran atau emisi sinar dengan panjang

gelombang yang karakteristik untuk unsur yang dianalisa. Sumber dari

pengeksitasi dari Atomic Emission Spectroscopy bisa didapat dari nyala api gas

atau busur listrik. Sumber eksitasi dari nyala gas biasanya disebut ICP

(Inductively Couple Plasma) sedangkan sumber eksitasi dari busur listrik biasa

disebut “ARC” atau “SPARK”, sedangkan alat detector sinarnya adalah Tabung

Penggandaan Foton atau “Photo Multiplier Tube (PMT)”.

Prinsip dasar dari analisa Atomic Emission Spectrometer (AES) ini yaitu :

Apabila atom suatu unsur ditempatkan dalam suatu sumber energi kalor (sumber

pengeksitasi), maka elektron di orbital paling luar atom tersebut yang tadinya

dalam keadaan dasar atau ‘ground state’ akan tereksitasi ke tingkat-tingkat energi

elektron yang lebih tinggi. Karena keadaan tereksitasi itu merupakan keadaan

yang sangat tidak stabil maka elektron yang tereksitasi itu secepatnya akan

kembali ke tingkat energi semula yaitu kekeadaan dasarnya (ground state) [5].

14

Pada waktu atom yang tereksitasi itu kembali ketingkat energi lebih

rendah yang semula, maka kelebihan energi yang dimilikinya sewaktu masih

dalam keadaan tereksitasi akan ‘dibuang’ keluar berupa ‘emisi sinar’ dengan

panjang gelombang yang karakteristik bagi unsur yang bersangkutan.

Dahulu untuk alat Atomic Emission spectrometri digunakan prisma sebagai

alat pendispersi sinar dalam monokromatornya. Sekarang banyak digunakan kisi

difraksi yang biasanya berbentuk cekung, kisi difraksi ini biasanya ditempatkan

pada suatu system susunan yang disebut ‘Lingkaran Rowland’ (Rowland Circle).

Lingkaran Rowland = lingkaran panjang radiusnya (jari-jarinya) = ½ X radius

kisi difraksi yang cekung. Dengan kisi difraksi ini, sinar yang akan didifraksikan

oleh kisi difraksi tersebut akan difokuskan tepat pada bagian lain lingkaran

tersebut. Jadi apabila alat detektor ditempatkan tepat pada lingkaran Rowland

tersebut, maka sinar yang didifraksikan akan difokuskan tepat pada alat detector

tersebut, hal ini secara skematik ditunjukan seperti gambar berikut :

Gambar 2.10. Lingkaran Rowland

15

Detektor yang digunakan dapat berupa film foto atau tabung penggandaan

foton (Photo Multiplier tube / PMT). Karena sinar yang didifraksikan itu tadinya

melalui celah masuk sinar yang bentuknya persegi panjang tipis, seperti garis,

maka gambar foto yang diperoleh adalah garis-garis hitam pada film foto (apabila

detektornya film foto).

Bila film foto digunakan sebagai detector sinar, maka antara kisi difraksi

dan detektor tersebut tidak ada celah keluar sinar. Akibatnya semua garis emisi

dari cuplikan yang didifraksikan dengan berbagai sudut difraksi oleh kisi difraksi

akan tergambar pada film foto berupa garis garis hitam. Setiap garis hitam pada

film foto tersebut mewakili suatu nilai panjang gelombang sinar yang telah

dipancarkan oleh suatu atom logam dalam cuplikan.

Nilai panjang gelombang suatu garis hitam dapat ditentukan berdasarkan

kalibrasi terhadap suatu skala panjang gelombang yang sudah diketahui nilainya.

Letak suatu garis hitam, yang berasal dari suatu logam, pada film foto,

menentukan nilai panjang gelombang yang khas bagi logam yang bersangkutan.

Suatu logam tertentu dapat menghasilkan banyak sekali garis hitam pada film

foto, dengan Intensitas yang berbeda.

16

2.6. XRD (X-Ray Diffraction)

XRD (X-Ray Diffraction) dilakukan dengan menembakan sinar X-Ray

pada material, kemudian pantulannya akan ditangkap oleh detektor, ditunjukan

pada gambar 2.11. Prinsip dari XRD dimana elektron yang berada pada bidang

elektromagnetik akan bertolak dengan frekuensi yang sama, ditunjukan gambar

2.12.

Gambar 2.11. Mekanisme X-Ray Diffraction (XRD)

Gambar 2.12. Geometri pemantulan X-Ray Diffraction (XRD)

17

Ketika berkas X-Ray menumbuk atom, elektron disekitar atom akan mulai

terpantul kesegala arah dengan frekuensi yang sama sebagai berkas sinar datang,

seperti ditunjukan pada gambar 2.13.

Gambar 2.13. Interaksi antar photon dengan atom

Hampir di semua arah mempunyai interferensi yang saling melemahkan,

yaitu gelombang gabungan keluar dari fasa dan tidak ada resultan energi

meninggalkan sampel padat. Walau bagaimanapun atom pada kristal tergabung

pada pola umum dan pada beberapa arah akan menghasilkan interferensi yang

saling menguatkan. Oleh sebab itu berkas sinar diffraksi akan digambarkan

sebagai sinar dari sejumlah sinar tersebar yang saling menguatkan satu sama lain.

