PENGARUH PENAMBAHAN PARTIKEL CHROMIUM …

30 Pengaruh Penambahan Partikel Chromium terhadap Kekerasan Aluminayang Mengandung 20% Berat Silika oleh Subardi

PENGARUH PENAMBAHAN PARTIKEL CHROMIUMTERHADAP KEKERASAN ALUMINA

YANG MENGANDUNG 20%BERAT SILIKA

SubardiJurusan Teknik Mesin STTNAS Yogyakarta

Jl. Babarsari, Catur Tunggal Depok, Sleman, Yogyakarta 55281,Telp. (0274) 485390, 486986 Faks. (0274) 487249

ABSTRAK

Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penambahan partikel chromiumterhadap kekerasan alumina yang mengandung 20% berat silica. Komposit matrikalumina keramik (Al2O3) yang mengandung 20 % berat silica (SiO2) diperkuat dengan0, 3, 6, 9, 12 dan 15 % volume partikel chromium (Cr) telah dibuat dengan metodepressureless sintering. Masing-masing komposisi di-mixing dengan proses basah(dengan alkohol) selama 5 jam, dikeringkan selama 24 jam pada temperatur kamardan dilanjutkan dengan mixing kering selama 5 jam. Pembuatan spesimen berbentuksilindris (diameter d = 15 mm; tebal t = 5 mm) dilakukan dengan uniaxial-pressingpada tekanan 120 MPa. Sintering dilakukan di lingkungan argon dengan lajupemanasan 3oC/menit sampai 800oC dan ditahan selama 30 menit, kemudian dinaikkandengan laju pemanasan 5oC/menit hingga temperatur 1450oC dan ditahan selama 60menit. Pendinginan dilakukan di dalam furnace dengan cara mematikan power ke-furnace. Kondisi komposist mengalami tegangan radial tarik sedangkan tegangantangensial tekan. Pengujian kekerasan Vickers dengan beban 153,2 N menunjukkanpenurunan kekerasan bahan dari 892 MPa (tanpa penguat Cr) menjadi 329 MPa(komposit dengan 15 % volume Cr). Porositas pada permukaan keramik kompositAl2O3 - SiO2 /12% Vol Cr pada suhu 1450 masih cukup besar.

Kata Kunci: alumina, chromium, pressureless sintering, kekerasan.

panjang rendah. Namun demikian disampingmemiliki keunggulan tersebut keramik jugamempunyai kelemahan yaitu bersifat getas danketangguhan retaknya rendah.

Alumina (Al2O3) merupakan salah satujenis keramik yang mempunyai sifat fisik yangstabil, dengan keunggulan tahan panas dankorosi, titik cair 2050oC sedangkan koefisienmuai panas alumina dengan kemurnian 96 %adalah 6,7x10-6/oC. Chromium adalah jenislogam tahan korosi, ulet, memiliki ketahananpanas yang baik. Chromium mempunyai koefisienmuai panas (α ) sebesar 9x10-6/oC, titik cair

PENDAHULUANKeramik merupakan salah satu material

teknik yang sedang dikembangkan secaraberkelanjutan dan semakin luas pemakaiannyadi bidang teknik maupun industri. Aplikasikeramik di bidang teknik khususnya permesinanantara lain pompa, alat potong, sudu turbin gas,katub dan lainnya (Somiya 1989). Keramikmemiliki sifat-sifat fisis yang baik antara lain: titiklebur tinggi, tahan terhadap temperatur tinggi,tahan terhadap gesekan, tahan korosi, dayahantar panas rendah, densitas relatif rendah,modulus elastisitas tinggi dan koefisien muai

31MEDIA MESIN, Vol. 10, No. 1, Januari 2009, 30 - 36ISSN 1411-4348

1875oC, berat jenis (

ρ

) 7,2 gr/cm3 dan moduluselastisitas (E) sebesar 279 GPa (Surdia danSaito, 1992).

Pembuatan komposit matrik keramik(Ceramic Matrix Composites) merupakansalah satu cara untuk mengurangi kelemahan-kelemahan keramik baik mengunakan penguatberupa partikel logam maupun keramik.

TINJAUAN PUSTAKAKondo, dkk (1999) meneliti komposit

ZrO2/Ni dimana bahan matriknya adalah ZrO2yang mengandung 3 mol % Y2O3 (dikenaldengan 3Y-ZrO2) dan bahan penguatnya adalahNi dengan 1, 2, 3, 5, 7 dan 10 % volume. Pem-buatan komposit tersebut dilakukan dengan hot–pressing dengan tekanan 30 MPa selama 1 jamdalam lingkungan argon, temperatur sinter 1500o

dan 1600o C. Densitas diukur dengan teoriArchimedes. Kekerasan dievaluasi denganpengujian Vickers dengan beban 196 N selama15 detik, secara bersamaan ketanggguhan retakditentukan dengan metode indentation fracture.

Ade Indra (2004) meneliti komposit Al2O3yang mengandung 20% berat silica menggunakanpartikel penguat nikel (Ni) dengan komposisi 0,3, 6, 9, 12, dan 15% volume. Pembuatan kom-posit tersebut dilakukan dengan proses pressu-reless sintering di lingkungan argon. Pengukurandensitas menggunakan teori Archimedes danhasilnya sebesar 92,41% diperoleh padaspesimen dengan temperatur 1425oC. Pengujiankekerasan Vickers dengan beban 153,2 Nmenunjukkan penurunan kekerasan bahan dari824 MPa (komposit dengan 0% volume Ni)menjadi 540 MPa (komposit dengan 15%volume Ni). Pengujian fracture toughnessdilakukan dengan metode single-edge notchedbeam (SENB) menunjukkan peningkatan hargafracture toughness dari 0,76 MPa.m1/2 padakomposit dengan 0% vol Ni menjadi 1,03 MPam1/2 pada komposit dengan 12% Ni. Pengujiankekuatan bending dilakukan dengan metode fourpoint bending test memberikan peningkatanbending dari 32,0 MPa pada komposit dengan0% volume Ni menjadi 37,0 MPa pada kom-posit dengan 9 dan 12% volume Ni. Peningkatan

ketangguhan retak terjadi dengan mekanismecrack deflection, percabangan retak (crackbranching) dan crack bridging.

LANDASAN TEORIBahan keramik adalah senyawa non-

organik yang tersusun dari unsur logam danbukan logam, ketahanan keramik terhadap sliplebih baik, sehingga keramik lebih keras tetapiselalu kurang ulet dibandingkan dengan bahanlogam atau polimer. Pembuatan komposit matrikkeramik yang diperkuat dengan partikel logambanyak dilakukan karena logam memiliki sifatyang lebih ulet dari pada keramik.

Secara umum pembuatan keramik dilaku-kan melalui beberapa tahap yaitu: mixing (pen-campuran); pressing (pengempaan) dan sin-tering ( pamanasan)

Proses mixing bahan keramik dan parti-kel logam penguat biasanya dilakukan dengandua cara yaitu proses basah dan proses kering.Pada proses basah digunakan alkohol hal inikarena alkohol tidak bereaksi dengan partikellogam selama pencampuran berlangsung.Setelah proses pencampuran dilanjutkan denganproses pressing untuk pembentukan green body.Proses pressing (pengempaan) dapat dilakukandengan cara uniaxial pressing maupun isostaticpressing.

Sintering yaitu memanaskan green bodydi dalam furnace (dapur pemanas), selamasintering mengalami beberapa tahapan perubahanfisik material sampai titik leleh (Ryshkewitch,1960).

Perbedaan koefisien muai panas antarapartikel logam penguat dengan matrik keramikakan menyebabkan tegangan sisa pada interfaceantara partikel logam dengan matrik keramik.Jika am>ap maka pada interface akan terjaditegangan radial tekan dan tegangan tangensialtarik namun jika am<ap maka yang terjadi padainterface adalah tegangan radial tarik dantegangan tangensial tekan.