Pada gambar 2.14. dapat terlihat contoh hasil XRD. Hasil dari XRD dapat

digunakan untuk mendeteksi secara kualitatif senyawa yang terkandung dalam

suatu material. Setiap senyawa pasti memiliki 2Ө yang berbeda. XRD juga dapat

digunakan untuk menganalisa secara kuantitatif dengan memanfaatkan hasil

intensitas pengukuran. Namun demikian, faktanya intensitas juga tergantung dari

konsentrasi pada campuran sampel.

18

Gambar 2.14. Contoh hasil XRD

Hubungan antar intensitas dengan konsentrasi tidak selalu linear, karena

intensitas difraksi tergantung dari koefisien absorbsi pada setiap campuran yang

bervariasi berdasarkan konsentrasi. Aplikasi XRD biasanya digunakan untuk

analisa kimia, meliputi indentifikasi fasa, investigasi fasa temperatur tinggi

ataupun rendah, solid solution dan menentukan parameter sel dari material baru

[6].

2.7. Metalografi

Pengujian metalografi ini dilakukan untuk menganalisa struktur mikro

pada sampel. Prinsip dasar langkah-langkah untuk melakukan pengujian ini

adalah sebagai berikut :

2.7.1. Cutting (Pemotongan)

Pengambilan sampel dilakukan pada daerah yang akan diamati

mikrostruktur maupun makrostrukturnya. Sebagai contoh, untuk pengamatan

mikrostruktur material yang mengalami kegagalan, maka sampel diambil sedekat

19

mungkin pada daerah kegagalan (pada daerah kritis dengan kondisi terparah),

untuk kemudian dibandingkan dengan sampel yang diambil dari daerah yang jauh

dari daerah gagal.

Perlu diperhatikan juga bahwa dalam proses memotong, harus dicegah

kemungkinan deformasi dan panas yang berlebihan. Oleh karena itu, setiap proses

pemotongan harus diberi pendinginan yang memadai. Ada beberapa sistem

pemotongan sampel berdasarkan media pemotong yang digunakan, yaitu meliputi

proses pematahan, pengguntingan, penggergajian, pemotongan abrasi (abrasive

cutter), gergaji kawat, dan EDM (Electric Discharge Machining). Berdasarkan

tingkat deformasi yang dihasilkan, teknik pemotongan terbagi menjadi dua, yaitu :

a) Teknik pemotongan dengan deformasi yang besar, menggunakan gerinda

b) Teknik pemotongan dengan deformasi kecil, menggunakan low speed diamond

saw.

2.7.2 Mounting

Spesimen yang berukuran kecil atau memiliki bentuk yang tidak beraturan

akan sulit untuk ditangani khususnya ketika dilakukan pengamplasan dan

pemolesan akhir. Sebagai contoh adalah spesimen yang berupa kawat, spesimen

lembaran metal tipis, potongan yang tipis, dll. Untuk memudahkan

penanganannya, maka spesimen-spesimen tersebut harus ditempatkan pada suatu

media (media mounting). Secara umum syarat-syarat yang harus dimiliki bahan

mounting adalah :

1. Bersifat inert (tidak bereaksi dengan material maupun zat etsa)

2. Sifat eksoterimis rendah

20

3. Viskositas rendah

4. Penyusutan linier rendah

5. Sifat adhesi baik

6. Memiliki kekerasan yang sama dengan sampel

7. Flowabilitas baik, dapat menembus pori, celah dan bentuk ketidakteraturan

yang terdapat pada sampel

8. Khusus untuk etsa elektrolitik dan pengujian SEM, bahan mounting harus

kondusif

Media mounting yang dipilih haruslah sesuai dengan material dan jenis

reagen etsa yang akan digunakan. Pada umumnya mounting menggunakan

material plastik sintetik. Materialnya dapat berupa resin (castable resin) yang

dicampur dengan hardener atau bakelit.

Penggunaan castable resin lebih mudah dan alat yang digunakan lebih

sederhana dibandingkan bakelit, karena tidak diperlukan aplikasi panas dan

tekanan. Namun bahan castable resin ini tidak memiliki sifat mekanis yang baik

(lunak) sehingga kurang cocok untuk material yang keras. Teknik mounting yang

paling baik adalah menggunakan thermosetting resin dengan menggunakan

material bakelit. Material ini berupa bubuk yang tersedia dengan warna yang

beragam. Thermosetting mounting membutuhkan alat khusus, karena dibutuhkan

aplikasi tekanan (4200 lb/in2) dan panas (149oC) pada mold saat mounting.

2.7.3 Grinding (Pengamplasan)

Sampel yang baru saja dipotong atau sampel yang telah terkorosi memiliki

permukaan yang kasar. Permukaan yang kasar ini harus diratakan agar

21

pengamatan struktur mudah untuk dilakukan. Pengamplasan dilakukan dengan

menggunakan kertas amplas silicon karbit (SiC) dengan berbagai tingkat

kekasaran yang ukuran butir abrasifnya dinyatakan dengan mesh, yaitu kombinasi

dari 220, 330, 500, 600, 800 dan 1000.

Ukuran grit pertama yang dipakai tergantung pada kekasaran permukaan

dan kedalaman kerusakan yang ditimbulkan oleh pemotongan. Seperti perubahan

struktur akibat panas yang timbul pada saat proses pemotongan dan perubahan

bentuk sample akibat beban alat potong.

Hal yang harus diperhatikan pada saat pengamplasan adalah pemberian

air. Air berfungsi sebagai pemidah geram, memperkecil kerusakan akibat panas

yang timbul yang dapat merubah struktur mikro sampel dan memperpanjang masa

pemakaian kertas amplas. Hal lain yang harus diperhatikan adalah ketika

melakukan perubahan arah pengamplasan, maka arah yang baru adalah 450 atau

900 terhadap arah sebelumnya [7].

2.7.4 Polishing (Pemolesan)

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 hingga orde 0.01 µm. 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. Tahap pemolesan dimulai dengan pemolesan kasar terlebih

22

dahulu kemudian dilanjutkan dengan pemolesan halus [7]. Ada 3 metode

pemolesan antara lain yaitu sebagai berikut :

a. Pemolesan Elektrolit Kimia

Hubungan rapat arus & tegangan bervariasi untuk larutan elektrolit dan

material yang berbeda dimana untuk tegangan, terbentuk lapisan tipis pada

permukaan, dan hampir tidak ada arus yang lewat, maka terjadi proses etsa

Sedangkan pada tegangan tinggi terjadi proses pemolesan.

b. Pemolesan Kimia Mekanis

Merupakan kombinasi antara etsa kimia dan pemolesan mekanis yang

dilakukan serentak di atas piringan halus. Partikel pemoles abrasif dicampur

dengan larutan pengetsa yang umum digunakan.

c. Pemolesan Elektro Mekanis (Metode Reinacher)

Merupakan kombinasi antara pemolesan elektrolit dan mekanis pada

piring pemoles. Metode ini sangat baik untuk logam mulia, tembaga, kuningan

dan perunggu.

2.7.5 Etching (Etsa)

Etsa merupakan proses penyerangan 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 [7].

23

2.8. Kekerasan Bahan

Kekerasan suatu material dapat didefinisikan sebagai ketahanan material

tersebut terhadap gaya penekanan dari material lain yang lebih keras. Penekanan

tersebut dapat berupa mekanisme penggoresan (scratching), pantulan ataupun

indentasi dari material keras terhadap suatu permukaan benda uji. Berdasarkan

mekanisme penekanan dikenal 3 metode uji kekerasan yaitu metode gores,

elastik/pantulan dan indentasi. Salah satu metode indentasi adalah pengujian

vickers.

Pengujian vickers menggunakan indentor intan berbentuk piramida dengan

sudut 136o, seperti diperlihatkan oleh Gambar 2.15. Prinsip pengujian ini

dilakukan dengan menekan sampel uji sehingga dihasilkan jejak berbentuk bujur

sangkar berdiagonal. Panjang diagonal diukur dengan skala pada mikroskop

pengujur jejak [7]. Nilai kekerasan suatu material diberikan oleh:

dimana d adalah panjang diagonal rata-rata dari jejak berbentuk bujur sangkar.

Gambar 2.15. Skematis prinsip indentasi dengan metode Vickers

24

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian tugas akhir ini dilakukan selama 8 bulan dari 6 September 2010

sampai 4 Mei 2011. Persiapan sampel dilakukan di PT.Selamat Sempurna, Tbk.

Sedangkan pengujiannya meliputi pengujian komposisi kimia, mikrostruktur serta

pengujian kekerasan dilakukan di laboratorium Balai Besar Teknologi Kekuatan

Struktur (B2TKS), BPPT, Tangerang-Selatan. Sedangkan pengujian XRD (X-Ray

Diffraction) dilakukan di Pusat Laboratorium Terpadu, Universitas Islam Negeri

Syarif Hidayatullah Jakarta.

3.2. Bahan dan Peralatan Penelitian

Adapun bahan dan peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah

sebagai berikut :

3.2.1. Bahan Penelitian

Bahan baku untuk sampel uji merupakan baja jenis SPC (Steel Plate

Coiled) yang diproduksi oleh pabrik baja China Steel dan merupakan bahan baku

material yang digunakan oleh PT.Selamat Sempurna, Tbk, dalam memproduksi

oil filter untuk semua jenis kendaraan bermotor.

3.2.2. Peralatan Pengujian

Peralatan yang digunakan dalam pengujian sampel ini adalah sebagai

berikut:

a. Arc-Spark Spektrometer untuk mengetahui komposisi kimia.

25

b. XRD untuk mengetahui fasa-fasa yang terbentuk.

c. Metalografi untuk melihat topografi permukaan.

d. Frank Finotest Hardness Test untuk mengetahui nilai kekerasan bahan.

3.3. Tahapan Penelitian

Tahapan penelitian ini melilputi :

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian

Penelitian ini diawali dengan persiapan sampel uji baik yang terdapat pin

hole maupun yang non pin-hole ( kondisi yang baik sebagai pembandingnya).

Sampel-sampel tersebut dilakukan pengujian yang bersifat Non Destructive Test

berupa uji komposisi, metalografi, XRD serta pengujian yang bersifat Destructive

Test berupa uji vickers. Selanjutnya data hasil pengujian dianalisis dengan standar

26

JIS G 3141 sebagai pembanding dan merupakan acuan dasar untuk kualitas

standar baja SPC (Steel Plate Coiled).