Microcrack dapat terjadi pada prosespendinginan dari suhu sintering, hal ini disebab-kan karena perbedaan koefisien muai panasantara matrik dengan partikel penguat. Micro-


crack ini dapat menyebabkan percabangan retak(crack branching) yang mendistribusikan energiregangan dari suatu permukaan patah, sehinggamenurunkan faktor intensitas tegangan (stessintensity factor) pada ujung retak utama(principal crack tip). Percabangan retak dapatmeningkatkan ketangguhan retak karena energiyang dibutuhkan untuk merambatkan banyakretak lebih besar dari pada merambatkan sebuahretak utama (Chawla,1993). Microcrack dapatdipengaruhi oleh ukuran partikel (particle size).Jika jari-jari partikel jauh lebih kecil dari jari-jari kritis partikel (r<rc) maka komposit dalamkeadaan stabil dan tidak terjadi microcrack, jikajari-jari partikel mendekati jari-jari kritis (r rc)maka pada komposit dapat terjadi stress –induced microcracking dan jika jari-jari partikeljauh lebih besar dari jari-jari kritis partikel(r>>rc) akan terjadi spontaneous micro-cracking.

Jari-jari kritis partikel dapat dihitungdengan persamaan (Davidge dan Green, 1968).

..........(1)

Dimana := jari-jari kritis partikel (m)

sγ = energi permukaan matrik (J/m2);hP = hydrostatic pressure pada interface

matrik dan partikel (MPa);υ = Poisson’s ratio;

= modulus elastisitas (MPa);Subscipt, m = matrik;p = partikel.

Termal stress merupakan faktor yangperlu diperhatikan karena sifat getas yang dimilikioleh bahan keramik. Thermal stress pada kom-posit keramik dapat disebabkan oleh beberapafaktor antara lain : gradien suhu saat pendinginancepat, sifat anisotropis bahan dan α fasa keduajauh lebih besar dari matrik keramik. Jika adasebuah partikel bulat pada sebuah infinite

matrix, maka besarnya thermal stress dapatdihitung dengan persamaan (Barsoum, 1997).

....(2)

Dimana : radσ = tegangan radial (MPa)

tanσ = tegangan tangensial (MPa);

= koefisien muai panas (/oC);

= beda suhu (oC);= Poisson’s ratio;

= modulus elastisitas (MPa); R = jari-jari partikel (m);r = jarak dari interface ke titik yang

ditinjau (µm);Subscipt,

= matrik p = partikel.

Pada komposit matrik keramik yangdiperkuat dengan partikel berbentuk bulat yangterdistribusi di dalam matrik keramik, perludipertimbangkan tegangan radial ( rσ rad) dantegangan tangensial (

tan) pada matrik. Tegangan

yang terjadi dipengaruhi oleh penambahanpartikel ke dalam matrik keramik (penambahanfraksi volum partikel) yang dapat dihitung denganpersamaan berikut (Chawla,1993).

................... (3)

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

−−= p

p

h VaR

VP

3

3

tan 21

1σ ..................(4)

( )

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡ −+

−

−++

∆−

p

p

pm

pmm

pmh

EVEV

TP

υυυ

αα

21)1(

)21()1(5,0 ..(5)

Dimana

σ rad = tegangan radial matrik (MPa);

tan = tegangan tangensial matrik (MPa);

= jari-jari partikel (ìm);


a = jarak dari pusat partikel ke titikyang ditinjau (µm);

pV

= fraksi volume partikel; hP = hydrostatic pressure (MPa); α = koofisien muai panas (/oC);

T∆

= beda suhu (oC);

υ

= Poisson’s ratio;

E

= modulus elastisitas (MPa); Subscipt, m = matrik

Flexural modulus atau modulus elastisitas(E) pada pengujian bending ini (E) dihitung denganmenggunakan persamaan (Bassin, 1979).

( )22 43..24.

lLIlF

E fail −=δ

...................(6)

dimana : failF = pembebanan (N); l = jarak tumpuan ke gaya tekan (mm); δ = defleksi (mm);

I

= momen inersia (mm4); L = jarak kedua tumpuan (mm)

METODE PENELITIANMatrik Al2O3 berukuran 60 ìm (Brataco

Chemical) mengandung 20% berat silica denganukuran 1 µ m (Swithzerland) sebagai matrik.Partikel penguat digunakan chromium ukuran300 µ m (Merc-jerman). Pembuatan keramikdilakukan melalui beberapa tahap yaitu: mixing(pencampuran); pressing (pengempaan) dansintering ( pamanasan)

Peralatan yang dipergunakan; cetakanspecimen, mixer, timbangan digital, furnace, alatuji vickers dan mikroskop optic.

HASIL DAN PEMBAHASANPengujian densitas dilakukan dengan

menggunakan teori Archimedes, dimanaspesimen ditimbang di udara (Wudara) danditimbang di dalam air murni (Wfluida). Penim-bangan di dalam air ini menyebabkan beratnyaakan berkurang sebesar berat fluida (air) yangdipindahkan.

Gambar 1. Hubungan antara Relative Densitydengan Fraksi Volume Partikel Cr pada

Spesimen yang Disinter pada Suhu 1450oC

Secara umum densitas relatif semua kom-posisi komposit yang disinter pada suhu 1450oCmasih tergolong rendah (kurang dari 95%)sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 1.Penyebab rendahnya densitas ini kemungkinanadalah karena ukuran partikel alumina teknissebagai matrik tergolong besar (60 µ m). Penye-bab lainnya adalah suhu sinter yang belumoptimum karena keterbatasan kemampuanfurnace yang ada. Ukuran partikel merupakansalah satu faktor penting dalam sintering(Barsoum, 1997).

Analisa perhitungan thermal stressdilakukan dimana sebuah partikel bulat dalamsebuah infinite matrix, maka besarnya thermalstress dapat dihitung dengan persamaan (2).Koefisien muai panas alumina yang mengandung20% berat silika yang dihitung dengan persa-maaan rule of mixture diperoleh 5,1 x 10-6/oC,koefisien muai panas teoritis Cr adalah 6,5 x 10-

6/oC, poisson’s ratio alumina yang mengandung20% berat silika yang dihitung dengan persamaanrule of mixture diperoleh 0,22. Poisson’s ratioteoritis Cr adalah 0,21, modulus elastisitasalumina yang mengandung 20% berat silikadihitung dengan persamaan (6) diperoleh 13,68GPa, modulus elastisitas teoritis Cr adalah 279GPa, jarak pada matrik dari interface (r) diambil0, perbedaan temperatur (∆ T) akibat pendi-nginan dari suhu sintering sebesar -1425oC.

Tabel Hasil perhitungan tegangan sisa yangterjadi pada interface antara matrik dan partikel

89

90

91

92

93

94

0 3 6 9 12 15 18

Fraksi volum Cr (%)

Rela

tive

dens

ity (%

)


Dari hasil perhitungan bahwa kondisikomposit dimana

matrik <

partikel hal ini menye-babkan tegangan radial tensile sedangkantegangan tangensial compressive (Barsoum,1997).

PENGUJIAN KEKERASANPengujian kekerasan dilakukan pada

spesimen berbentuk silindris yang di sinter padasuhu 1450oC. Spesimen yang telah disinter dandiukur densitasnya, kemudian di-mountingdalam resin untuk memudahkan pemolesan danpengujian kekerasan.

Gambar 2. Hasil Pengujian Kekerasan Vickers

Setiap spesimen dilakukan enam titikpengujian pada permukaan penampangnyadengan beban 153,2 N menggunakan mesin ujikekerasan Vickers makro. Diagonal diamatidengan menggunakan mikroskop optik denganpembesaran 100 kali dimana 38 garis padapembacaan mikroskop sama dengan 1 mm padaspesimen.