3.4. Pengujian Sampel Uji

Pengujian sampel uji meliputi pengujian komposisi kimia, XRD,

pengamatan metalografi dan pengujian kekerasan.

3.4.1. Pengujian Komposisi

Penentuan kadar secara kuantitatif dengan analisa Emission spectrometer

adalah sebuah metoda yang relatif mudah. Pada dasarnya metoda ini

membandingkan intesitas dari sampel yang belum diketahui konsentrasinya

dengan intensitas dari sampel standar yang nilai konsentrasinya sudah diketahui

dengan pasti. Oleh karena itu, untuk menghasilkan analisa yang akurat tergantung

dari stabilitas alat dan sampel standar. Berikut ini gambar Arc-Spark

spektrometer.

Gambar 3.2 Peralatan uji komposisi (Arc-Spark spektrometer)

27

Tahapan dalam pengujian komposisi terdiri dari beberapa langkah yaitu :

1. Pemilihan Sampel standar

Secara umum persyaratan untuk sampel standar adalah sebagai berikut :

• Konsentrasi untuk setiap elemen harus mencakup rentang

• sampel yang akan dianalisa

• Struktur kimia dan sifat-sifat secara metalurgis harus sesuai dengan

sampel yang akan dianalisa

• Konsentrasi untuk setiap element harus betul-betul sudah dianalisa dan

bersertifikat dari badan yang berhak mengeluarkan sertifikat sampel

standar (misalnya : MBH, BAS, NBS atau NIST)

• Harus homogen dan bebas dari segregasi

• Mempunyai base element yang sama

• Jumlah sampel standar harus cukup untuk membentuk kurva kerja

2. Preparasi Sampel

Seperti halnya sampel standar, sampel uji dianalisa dengan spark dalam

lingkungan gas argon, benda kerja (sampel standar maupun sampel uji) harus

mempunyai ukuran yang cukup dan rata (flat) agar dapat menutupi lubang yang

ada pada spark stand, Biasanya minimum area yang baik untuk diuji adalah

sekitar 20 mm dan ketebalan minimum biasanya 2 mm.

28

3. Prosedur analisa

Sebelum melakukan analisa sampel uji, persiapkan peralatan dengan benar

sesuai dengan buku petunjuk alat. Secara umum untuk mempersiapkan alat uji

dilakukan urutan sebagai berikut :

• Nyalakan sumber arus dari stabilizer

• Nyalakan main unit spectrometer

• Nyalakan pompa vaccum

• Bersihkan spark stand

• Buka aliran gas argon

• Nyalakan HV

Setelah urutan diatas dilakukan maka tunggu beberapa menit agar kondisi

alat stabil. Setelah beberapa saat, lakukan pemanasan dengan penembakan

(sparking) menggunakan benda kerja yang sesuai dengan sampel uji yang akan di

analisa sampai minimal tiga kali (N1 sampai N3). Lakukan profiling sesuai

dengan buku petunjuk (manual book).

Kalibrasi kurva kerja dengan menggunakan standar kalibrasi yang

bersertifikat. Cek hasil kalibrasi tersebut dengan standar sampel dan jika sudah

sesuai maka mesin sudah siap melakukan analisa pada sampel uji.

3.4.2. Pengujian XRD

Difraktometer menggunakan prinsip difraksi. Ada 3 jenis difraktometer

yang dikenal. Penamaan difraktometer ini ditentukan oleh sumber radiasi yang

digunakan yaitu difraktometer neutron, sinar-x dan elektron.

29

Gambar 3.3. Peralatan XRD (X-Ray Diffraction).

X-ray difraksi dirancang untuk dapat menganalisa densitas, sistem kristal,

struktur mikro hingga sampai jenis fasa yang terkandung dalam sampel uji.

1. Cara Kerja

a. Bahan yang akan di analisa (sampel)

• Ukuran harus tepat dan specimen (jenis) bahan harus adalah bahan yang

bisa di ukur dengan XRD.

• Tempatkan sampel/bahan pada XRD. Tempatkan pada tempat sampel dan

cek ulang bahwa letaknya sudah tepat dan aman.

b. Komputer untuk control XRD

• Nyalakan computer dan monitornya.

• Nyalakan mesin XRD.

• Periksa apakah knops dan KV sudah pada posisi nol (0). Set 0 jika posisi

belum pada 0

• Jalankan control XRD yang berada pada computer.

• Pilih New kemudian Individual analize dan biarkan proses inisialisasi

berjalan. Jika proses inisialisasi gagal maka klik cancel dan ulangi lagi.

• Jika proses inisialisasi berhasil proses analisa bisa dilakukan.

30

c. Sesuaikan parameter pada XRD sesuai dengan yang di inginkan. Kemudian

pilih mode lambat, sedang atau cepat (waktu analisa). Setelah itu tekan tombol

start pada control XRD.

d. Tunggu sampai proses analisa (scan) selesai. Setelah proses analisa selesai

maka akan didapatkan data berupa grafis dengan peak-peak (puncak-puncak)

nya. Dari grafis itu fokuskan analisa pada puncak yang paling dominan serta

cocokan dengan data base dari jenis software yang digunakan untuk

menganalisa sampel uji.

3.5.3. Pengamatan Metalografi

Metalografi dilakukan dengan menggunakan peralatan mikroskop atau

Normal-Mikroskop dengan perbesaran lebih dari 20 : 1 (20x). Pada uji

metalografi, kerataan dan kehalusan permukaan bahan uji adalah suatu keharusan

untuk mendapatkan hasil uji yang akurat. Adapun tahapan pengujian adalah

sebagai berikut :

1. Memilih dan mengambil sampel

2. Pemotongan Sampel

Mengambil sampel dari material dasar atau komponen aslinnya dilakukan

dengan cara memotong mekanis, sampel dipotong arah memenajang Selama

proses pemotongan sampel yang perlu dihindari adalah perubahan bentuk

sampel akibat beban alat potong. Arah potongan memanjang akan memberikan

informasi perubahanbentuk struktur mikro akibat pertumbuhan butir-butir

kristal dalam rekristalisasi atau akibat pengerjaan panas lainnya.

31

Gambar 3.4. Alat untuk melakukan pemotongan benda uji

Gambar 3.5. sampel hasil pemotongan

3. Membentuk atau mencetak sampel

Membentuk atau mencetak sampel dilakukan didalam suatu cetakan plastik

atau karet yang kemudian dicorkan suatu cairan tertentu. Tujuan mencetak

sampel adalah untuk menjamin permukaan sampel rata, disamping mudah

pegang selama proses preparasi (grinding dan polishing). Sampel dicetak

dengan menggunakan dengan cara dingin, bagian dalam cetakan dioleskan

bahan pasta khusus atau disemprotkan silicon spray. Pekerjaan ini bertujuan

agar memudahkan mengeluarkan sampel dari cetakan. Seperti terlihat pada

gambar

Gambar 3.6. Mencetak sampel cara dingin

32

Sebagai medium cetak digunakan bubuk technovit atau acryfix yang dicampur

dengan cairan pengeras dengan perbandingan 1:2, dimana campuran cairan

tersebut menjadi keras didiamkan ± 1 jam.

4. Memberi Tanda

Pekerjaan ini dilakukan sebelum sampel mengalami preparasi, tujuannya

untuk membedakan antara contoh yang satu dengan yang lain dan untuk

memudahkan dalam dokumentasi. Memberi tanda pada umumnya dikerjakan

dengan grafik elektrik pada bagian belakang sampel, sebelum dicetak atau

sesudah dicetak.

5. Grinding

Pada tingkat pekerjaan ini dipakai mesin grinding putar atau grinding manual.

Sebagai medium grinding dipakai kertas amplas silicon karbit (SIC) dengan

berbagai tingkat kekerasan, yaitu kombinasi 80, 220, 330,500, 600, 800, 1000,

1200, ketika sampel mengalami grinding diatas kertas amplas, harus dialiri air

bersih secara continue. Tujuan yang untuk menghindari timbulnya panas di

pemakaian sampel yang kontak langsung dengan kertas amplas.

Dalam proses grinding, pertama-tama sampel dikerjakan pada kertas amplas

yang paling kasar yaitu 80, hasil preparsi tahap ini diperoleh permukaan

permukaan goresan yang searah dan homogen, tidak hanya pada permukaan

permukaan, tetapi juga pada medium cetaknya. Untuk itu sampel dipegang

yang kuat agar tidak bergerak dan diberi sedikit tekanan agar tidak bergeser.

Pengerjaan ketingkat kekasaran selanjutnya (misal 220), sampel diputar 900

33

sehingga diperoleh goresan baru yang tegak lurus dan relatif lebih halus dari

goresan sebelumnya. Demikian seterusnya posisi sampel selalu diubah 900

pada tingkat kekasaran berikutnya.

Hasil akhir dari proses grinding diperoleh permukaan sampel dengan goresan

yang searah, halus, dan homogen (akibat kekasaran amplas gradasi 1000 dan

1200). Untuk mengetahui arah goresan sampel digunakan mikroskop dengan

pembesaran rendah. Sebelumnya sampel perlu dicuci dengan air dan alkohol

lalu dikeringkan dengan alat pengering (drayer).

Gambar 3.7. Peralatan untuk melakukan proses grinding

6. Pencucian

Salah satu tahap preparasi yang tidak dapat diabaikan adalah pencucian disaat

grinding, polishing, dan setelah sampel mengalami etsa. Dalam proses

pencucian digunakan air bersih, aquades dan alkohol, selanjutnya dikeringkan

dengan pengering. Apabila pada sampel terdapat cacat poros, retak dan lain-

lain, pencucian sebaiknya dengan ultrasonic yang menggunakan medium

alkohol atau acetone. Medium tersebut akan bergerak secara ultrasonic akibat

adanya impulse-impulsi listrik.

34

7. Polishing

Media polishing yang bisa dipakai adalah diamond pasta, alumunium oksida

suspense dan lain-lain.

Tujuan polishing adalah :

a. Bebas dari goresan akibat grinding

b. Bebas dari flek-flek yang timbul selama grinding

c. Tidak ada perubahan logam, khususnya pada permukaan logam preparat

yang akan diselidiki.