Berdasarkan hasil eksperimen yangditunjukkan pada Gambar 3 terlihat bahwa hargakekerasan Vickers pada matrik tanpa penam-bahan partikel penguat Cr lebih rendah jikadibanding dengan harga kekerasan teoritisnyasebesar 19 Gpa (Barsoum, 1997), hal ini ke-mungkinan oleh tingginya porositas spesimen.Sebagaimana dijelaskan di muka bahwa tinggi-nya porositas tersebut kemungkinan disebabkanoleh ukuran partikel yang besar (60 m) dansuhu sinter yang masih rendah.

Pada pengujian kekerasan Vickers padaGambar 2 juga dapat dilihat bahwa denganpenambahan partikel Cr ke dalam matrikkeramik mengakibatkan kekerasannya menurundari 892 MPa (tanpa penguat Cr) menjadi 329MPa (15% volum Cr) atau kekerasannya meng-alami penurunan sebesar 63 % hal ini disebabkankarena kekerasan teoritis logam Cr jauh lebihkecil dibanding kekerasan teoritis alumina.

PENGAMATAN STRUKTUR MIKROBentuk porositas pada permukaan

spesimen dapat dilihat pada Gambar di bawahini , terlihat dengan jelas porositas pada specimenmasih cukup besar. Sebagaimana dijelaskandimuka bahwa besarnya porositas tersebut ke-mungkinan disebabkan oleh ukuran partikel yangbesar (60) dan suhu sinter yang belum memadai.

Gambar 3. Porositas pada PermukaanKeramik

SIMPULANBerdasarkan hasil penelitian yang telah

dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut:

Tegangan sisa pada matrik (MPa) Kandungan

Cr

Tegangan sisa partikel

(MPa) Radial Tangensial

Jari-jari

kritis (µm)

0% volum 0 0 0 0

3% volum 43,3 43,3 -23,7 30,3

6% volum 41 41 -24,4 32,3

9% volum 38 38 -24,6 33,9

12% volum 36,5 36,5 -25,7 35,5

15% volum 34,5 34,5 -16,4 37,5

0

200

400

600

800

1000

0 3 6 9 12 15 18

Fraksi volum Cr (%)

Keke

rasa

n V

icke

rs (M

Pa)


relative density tertinggi sebesar diperoleh padakomposit dengan 9 % volume Cr yang disinterpada temperatur 1450oC; harga kekerasan

Vickers turun seiring dengan penambahanpartikel Cr; porositas pada specimen masihculup tinggi.

DAFTAR PUSTAKA

Anderson, J.C., Leaver, K.D., Rawlings, R.D., Alexander, J.M., 1990, Material Secience, Chapmanand Hall, 2-1 Boundary Row, London SE1 8HN, UK.

Borsoum, M., 1997, Fundamentals of Ceramics, Mc Graw-Hill Companies, New York.

Becher, P.F and Warwick, W.H., 1993, Factors Influencing The Thermal Shock Behavior ofCeramics, Nato ASI Series; Series E: Thermal Shock and Thermal Fatique Behaviour ofAdvanced Ceramic, vol. 241.

Bassin, M.G., Brodsky, S.M., and Wolkoff, H., 1979, Statics and strenght of Materials, ThirdEdition, Greeg Division Mc Graww-Hill Book Company.

Chawla, K.K., 1993, Ceramic Matrix Composites, University Press, Cambridge, Great Britain.

Davidge, R.W. dan Green,T.J., 1968, The Strength of Two-Phase Ceramic/Glass Material, Journalof Material Science 3, 629-634.

Ekstrom,T., 1992, Alumina Ceramics with Particle Inclusions, Journal of the European CeramicSociety 11(1993) 487-496.

Fahmi, H., 2004, Thermal Shock Resistance Komposit Matrik Alumina (mengandung 20 % beratSiO2) yang diperkuat Partikel Chromium, Tesis Magister Jurusan Teknik Mesin FakultasTeknik UGM, Yogyakarta.

Guichard, J.L., Tillement. O, Mocellin. A., 1997, Preparation and Characterization of Alumina-IronCermets by hot-Pressing of Nano Composite Powder, Journal of Materials Science 32,4513-4521.

German, R.M., 1984, Powder Metallurgy Science, Metal Powder Industries Federation, NewJersey.

Green, D.J., 1998, An Introduction to the Mechanical Properties of Ceramics, Cambridge UniversityPress.

Indra, A., 2003, Pengaruh Penambahan Partikel Nickel terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Aluminayang mengandung 20% berat silika, Tesis Magister Jurusan Teknik Mesin Fakultas TeknikUGM, Yogyakarta.

Kondo, H., Sekino, T., Choa and Niihara, K.,1999, Mechanical Properties of 3Y-ZrO2/ NiComposite Prepared by Reductive Sintering, Publications of the Ceramics Society of Japanvol. 2, 419-422.

Kingery, W.D., Bowen, H.K., Uhlmann, D.R., 1975, Introduction to Ceramics, A Wiley IntersciencePublication Jonh Wiley and Sons, New York.


Nindhia, T.G., 2003, Peningkatan Ketangguhan Retak Bahan Tahan Api Berkadar Alumina Tinggidengan Penambahan Whisker Silikon Karbida, Desertasi Doktor Jurusan Teknik MesinFakultas Teknik UGM, Yogyakarta.

Ryshkewitch, E., 1960, Oxide Ceramic, pp.44-45, Academic Press, New York.

Ronald., F., Gibson, Principle of Composite Material Mechanics, MC Graw Hill, inc., 1994.

Surdia T., dan Saito, 1992, Pengetahuan Bahan Teknik, Pradnya Paramita, Jakarta.

Somiya S., 1989, Advanced Technical Ceramics, Academic Press inc, Tokyo.

Van Vlack, L.H., 1985, Elements of Materials Science an Engineering, Addison Wesley PublishingCompany, New York.

Yanagida, H., 1996, The Chemistry of Ceramics, John Wiley and Sons, New York.


REKAYASA KOMPOSIT SANDWICHBERPENGUAT SERAT RAMIE DENGAN

CORE SEKAM PADI

Agus HariyantoTeknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A.Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosuraemail : agus_haryanto @ums.ac.id

ABSTRAK

Tujuan penelitian ini adalah menyelidiki pengaruh fraksi volume core terhadappeningkatan kekuatan Impak komposit sandwich serat ramie bermatrix Polyesterdengan core sekam padi. Mekanisme perpatahan diamati dengan photo makro.Bahan utama penelitian adalah serat ramie, resin unsaturated polyester 157 BQTN,sekam padi. Hardener yang digunakan adalah MEKPO dengan konsentrasi 1%.Komposit dibuat dengan metode cetak tekan (press mold). Komposit sandwichtersusun terdiri dari dua skin (lamina komposit) dengan core ditengahnya. Laminakomposit sebagai skin terdiri dari serat ramie acak. Fraksi volume serat kompositsebagai skin adalah 40%. Core yang digunakan sekam padi dengan resin UreaFormaldehide (UF181) dengan hardener HU12 sebesar 1 %, dengan fraksi volumesekam padi 30 %, 40 %, dan 50 %. Spesimen dan prosedur pengujian impak charpymengacu pada standart ASTM D 5942. Penampang patahan dilakukan foto makrountuk mengidentifikasi pola kegagalannya. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwapenambahan fraksi volume core menurunkan energi serap dan kekuatan impaksecara signifikan komposit sandwich. Seiring dengan peningkatan fraksi volumecore juga menurunkan energi serap dan kekuatan impak secara signifikan pula..Mekanisme patahan diawali oleh kegagalan komposit skin bagian tarik, core gagalgeser, dan diakhiri oleh kegagalan skin sisi tekan. Pada bagian daerah batas coredan komposit skin menunjukkan adanya kegagalan delaminasi.