Yang perlu diperhatikan selama polishing adalah:

a. Media poles tidak boleh terlalu kering dan tidak boleh terlalu basah, hal ini

bertujuan untuk menghindari terjadinya gesekan yang berlebihan.

b. Setiap penggantian tingkat kekasaran telebih dahulu harus dicuci.

c. Setiap polishing tidak boleh terlalu lama untuk menghindari timbulnya

relief-relief

Gambar 3.8. Peralatan untuk melakukan proses polishing

8. Etsa

Struktur mikro suatu logam akan dapat dilihat dengan baik dengan

menggunakan mikroskop, apabila sampel telah mengalami etsa dengan

35

medium etsa tertentu untuk jenis material tertentu pada dasarnya ada perubahan

atau struktur mikro yang terjadi selama proses etsa, yang disebabkan oleh :

a. Perbedaan warna akibat distribusi sturktur mikro.

b. Jenis kekasaran yang beda, akibat perbedaan orientasi kisi-kisi kristalnya.

c. Perbedaan kemampuan larut struktur mikro dan sifat anisotropy kristal

terdapat agresifitas medium etsa yang dapat menimbulkan relief pada

permukaan.

Beberapa faktor yang harus diperhatikan selama proses etsa adalah:

• Kemampuan medium etsa

• Konsentras larutan medium etsa

• Kemampuan larut logam dalam medium etsa.

Larutan etsa disesuaikan dengan medium dietsa, misalnya untuk baja

digunakan medium nital (campuran HNO3 dengan alkohol) biasanya 95%

setelah proses selesai specimen kemudian dicuci dengan air bersih dan alcohol,

selanjutnya dikeringkan dengan pengering kemudian siap untuk dianalisis

struktur mikronya dengan menggunakan mikroskop mikro.

9. Analisis Struktur Mikro

Contoh diletakan dimeja pemegang yang telah diberi bahan plastis, setelah itu

contoh bersama meja pemegang diletakkan pada hand press, untuk

memperoleh permukaan yang rata, baru contoh dianalisa dibawah mikroskop.

36

Gambar 3.9. Peralatan mikroskopis untuk pengambilan photo struktur mikro

3.4.4. Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan menggunakan metode vickers yang dilakukan dengan

cara penekanan benda uji dengan indentor dengan gaya tekan dan waktu indentasi

yang ditentukan. Pengujian kekerasan dilakukan dengan memakai bola baja yang

diperkeras (hardened steel ball) dengan beban 30 kgf dan waktu 15 detik serta

sudut identor 136o, hasil penekanan adalah jejak berbentuk diamond, yang harus

dihitung luasnya di bawah mikroskop khusus pengukur jejak.

Gambar 3.10. Pengujian metode vickers

37

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian Komposisi Kimia

Pengujian komposisi kimia ini menggunakan arc-spark spektrometer

untuk mengetahui komposisi unsur sampel uji. Teknik pengujian ini sangat

sederhana dan mudah dilakukan serta bersifat tidak merusak. Berikut adalah data

hasil pengujian sampel baja SPC baik yang terdapat pin hole maupun yang tidak

terdapat pin hole untuk kemudian dibandingkan dengan standar JIS G 3141.

Tabel 4.1. Perbandingan Komposisi Sampel Uji dengan Standar JIS G 3141.

Berdasarkan tabel 4.1, terdapat enam unsur utama yang menyusun pada

kedua sampel baja SPC, yakni unsur Fe (besi), C (karbon), Si (silika), Mn

(mangan), S (Sulfur) dan P (posfor). Keenam unsur yang diketahui tersebut

tentunya memberikan pengaruh terhadap sifat mekanik di kedua sampel tersebut.

NO Unsur Nilai Kandungan Unsur (% berat)

Sampel uji Non-Pin Hole

Sampel uji yang terdapat

Pin Hole

Standar JIS G 3141 untuk baja SPC

1 Fe 99,498 99.624 -

2 C - 0.009 ≤0.12

3 Si 0.2154 0.004 -

4 Mn - 0.123 ≤ 0.50

5 S 0.001 0.0509 ≤ 0.05

6 P - 0.009 ≤ 0.04

38

Berdasarkan tabel 4.1, juga diketahui bahwa sampel yang tidak terdapat

pin hole memiliki unsur-unsur yang masih sesuai dengan standar JIS G 3141

diantaranya nilai sulfur sebesar 0.001% dengan standar acuan sebesar ≤ 0.05 %.

Sedangkan unsur lainnya seperti karbon, silika, dan posfor masih sesuai standar

JIS G 3141 , Namun hasil yang berbeda didapatkan pada sampel yang terdapat pin

hole yakni memiliki unsur silikon yang lebih rendah 0.004% dibandingkan

dengan sampel yang non-pin hole sebesar 0,2154%. Hal ini jelas akan

mempengaruhi sifat ketahanan korosi dari sampel uji, selain itu unsur silikon juga

dapat meningkatkan kekuatan bahan tanpa menurunkan nilai keuletannya. Unsur

ini juga berfungsi sebagai deoksidasi. Dengan semakin meningkatnya unsur

silikon, permukaan sampel uji akan lebih sulit terkikis dibandingkan dengan

sampel yang memilki unsur silikon yang lebih rendah, sehingga kemungkinan

terjadinya cacat berupa pin hole juga semakin rendah [11].