Kata Kunci: komposit sandwich, kekuatan impak, energi serap, mekanisme patahan.

buh subur di Indonesia, seperti kenaf (hibiscuscanabinus). Produksi serat ramie dunia men-duduki posisi mencapai 100.000 ton/tahun(Eichorn, 2001). Di Indonesia, serat ramietersebut biasanya hanya dipakai sebagai bahankarung goni sehingga nilai ekonominya rendah.

Ketersediaan sekam padi sangat berlim-pah, namun nilai jualnya sangat murah denganharga Rp 15/kg- Rp 50/kg (Rahmarestia, 2006).Sifat ringan sekam padi ini selaras dengan filosofirekayasa bahan komposit, yaitu menghasilkan

PENDAHULUANSerat alam telah dicoba untuk menggeser

pengunaan serat sintetis, seperti E-Glass, Kevlar-49, Carbon/ Graphite, Silicone Carbide,Aluminium Oxide, dan Boron. Walaupun taksepenuhnya menggeser, namun penggunaan seratalam menggantikan serat sintesis adalah sebuahlangkah bijak dalam menyelamatkan kelestarianlingkungan dari limbah yang dibuat dan keter-batasan sumber daya alam yang tidak dapatdiperbaharui. Berbagai jenis tanaman serat tum-

38 Rekayasa Komposit Sandwich Berpenguat Serat Ramiedengan Core Sekam Padi oleh Agus Hariyanto

disain ringan. Keberhasilan aplikasi sekam padiini sebagai material core pada rekayasa bahankomposit diharapkan dapat menggantikanpenggunaan bahan core sintetis impor dari luarnegeri, seperti core polyurethane foam (PUF)dan core Divynil cell (PVC) (diabgroup).

Hal lain yang ironis adalah masuknya corekayu balsa yang diimpor dari Australia (diab-group). Padahal, Indonesia sebagai negara tropismenghasilkan aneka bahan hasil pertaniantermasuk sekam padi, produksi padi yang men-capai 51,4 juta ton gabah kering giling sekitar 20% dari bobot padi adalah sekam padi (Hara,1986). Inovasi teknologi dengan memanfaatkanbahan alam merupakan langkah bijak menujukemandirian bangsa yang bertumpu sumber dayaalam lokal. Salah satu solusi kreatif terhadapbanyaknya material impor yang masuk di Indonesiaadalah memberdayakan material alam lokal yangbertumpu pada budaya riset yang berkelanjutan.

Berdasarkan uraian tersebut di atas, makapenggunaan serat ramie dan sekam padi sebagaibahan komposit sandwich merupakan solusikreatif untuk mendukung perkembanganteknologi komposit yang ramah lingkungan.Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki penga-ruh fraksi volume core terhadap peningkatankekuatan impak komposit sandwich bermatrikPolyester dengan core sekam padi dengan resinUrea Formaldehide (UF181) dan meng-identifikasi Pola kegagalannnya.

TINJAUAN PUSTAKAYanuar, (2002), melakukan pengujian

kekuatan bending dan impak pada kompositGFRP 3 layer. Dari hasil pengujian didapatkanbahwa komposit GFRP 3 layer dengan meng-gunakan serat E-Glass choped strand mats 300gr/m2 mempunyai kekuatan bending 18 % lebihbesar dari pada dengan menggunakan serat E-Glass choped strand mats 450 gr/m2. KompositGFRP 3 layer dengan menggunakan serat E-Glass choped strand mats 450 gr/m2 mem-punyai kekuatan impak 46 % lebih besar dari padadengan menggunakan serat E-Glass chopedstrand mats 300 gr/m2. Pada pengujian bending,komposit tersebut mengalami kegagalan pada

bagian bawah spesimen. Hal ini menunjukkanbahwa kekuatan tarik material komposit GFRPlebih besar dibandingkan kekuatan tekannya.

Wahyanto dan Diharjo (2004) mensubstitusipenggunaan core PUF dan PVC dengan kayusengon laut (KSL) yang dipotong melintang dandikenai perlakuan borac 5%, untuk mengeluar-kan glukosa / sari pati kayu agar tahan terhadapserangan hama bubuk dan jamur. Warna kayuberubah dari putih kemerahan menjadi kuningkecoklatan. Pada kadar air rata-rata 5,77 %,berat jenis kayu adalah 0,3 gr/cm3. Dengandimensi yang hampir sama, komposit sandwichGFRP dengan core KSL memiliki kekuatanbending 108.87 MPa atau 25.23% di ataskekuatan bending komposit GFRP sandwichdengan core PVC H 200. Namun, kekuatanimpak komposit sandwich inti PVC H 200 lebihtinggi karena core PVC bersifat lebih lentursehingga lebih tahan terhadap beban impak.Usaha menggeser penggunaan serat gelas denganserat alam, maka Febriyanto dan Diharjo (2004)meneliti kinerja bending dan impak komposithibrid sandwich serat kenaf dan gelas denganinti KSL. Kinerja bending komposit ini (100.44MPa) lebih rendah 7.74% di bawah kekuatankomposit sandwich GFRP inti KSL (108.87MPa). Namun, ketahanan impak komposithibrid sandwich tersebut lebih tinggi dibandingkomposit GFRP sandwich inti KSL, yaitu0.0628 J/mm2 dan 0.058 J/mm2. Salah satufaktor pendukung meningkatnya ketahananimpak ini adalah sifat alam serat kenaf yang lebihlentur/elastis. Pada panel komposit sandwich,penggunaan core KSL potongan membujurmampu meningkatkan kekuatan bending yangsangat tinggi, namun kekuatan impaknya hampirsama dengan potongan melintang. Kelemahanpenggunaan core kayu potongan membujuradalah geometri panel dapat berubah (ngulet).

Hillger (1998) mengemukakan bahwa adabeberapa macam tipe kerusakan pada pengujianimpak yang dapat dideteksi, seperti :retak dandelaminasi pada skin, debonding antara skindan core serta kerusakan didalam core.

Luas kerusakan impak pada struktursandwich dipengaruhi oleh material core dari


tumpukan laminasi permukaan sandwich,ukuran, massa, kecepatan pendulum dankemampuan dari komponen sandwich untukmenyerap beban kejut. Pada struktur sandwichdengan core foam delaminasi dapat dideteksi,yaitu daerah yang terimpak, yang berada diantara skin dan core (Gaedke, 2001).

METODE PENELITIANBahan utama penelitian adalah serat ramie

acak dengan density 1,6 gr/cm3, core sekampadi dengan density 0,85 gr/cm3., unsaturatedpoliester type 157 BQTN, hardener MEKPOdengan kadar 1%, dan adhesive epoxy resindan epoxy hardener dengan rasio 1:1 dengandensity 0,5 ml/cm2. Serat ramie yang digunakantanpa perlakuan. Pembuatan kompositsandwich dilakukan dengan metode press mold.Fraksi volume serat acak komposit (skin) diten-tukan 40%, yang dikontrol dengan ketebalankomposit sandwich saat pencetakan.

Komposit sandwich tersusun dari dualamina komposit (skin) dengan core sekam padidi bagian tengahnya. Lamina komposit (skin)tersusun dari serat ramie acak. Serat ramie yangdigunakan tanpa perlakuan. Core sekam padidibuat dengan dengan resin Urea Formaldehide(UF181) dengan hardener HU12 sebesar 1 %,dengan fraksi volume sekam padi 30 %, 40 %,dan 50 %.

Komposit sandwich yang sudah dicetakdipotong-potong menjadi spesimen uji.Pengujiandilakukan dengan flat impact method.Spesimen dan metode pengujiannya mengacupada standar ASTM D 5942. Penampangpatahan spesimen uji dilakukan foto makro.

Gambar 1. Spesimen Uji Impak Charpy

Gambar 2. Pemasangan SpesimenUji Impak (Flat wise Impact)

Persamaan yang digunakan dalam per-hitungan sesuai standar ASTM D 5942 – 96sandwich sebagai berikut:

W = GxR(cosb-cosa) (1)

cUa bhW

bhW

×=10×

×= 3 (2)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Tabel 1. Energi Serap Uji KompositSandwich.

Tabel 2. Kekuatan Impak KompositSandwich.

h

b

L total

Spesimen

Support

Span =L

Pendulum

L Total Fraksi Volume

(%) Energi Serap

W(Joule)

30 22.7

40 19.2

50 18.3

Fraksi Volume (%)

Kekuatan Impak acu(J/mm2)

30 104.6

40 88.1

50 84.9


Komposit sandwich yang diperkuat seratramie acak, dengan core sekam padi, sepertiditunjukkan pada tabel 1. Pada hal yang samajuga terjadi pada perhitungan kekuatan impakpada tabel 2.

Gambar 3. Energi Serap Uji ImpakKomposit Sandwich.

Gambar 4. kekuatan Impak KompositSandwich

Dari pengujian impak Charpy, diperolehkemampuan energi serap komposit sandwichcore sekam padi seperti pada gambar 3. Ber-dasarkan gambar tersebut, energi serap menurunseiring dengan penambahan fraksi volume.Dengan demikian, penambahan bagian intistruktur sandwich menunjukkan secara signifikanpenurunan kemampuan menyerap energi impak.Sifat material yang lebih lunak (sekam padi) danpenambahan fraksi volume menyebabkanmemiliki kemampuan menyerap energi yang lebihrendah.

Bila ditinjau dari segi kekuatan impak,penambahan fraksi volume core menurunkan

kekuatan impak komposit sandwich. Kekuatanimpak komposit sandwich yang diperkuat seratramie acak dengan core sekam padi memilikisifat keuletan bahan ini dapat dikatakan lebihbaik.

Penampang Patahan

Gambar 5. Permukaan Patah KompositSandwich, Core Sekam Padi

pada Vf =30%


pada Vf = 40%

Fraksi Volume Vs Energi Serap

19,2

22,7

18,3

0

5

10

15

20

25

30

30 40 50

Fraksi Volume (%)

Ener

gi S

erap

(Jou

le)

delaminasi skin dan core pada

ikatan interfacial gagal tarik pada skin

Gagal tekan pada skin

core patah geser



pada Vf = 50%

Kegagalan impak komposit sandwichcore sekam padi pada Vf =30%, Vf =40%, danVf =50% dapat dilihat dalam gambar 5, 6, dan7. Kegagalan ini umumnya diawali denganretakan pada komposit skin yang menderitategangan tarik. Kemudian, beban impak tersebutdidistribusikan pada core sehingga menyebabkancore mengalami kegagalan. Skin yang semulamenderita beban tekan akhirnya mengalamikegagalan seiring dengan gagalnya core.

Dari spesimen uji mengalami kegagalantekan pada komposit skin atas, patah geser coredan kegagalan tekan pada kedua skin. Meka-

nisme patahan terjadi karena kegagalan kompositsandwich akibat beban impak berawal dari skinkomposit sisi belakang dan dilanjutkan dengankegagalan core, delaminasi skin dan core padaikatan interfacial.

KESIMPULANBerdasarkan data hasil penelitian tersebut

maka dapat disimpulkan sebagai berikut:1. Efek penambahan fraksi volume core

menurunkan energi serap dan kekuatanimpak secara signifikan pada kompositsandwich.

2. Mekanisme patahan akibat beban impakdiawali oleh kegagalan komposit skinbagian tarik, core gagal geser, dan diakhirioleh kegagalan skin sisi tekan. Pada bagiandaerah batas core dan komposit skinmenunjukkan adanya kegagalan delaminasipada ikatan interfacial..

NOTASI PERSAMAANW = Energi patah/serap (J)G = Berat pendulum (N)R = Jarak pendulum ke pusat rotasi ( m )

= Sudut pendulum setelah menabrakbenda uji (° )

= Sudut pendulum tanpa benda uji ( ° )

cUa

= Kekuatan impak ( J /mm2 )h = Tebal specimen ( mm )b = Lebar specimen ( mm )

delaminasi skin dan core pada

ikatan interfacial

gagal tarik pada skin

Gagal tekan pada skin

core patah geser

β

α

DAFTAR PUSTAKA

Annual Book of Standards, Section 8, D 5942-96, “Standard Test Methods forDeterminingCharpy Impact Strength of Plastics1”, ASTM, 1996.

Anonim, 2001,Technical data Sheet ,PT Justus Sakti Raya Corporation, Jakarta.

Anonim, www.diabgroup.com, DIAB manufactures and markets products and services basedon advanced polymer and composite technologies, Head OfficeDIAB AB Box 201S-312 22 LAHOLM Sweden.

Eichorn, S.J., Zafeiropoulus, C.A.B.N., Ansel, L.Y.M.M.P., Entwistle, K.M., Escamilla, P.J.H.F.G.C.,Groom,L, Hill, M.H.C., Rials, T.G. and Wild, P.M., 2001, Review Current International


Research into Cellulosic Fibers and Composites, Journal of Materials Science, Vol.36, pp. 2107-2131.

Febrianto, B. dan Diharjo, K., 2004, Kekuatan Bending Dan Impak Komposit Hibrid SandwichKombinasi Serat Karung Goni Dan Serat Gelas Polyester Dengan Core Kayu SengonLaut, Skripsi, UNS, Surakarta.

Gaedke, M, 2001, Impact Behavior and Residual Strength of Sandwich Structual ElementsUnder Static and Fatique Loading, American Institute of Aeronautics andAstronautics, Germany.

Hara, et-all, 1986, “Utilization of Agrowastes for Buildinng Materials”, International Researchand Development Cooperation Division, AIST, MITI, Japan.

Hillger, 2003, Inspection of CFRP and GFRP Sandwich Components, Wilhelm Raabe Weg 13,D-3 8110 Braunschweig.

Rahmarestia, dkk., 2006. “Analisis Penggunaan Sumber Energi Biomassa di Bidang Pertanian”Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, litbang, deptan, Jakarta.

Wahyanto, B. dan Diharjo, K., 2004, Karakterisasi Uji Bending Dan Impak Komposit SandwichGRFP Dengan Core Kayu Sengon Laut, Skripsi, UNS, Surakarta.

Yanuar, D, 2002, Pengaruh Berat Serat Chooped Strand Terhadap Kekuatan Bending, Impak danTarik Komposit GFRP, UNS, Surakarta.

22 Studi Pengaruh Temperatur Temper terhadap Sifat Mekanik danKetahanan Korosi Paduan Fe-1,26Al-1,05Coleh Ratna Kartikasari

STUDI PENGARUH TEMPERATUR TEMPERTERHADAP SIFAT MEKANIK DAN KETAHANAN KOROSI

PADUAN Fe-1,26Al-1,05C

Ratna KartikasariJurusan Teknik Mesin STTNAS Yogyakarta

Jl. Babarsari No.1 Depok, Sleman, Yogyakarta Telp. (0274) [email protected]

ABSTRAK

Paduan Fe-Al-C merupakan paduan baru kandidat pengganti stainless steelkonvensional, dimana unsur Al berperan menggantikan unsur mahal (Cr) pada stain-less steel konvensional. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh tempe-ratur temper terhadap sifat mekanik dan ketahanan korosi paduan Fe-1,26Al-1,05C.Bahan baku peleburan terdiri dari: scrap baja Mn rendah, Al murni dan Fe-C. Peleburanmenggunakan dapur induksi frekwensi tinggi kapasitas 50 kg dengan alloying di dalamladle. Austenitisasi sampai temperatur 900oC dilanjutkan dengan quenching dalammedia air. Proses temper dilakukan pada temperatur 250oC, 300oC, 350oC, 400oCdan 450oC. Pengujian yang dilakukan adalah foto struktur mikro, pengujian tarik,pengujian kekerasan dan pengujian korosi dalam media 3,5% NaCl dengan metodakehilangan berat. Hasil pengamatan struktur mikro menunjukkan bahwa paduan Fe-1,26Al-1,05C as cast mempunyai struktur ferit dan perlit, kecenderungan pembentukanstruktur ferit terjadi dengan semakin tinggi temperatur temper. Kekuatan tarikmaksimum terjadi setelah hardening yaitu sebesar 82,7kg/mm2 dengan regangantertinggi sebesar 47,2% setelah temper 450oC. Kekerasan tertinggi sebebesar 287,1VHN terjadi setelah hardening. Hasil pengujian korosi menunjukkan bahwa laju korosipaduan 1,26Al-1,05C as cast akan menurun dengan semakin tinggi temperatur temper.