Dari tabel 4.1, juga diketahui bahwa sampel yang terdapat pin hole

memiliki unsur sulfur yang lebih tinggi yaitu sebesar 0.0509% dibandingkan

dengan sampel yang non pin hole yang hanya sebesar 0.0001%. Tingginya unsur

sulfur ini dapat memicu kegetasan seperti yang terjadi pada sampel yang terdapat

pin hole [11]. Selain itu unsur sulfur yang tinggi juga dapat menyulitkan pada saat

proses pemesinan dan pengerolan panas sehingga biasanya kadar sulfur dibuat

serendah-rendahnya, maksimal biasanya ≤ 0,05%[9]. Unsur ini juga memicu

pembesaran/pengkasaran butiran yang berujung pada kemungkinan terjadinya

cacat berupa pin hole semakin besar.

39

4.2. Hasil Pengujian XRD (X-Ray Diffraction)

Pengujian dengan menggunakan XRD (X-ray diffraction) untuk

mengetahui senyawa (fasa) , bidang hkl, serta struktur kristal dan parameter kisi

dari sampel uji. Berikut adalah gambar hasil pengujian X-Ray Diffraction pada

sampel baja SPC baik yang terdapat pin hole maupun yang tidak terdapat pin hole.

Gambar 4.1. Hasil pengujian XRD pada sampel baja SPC non-pin hole.

Tabel 4.2. Tabel Hasil pengujian XRD pada sampel baja SPC non-pin hole.

No Jenis Fasa % Berat (RIR) 1. Iron (ferit) 28.4 2. Chromium Iron Nickle(Fe-Cr-Ni) 71.6

Density = 7.781 gr/cm3

40

Berdasarkan gambar 4.1, pada sampel yang tidak terdapat pin-hole

terdapat dua fasa utama sebagai penyusunnya yakni fasa iron-ferrite (feritik) dan

fasa chromium iron nickle (Fe-Cr-Ni). Pada tabel 4.2, menunjukan hasil analisa

quantitatif perbandingan keberadaan fasa keduanya adalah 28.4 % untuk fasa iron

(feritik) dan 71.6% untuk fasa chromium iron nickle (Fe-Cr-Ni) sedangkan massa

jenis sampel yang tidak memiliki pin hole sebesar 7.781 gr/cm3.

Gambar 4.2. Hasil pengujian XRD (X-Ray Diffraction) pada sampel baja SPC

yang memiliki pin hole

Tabel 4.3. Tabel Hasil pengujian XRD pada sampel baja SPC yang

terdapat pin hole..

No Jenis Fasa % Berat (RIR) 1. Iron (ferit) 28.6 2. Chromium Iron Nickle(Fe-Cr-Ni) 71.4

Density = 7.782 gr/cm3

41

Berdasarkan gambar 4.2, sampel yang terdapat pin-hole juga terdapat dua

fasa utama sebagai penyusunnya yakni fasa iron-ferrite (feritik) dan fasa

chromium iron nickle (Fe-Cr-Ni). Pada tabel 4.3, menunjukan hasil analisa

quantitatif perbandingan keberadaan fasa keduanya adalah 28.6 % untuk fasa iron

(feritik) dan 71.4% untuk fasa chromium iron nickle (Fe-Cr-Ni) sedangkan massa

jenis sampel yang tidak memiliki pin hole sebesar 7.782 gr/cm3.

Tabel 4.4. Kartu identitas untuk Fasa Ferit dan Fe-Cr-Ni

Berdasarkan tabel 4.4, kedua sampel memiliki sistem kristal yang sama

yakni sistem kristal kubik serta massa jenis rata-rata kedua sampel 7.7815 gr.cm-3.

42

4.3. Hasil Pengamatan Struktur Mikro dengan Metalografi

Pemeriksaan metalografi dilakukan untuk mengetahui topografi

permukaan sampel baja SPC baik yang terdapat pin hole maupun yang tidak

terdapat pin hole. Hasil pengujian tersebut dapat dilihat dari gambar dibawah ini :

Gambar 4.3. Sampel yang tidak terdapat pin hole untuk pengujian metalografi

Gambar 4.4. Struktur mikro sampel yang tidak terdapat pin hole. etsa : nital 2%

Berdasarkan gambar 4.4, Struktur mikro sampel yang tidak

terdapat pin hole yang diperbesar 500x, tidak ditemukan cacat dan struktur

permukaan halus tanpa adanya pengotor.

d)

500x

43

Gambar 4.5. Sampel yang terdapat pin hole untuk pengujian metalografi

Gambar 4.6. Struktur mikro perbesaran cacat pin hole potongan melintang berupa feritik mengalami deformasi cold drawing. etsa : nital 2%

Berdasarkan gambar 4.6. menunjukan hasil pengamatan sampel baja SPC

yang terdapat pin hole memiliki kondisi struktur mikro plate berupa feritik yang

mengalami deformasi struktur, serta memiliki cacat pin hole dengan lebar 0.450

mm, kedalaman 0.063 mm dan tebal plate setelah proses cold drawing 0.415 mm

dari tebal awal 1.00 mm dan banyak ditemukan pengotor sulfid . Hasil gambar

selengkapnya dapat dilihat pada lampiran 1-4.