Kata Kunci: paduan Fe-Al-C, stainless steel konvensional, alloying, temper.

material strategis dan mahal di banyak negara,dimana 95 % cadangan Cr dunia hanya terdapatdi Afrika Selatan dan Zimbabwe.

Berdasar pada alasan ekonomi dan strategimaka diperlukan upaya untuk menemukan paduanbaru yang dapat menggantikan stainless steelkonvensional. Diantara sistim paduan yang palingmenjanjikan dapat menggantikan peran paduanFe-Cr-C adalah paduan Fe-Al-C, dimana unsurAl menggantikan unsur Cr (Tjong, 1986 dan Wang,1988). Unsur aluminium (Al), diketahui keber-adaannya di dunia sangat melimpah, yaitu merupa-

PENDAHULUANStainless steel (baja tahan karat) meru-

pakan paduan berbasis besi (Fe) dengan kadarcromium (Cr) paling sedikit 10,5 %(Shackelford, 1992). Fe-Cr-C adalah paduanbaja tahan karat jenis feritik dimana Cr ber-peranan terhadap ketahanan korosi sekaligusberfungsi sebagai penstabil struktur ferit (Leslie,1983). Keunggulan paduan jenis ini ditentukanoleh keberadaan unsur Cr. Kekurangan yangdimiliki oleh stainless steel adalah terutama padamahalnya biaya produksi. Karena Cr merupakan


kan unsur terbesar ketiga di bumi dan harganyarelatif murah (Shackelford, 1992) dan prosesproduksinya relatif mudah (Frommeyer, 2000).

Paduan Fe-Al-C merupakan kandidatyang menjanjikan untuk menggantikan beberapajenis stainless steel konvensional pada aplikasitemperatur medium sampai tinggi (Huang, 2002).Paduan Fe-Al-C feritik menunjukkan sifat-sifatfisik, mekanik dan teknologikal, ketahanankorosi dan oksidasi, dan biaya bahan baku yangrendah (Kobayashi, 2005).

Paduan Fe-Al-C lightweight steel yangmengandung Al sampai 9% menunjukkanpenurunan densitas hingga 10% lebih(Frommeyer, 2000). Sayangnya paduan Fe-Al-C pada temperatur ruang menunjukkan gejalarapuh dengan nilai ketangguhan yang rendah(Jablonska, 2006). Baligidad (1996) melaporkanbahwa penambahan karbon pada Fe-Al dengankadar Al antara 8,5-16% akan menghasilkanpaduan dengan kekuatan yang lebih tinggi danmachinability yang lebih baik (Baligidad, 1998).Paduan Fe-Al-C dikembangkan untuk aplikasistruktur pada temperatur sampai dengan 873K(Sikka et al., (1993) and Prakash et al., 1991),.

Mengingat Indonesia adalah salah satunegara dengan cadangan Al terbesar di dunia(environmentalchemistry.com, 2008), makaupaya untuk mengembangkan paduan ini menjadisangat mendesak. Apalagi kebutuhan industridalam negeri akan bahan stainless steel konven-sioanal masih dipenuhi dengan import.

Penelitian ini bertujuan untuk membuatpaduan Fe-1,26Al-1,05C dengan modifikasiproses yang dapat dilaksanakan oleh IKMPengecoran Logam, mempelajari sifat mekanikdan ketahanan korosi paduan Fe-1,26Al-1,05C.

TINJUAN PUSTAKAUntuk mengetahui pengaruh penambahan

unsur dalam paduan biner terhadap fasa γ yangdihasilkan, dapat mengacu pada daftar periodikunsur-unsur (Leslie, 1983). unsur-unsur yangberperanan sebagai pembentuk struktur feritdisebut sebagai Cr equivalent dan unsur-unsuryang berperanan sebagai pembentuk strukturaustenit disebut sebagai Ni equivalent (Honey-

combe, 1995) yang secara umum dirumuskansebagai berikut : Cr equivalent = (Cr) +2(Si) +1,5(Mo)+ 5(V)+5,5(Al)+1,75(Nb) +1,5(Ti)+0,75(W). Ni equivalent = (Ni) + (Co) + 0,5(Mn)+ 0,3(Cu) + 25(N) + 30(C)

Hubungan antara Cr equivalent dan Niequivalent digambarkan dalam diagramSchaeffler (Gambar 2).

Unsur paduan yang mempunyai perilakuseperti Cr dalam sistim paduan biner Fe-Cr adalahAl. Diagram kesetimbangan Fe-Al (Gambar 3)memperlihatkan kemiripan dengan diagramkesetimbangan Fe-Cr (Gambar 1) Dari daftarperiodik unsur-unsur, juga dapat diketahui bahwaAl mempunyai gamma loop (loop g) seperti Cr.

Kelarutan Al dalam

γ

-Fe sangat kecildibandingkan Cr (Avner, 1987). Hal ini berarti,Al hanya dapat ditambahkan dalam jumlah yangsangat terbatas.

Aluminium adalah logam reaktif yang dapatmembentuk lapisan pelindung aluminium-oksida.Lapisan ini mempunyai sifat yang sangat stabildalam lingkungan netral dan asam, tetapi rentandalam lingkungan alkali (Fontana, 1988). PaduanAl (Al alloy) telah secara luas digunakan dalamindustri, tetapi dalam stainless steel konvensional,Al hanya ditambahkan dalam jumlah yang kecil.Sistim paduan Fe-Al bersifat feritik pada semuatemperatur (setara dengan Fe-Cr stainless steel).Fasa

γ

muncul dalam area yang sangat sempitpada penambahan Al dalam jumlah kecil (± 2%)mulai temperatur 912oC sampai dengan 1394oC.

Gambar 1. Diagram KesetimbanganFe-Cr (Leslie, 1983)


Gambar 2. Diagram Schaeffler(Honeycombe, 1995) (Honeycombe, 1995)

Pada proses pendinginan lambat fasa γ dalam sistim paduan yang mengandung Al rendahdan C tinggi akan terdekomposisi membentuk fasaeutektik. Sedangkan pada pendinginan cepat akantertransformasi membentuk struktur martensit.

Menurut Davidson dkk. (1988), penam-bahan Mn pada stainless steel konvensional dalamjumlah besar akan menurunkan sifat-sifat paduan,tetapi dalam jumlah yang sedang akan mempunyaipengaruh yang menguntungkan, karena Mn akanberinteraksi dengan S membentuk Mn-sulfida yangakan berperan dalam meningkatkan ketahanankorosi, khususnya terhadap pitting corrosion.Sistim paduan Fe dengan 28-30% Mn, 8-10% Aldan 0,8-1% C di atas 850oC mempunyai strukturaustenit lewat jenuh, dengan pemanasan 350-700oCstruktur austenit akan terdekomposisi membentukfasa (Fe,Mn)3AlC yang akan meningkatkankekuatan luluh secara signifikan.

Gambar 3. Diagram Kesetimbangan Fe-Al(Chao, 2002)

METODE PENELITIANPeleburan menggunakan dapur induksi

frekwensi tinggi kapasitas 50 kg milik POLMANCeper, Klaten, Jawa Tengah dengan alloyingdilakukan di dalam ladle. Bahan baku peleburanmenggunakan scrap baja rendah Mn, aluminiummurni dan Ferro-karbon. Coran dibuat dalambentuk ingot dengan ukuran 3cm x 3cm x 20cm.Target komposisi yang akan dicapai adalah Fe-1,26% berat Al-1,05% berat C. Perhitungankomposisi secara manual dilakukan denganmaterial balance dengan toleransi kehilanganAl sebesar 15%. Ingot paduan Fe-Al-Cselanjutnya dipotong menggunakan meta-cutdibentuk menjadi specimen uji tarik berdasarkanstandard JIS 2201, spesimen uji kekerasan danspecimen uji korosi dengan ukuran diameter 14mm tinggi 10 mm. Proses heat treatment terdiridari hardening yaitu pemanasan sampaitemperatur 900oC selama 1 jam dlanjutkanquenching dalam media air. Temper dilakukanpada temperatur 250oC, 300oC, 350oC,400oC, 450oC selama 1 jam. Uji korosidilakukan dengan metoda kehilangan beratberdasar standar ASTM G31. Foto strukturmikro dengan mikroskop optik merk Olympusmilik Laboratorium Bahan Teknik Jurusan TeknikMesin Program D3 UGM.

HASIL PENELITIAN DAN PEMBA-HASAN1. Analisis Hasil Uji Struktur Mikro

Paduan Fe-1,26Al-1,05CGambar 4 menunjukkan struktur mikro

paduan Fe-1,26Al-1,05C as cast, terlihatbahwa struktur paduan terdiri dari ferit dan perlityang terdistribusi merata dengan jumlah yanghampir seimbang. Terlihat adanya pola dendritikdalam jumlah yang relatif kecil. Perubahan yangmencolok terjadi setelah austenitisasi padatemperatur 900oC. Struktur ferit mendominasidengan ukuran butir yang besar-besar sedangkanstruktur perlit tersisa sedikit di bagian batas butirferit (Gambar 5). Sruktur perlit semakinberkurang dengan semakin tinggi temperaturtemper dan pada temperatur temper 450oCstruktur ferit hampir sempurna. Hal ini mem-


buktikan peran Al sebagai penstabil struktur feritpada paduan Fe-1,26Al-1,05C.

Gambar 4. Struktur Mikro 1,26Al-1,05C

a. Hardening

b. Temper 250oC

c. Temper 300oC

d. Temper 350oC

e. Temper 400oC

f. Temper 450oC

Gambar 5. Pengaruh Temperatur Temperterhadap Struktur Mikro Paduan

Fe-1,26Al-1,05C

2. Analisis Hasil Uji Kekuatan TarikPaduan Fe-1,26Al-1,05C

Hasil uji kekuatan tarik menunjukkanbahwa paduan Fe-1,26Al-1,05C mempunyaikekuatan tarik sebesar 72,51 kg/mm2 (Gambar6) dengan regangan (ε ) sebesar 33,8%. Nilaikekuatan tarik ini cukup tinggi jika dibandingkandengan kekuatan tarik baja tahan karat feritikFe-Cr-C yaitu berkisar 45-50 kg/mm2

Ferit

Perlit

50 �m

Ferit

Perlit

50 �m

Ferit

Perlit

50 �m

Ferit

Perlit

50 �m

Perlit

Ferit

50 �m

Ferit

Perlit 50

�m

Ferit

Perlit

50 �m


(AZoMTM.com, 2009). Hal ini disebabkan kadarkarbon yang tinggi dan adanya senyawaintermetalik Fe-Al yang berperanan dalampeningkatan kekuatan paduan. Setelahhardening terlihat kekuatan tarik meningkatmenjadi 82,7kg/mm2 yang diikuti denganpenurunan regangan menjadi 25%. Fenomenaini disebabkan terjadinya perubahan strukturyang sangat mencolok dimana struktur feritdengan ukuran yang besar lebih mendominasidikelilingi struktur perlit dengan jumlah yangrelatif lebih kecil. Senyawa intermetalik Fe-Alsetelah hardening berperanan dalam penurunanregangan. Proses temper akan menurunkankekuatan. Semakin tinggi temperatur temperkekuatan tarik semakin menurun hinggamencapai nilai minimal sebesar 75,89kg/mm2.Fenomena ini disebabkan semakin tinggitemperatur temper maka struktur paduan Fe-1,26Al-1,054C akan cenderung menjadi lebihferitik. Transisi getas-ulet paduan Fe-1,26Al-1,054C dapat dilihat dari permukaan patahspecimen uji tarik pada Gambar.7.

Gambar 6. Pengaruh Temperatur Temperterhadap Kekuatan Tarik dan Regangan

Paduan Fe-1,26Al-1,05C

3. Analisis Hasil Uji Kekerasan Paduan Fe-1,26Al-1,05C

Gambar 8. menunjukkan bahwa paduanFe-1,26Al-1,05C as cast mempunyai nilai

kekerasan sebesar 219,5 VHN. Nilai kekerasantertinggi tertinggi terjadi setelah hardening yaitusebesar 287,1 VHN. Semakin tinggi temperaturtemper kekerasan paduan Fe-1,26Al-1,05Csemakin menurun hingga mencapai nilai minimalpada temper 450oC yaitu sebesar 219,6 VHN.Fenomena ini sesuai dengan fenomena yangterjadi pada struktur struktur mikro paduan Fe-1,26Al-1,05C, dimana dengan heat treatmentterjadi kecenderungan perubahan strukturmenjadi lebih feritik.

Raw material Hardening 900°C

Temper 250°C Temper 300°C

Temper 350°C Temper 400°C

Temper 450°C

Gambar 7. Makro Permukaan Patah

Spesimen Uji Tarik


Gambar 8. Pengaruh Temperatur Temperterhadap Kekerasan Paduan

Fe-1,26Al-1,05C

4. Analisis Hasil Uji Ketahanan KorosiPaduan Fe-1,26Al-1,05C

Gambar 9. Pengaruh Temperatur Temperterhadap Ketahanan Korosi Paduan

Fe-1,26Al-1,05C

Perhitungan laju korosi dilakukan denganmetoda kehilangan berat. Paduan Fe-1,26Al-1,05C as cast mempunyai laju korosi sebesar0,431 mm/th termasuk katagori baikberdasarkan Tabel 1 (tabel MPY) (Fontana,1987). Laju korosi akan semakin menurundengan heat treatment dan mencapai nilaiminimal pada temper 450oC dengan laju korosi

sebesar 0,14 mm/th. Jika dianalisis dariperubahan yang terjadi pada struktur mikroakibat proses heat treatment maka penurunanjumlah perlit yang terjadi cenderung menurunkanlaju korosi pada paduan Fe-1,26Al-1,05C.Secara keseluruhan berdasarkan tabel 1 lajukorosi paduan Fe-1,26Al-1,05C termasukdalam katagori baik.

Tabel 1. Tingkat Ketahanan KorosiBerdasarkan Harga MPY

Sumber : Fontana, 1987

KESIMPULAN

1. Struktur paduan Fe-1,26Al-1,05C as castterdiri dari ferit dan perlit yang terdistribusimerata dan dalam jumlah kecil strukturdendrit. Semakin tinggi temperatur temperstruktur berubah menjadi lebih feritik.

2. Kekuatan tarik paduan Fe-1,26Al-1,05C ascast sebesar 72,41 kg/mm2 dengan re-gangan sebesar 33,8%. Kekuatan tarikmaksimal terjadi setelah hardening dan akanmenurun dengan semakin tinggi temperaturtemper.

3. Nilai kekerasan paduan Fe-1,26Al-1,05Cas cast sebesar 219,5VHN. Nilai kekerasantertinggi terjadi setelah hardening dan akansemakin menurun dengan semakin tinggitemperatur temper.