500x

sulfid

44

4.4. Hasil dan Pembahasan Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan dilakukan untuk mengetahui nilai perbandingan

kekerasan dari sampel yang terdapat defect pin hole dengan standar JIS G 3141

yang menjelaskan tentang spesifikasi untuk baja SPC (Steel Plate Coiled) atau

baja lembaran gulungan yang biasanya digunakan untuk pembuatan jenis produk

automotive. Berikut adalah hasil pengujian kekerasan terhadap sampel yang

terdapat pin hole yang dibandingkan dengan standar JIS G 3141 untuk baja SPC .

Gambar 4.7. Lokasi uji kekerasan Vickers (HV)

Tabel 4.5. Nilai Kekerasan Sampel Baja SPC yang Terdapat Pin Hole.

No.

NILAI KEKERASAN, HV

Sampel uji Non- Pin

Hole

Sampel uji yang

terdapat Pin Hole

Standar JIS G 3141 untuk baja SPC

1 249 121

≤ 115 HV

2 257 121

3 259 119

4 259 119

5 257 122

Rata-rata 256 120

45

Berdasarkan tabel 4.4, diketahui bahwa sampel baja yang tidak terdapat

pin hole memiliki nilai kekerasan yang cukup tinggi yakni rata-rata 256 HV,

namun hal ini tidak layak dijadikan acuan karna pengujian dilakukan pada sampel

yang belum terkena proses deep drawing.

Dari tabel 4.4 diketahui pula bahwa SPC yang terdapat pin hole memiliki

nilai kekerasan rata-ratanya 120 HV. Hal ini menunjukan bahwa sampel uji yang

terdapat pin hole memiliki nilai kekerasan yang lebih keras dari standarnya.

Hal ini pulalah yang dapat memicu timbulnya pin hole akibat dari

tingginya nilai kekerasan yang melebihi standar dari JIS G3141 untuk baja SPC

yang hanya sebesar ≤ 115 HV.

46

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Faktor penyebab terjadinya pin hole pada proses pembuatan Body Oil

Filter adalah akibat rendahnya kualitas bahan yang masih di bawah standar hal

ini dibuktikan dari :

1. Hasil spektrometer menunjukan sampel yang terdapat pin hole memiliki

unsur sulfur (S) yang melebihi batas toleransi serta unsur silika (Si) yang

lebih sedikit dibandingkan dengan sampel yang tidak terdapat pin hole.

2. Hasil pengujian XRD menunjukan kedua sampel memiliki fasa ferit dan

fasa Fe-Cr-Ni dan memiliki sistem kristal yang sama yakni sistem

kristal kubik serta massa jenis rata-rata kedua sampel 7.7815 gr.cm-3

3. Hasil pengamatan struktur mikro pada sampel yang terdapat pin hole

matriknya berupa feritik yang mengalami deformasi struktur akibat

proses cold drawing dan ditemukan banyak cacat dipermukaannya.

4. Hasil kekerasan untuk sampel yang terdapat pin hole adalah 120 HV,

nilai ini melebihi batas toleransi standar JIS G 3141 yang hanya sebesar

≤ 115 HV.

47

5.2 Saran

1. Sebaiknya pemeriksaan metalografi dilakukan tidak hanya satu sampel

dan perlu dilakukan pemeriksaan unsur kimia pada daerah cacat dengan

menggunakan SEM untuk mengetahui jenis cacat tersebut.

2. Untuk mendapatkan nilai kekerasan pada sampel yang tidak terdapat pin

hole, sebaiknya diambil dari sampel yang telah mengalami deep

drawing.

DAFTAR PUSTAKA

[ 1.] Vlack ,Van,1992,” Ilmu dan Teknologi Bahan”, Erlangga, Jakarta.

[ 2.] http://erdie.wordpress.com/metallurgy/klasifikasi-logam-dan-

paduannya/Asyari

[ 3.] Daryus, 2010 , ”Proses Produksi” , Universitas Darma Persada , Jakarta.

[ 4.] Dept. Engineering, 2005, Component Production, Version 1.0, PT.selamat

Sempurna, Tbk, Tangerang.

[ 5.] http://romznevhttp://jokoaprilanto.wordpress.com/2008/11/15/teory-

atomic-emission-spectrometer/

[ 6.] Astini, Vita, 2008, ”Efektivitas Penambahan Karbon”, FT-UI, Depok.

[ 7.] http://ft.unsada.ac.id/wp-content/uploads/2008/03/bab4-mt.pdf

[ 8.] dr.-ing. Bambang suharno dan dr. Ir. Sri harjanto, “Pengaruh Unsur

Paduan Pada Baja Paduan dan Super Alloy”, FT-UI, Depok.

[ 9.] Handbook of JIS standard Ferrous Material & metallurgy I & II, Tokyo,

2005

[ 10.] ASM. 1992, Metal Handbook, Vol 01,“Properties and Selection Irons,

Steels, and High Performance Alloys”, Metal Park, Ohio.

[ 11.] Martin, J.Daniel. 2004, Using Xpowder a software package for powder X-

Ray Diffraction Analysis.

[ 12.] Kramer, Hans, 1998, Pengetahuan Bahan Untuk Industri, Katalis, Jakarta.

Lampiran 1 . Hasil Pengamatan Metalografi pada sampel Baja SPC

Lampiran 2. Hasil Analisis Quantitatif XRD