4. Laju korosi tertinggi terjadi pada paduan Fe-1,26Al-1,05C as cast yaitu 0,431 mm/thdan semakin menurun dengan semakin tinggitemperatur temper. Secara keseluruhan lajikorosi termasuk katagori baik.

Konversi kesatuan-satuan lain Tingkat ketahanan

korosi MPY mm/ tahun

µm/ tahun

nm/ tahun

pm/ tahun

Luar biasa <1 <0.02 <25 <2 <1

Sangat baik 1-5 0.02-0.1 25-100 2-10 1-5

Baik 5-20 0.1-0.5 100-500 10-50 5-20

Cukup baik 20-50 0.5-1 500-1000 50-150 20-50

Kurang baik 50-200 1-5 1000-5000 150-500 50-200

Tidak dianjurkan

200 + 5 + 5000 + 500 + 200 +


DAFTAR PUSTAKA

Avner, H.S., 1987, Introduction to Physical Metallurgy, McGraw-Hill Inc., Singapure.

Baligidad, R.G., Prakash, U., Ramakrishna Rao, V., Rao, P.K., and Ballal N.B., 1996, Effect ofCarbon Content on Mechanical Properties of Electroslag Remelted Fe3Al BasedIntermetallic alloys, Vol. 36, No. 12, 1453-1458.

Baligidad, R.G., Prakash, U., and Radha Krishna, 1998, Effect of Carbon Addition on Structureand Mechanical Properties of Electroslag Remelted Fe-20wt.%Al alloy, Vol. 249,No. 1-2, 97-102.

Chao, Y.C., and Liu, C.H., 2002, Effect of Mn Content on the Micristructure and MechanicalProperties of Fe-10Al-xMn-1.0C Alloy, Materials Transactions, Vol. 3, No. 10, pp.2635-2642.

Davidson, R.M., DeBold, T. dan Johnson, M.J, 1988, Corrosion of Stainless Steel, dalam ASMHandbook, Metals Park, Ohio

Environmentalchemistry.com, 2008, Environmental, Chemistry & Hazardous Materials News,Careers & Resources, Periodic Table of Elements.

Fontana, G.M., 1988, Corrosion Engineering, 3th ed., McGraw Hill Inc., Singapore.

Frommeyer, 2000, Physical and Mechanical Properties of Iron-Aluminium-(Mn-Si) LightweightSteels, The 1999 ATS International Steelmaking Conference, Paris. Sec.4.

Honeycombe, R.W.K. dan Bhadeshia, H.K.D.,1995, Steel Microstructure and Properties, 2nd

ed., Edward Arnold, London.

Huang, B.X., Wang, X.D., Rong,Y.H., Wang, L., and Jin, L., 2006, Mechanical Behavior andMartensitic Transformation of an Fe-Al-Si-Al-Nb Alloy, Materials Science andEngineering A, Vol. 438-440, p. 306-311.

Kobayashi, S., Zaefferer, S., Schneider, A., Raabe, D., and Frommeyer, G., 2005, Optimisationof Precipitation for Controlling Recrystallization of Wrought Fe3Al Based Alloys,Intermetallics, 13, 1296-1303.

Leslie, T., 1983, The Physical Metallurgi of Steels, John Willey and Sons Inc., New York.

Prakash, U. Buckley, R.A., Jones, H. and Sellars, C.M., 1991, Structure and Properties of OrderedIntermetallics Based on the Fe-Al System, ISIJ Int., vol 31, no. 10, 1113-1126.

Shackelford, J.F., 1992, Introduction to Material Science for Engineers, 3th ed., McMillanPublishing Company, New York.

Sikka, V.K., Viswanathan, S., and McKamey, C.G., 1993, in ‘Structural Intermetallic’, (ed. R.Darolia et al.), Warrendale, PA, TMS. pp. 483-491

Tjong, S.C., 1986, Stress Corrosion Cracking behavior of the duplex Fe-10Al-29Mn-0,4Calloy in 20% NaCl solution at 100oC, Journal of Material Science, Vol. 21, Hal.: 1166-1170


Wang, S., Zhang, H., dan Chen, S.J., 2000, Experiment on Fe-Al-Mn Deoxidizing and Alloyingof Low-carbon Aluminium Killed Steel, Journal Iron Steel Vanadium Titanium, Vol. 21,No. 4., hal. 44-49.


PENINGKATAN KEKAKUAN PEGAS DAUNDENGAN CARA QUENCHING

Pramuko Ilmu PurboputroTeknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I [email protected]

ABSTRAK

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui prosentase komposisi kimia, fasapenyusun struktur mikro, kekerasan dan harga impact spesimen raw material maupunhasil perlakuan panas dengan variasi pendinginan dari komponen pegas daun,. Materialuji yang digunakan adalah pegas daun L300 dengan pengujian yang dilakukan meliputiuji komposisi kimia, impact, struktur mikro dan kekerasan dengan variasi quenchingair garam, quenching air quenching oli dan annealing. Dari hasil uji komposisi kimiapegas daun termasuk baja karbon sedang (C = 0,300 %). Hasil struktur mikro spesimenraw material didapatkan fasa ferit, perlit halus dan bainit, quenching air garamdidapatkan fasa martensit halus dan merata, quenching air didapatkan fasa martensitkasar dan endapan karbida pada batas butir, quenching oli didapatkan sedikit fasamartensit dan banyak endapan karbida pada batas butir serta austenit sisa, annealingdidapatkan fasa perlit dan ferit. Hasil uji kekerasan di-dapatkan harga kekerasanrata-rata tertinggi pada spesimen quenching air garam sebesar 598,75 VHN. Hasilpengujian impact harga ketangguhan rata-rata tertinggi (paling liat) adalah spesimenannealing sebesar 0,278 J/mm2.

Kata Kunci: pegas daun, raw material, anil, quench (air, air garam, dan oli)

PENDAHULUANPada saat ini baja merupakan material yang

paling banyak digunakan sebagai bahan industri,karena baja mempunyai sifat-sifat fisis danmekanis yang bervariasi. Pegas daun termasukke dalam golongan baja pegas. Baja pegassebenarnya tidak mempunyai kekerasan tinggi.Baja ini dapat dikeraskan dan ditingkatkankeuletannya dengan beberapa cara, antara laindilakukan proses perlakuan panas. Prosesperlakuan panas (heat treatment) yang dapatmembentuk (merubah) sifat baja dari yang mudahpatah menjadi lebih kuat dan ulet atau juga dapatmerubah sifat baja dari yang lunak menjadi sangatkeras dan sebagainya. Proses heat treatment

itu sendiri merupakan salah satu bagian dariproses produksi, namun heat treatment inihendaknya dipandang terpisah dari rangkaianproses produksi. Heat treatment merupakanproses kombinasi antara pemanasan dan pendi-nginan terhadap logam atau paduan dalam ke-adaan padat dalam jangka waktu tertentu yangdimaksudkan untuk memperoleh sifat-sifattertentu pada logam atau paduan. Pembentukansifat-sifat inilah yang sangat diperlukan untukmemperoleh material bahan industri yang betul-betul sesuai dengan kebutuhan dan fungsinya.

Pada penelitian ini selain material asli (rawmaterial), juga digunakan spesimen untukproses pemanasan. Pemanasan yang dilakukan

16 Peningkatan Kekakuan Pegas Daun dengan Cara Quenchingoleh Pramuko Ilmu Purboputro

adalah dengan memanaskan spesimen baja pegasdaun ke dalam oven. Temperatur austenitisasinyaadalah 950°C. Pada temperatur tersebut ditahanselama 30 menit, kemudian dilanjutkan mendi-nginkannya dengan 4 variasi pendinginan cepat(quenching), yaitu : air, air garam, oli dan pendi-nginan lambat atau dalam dapur itu sendiri (anne-aling).

Dari penjelasan langkah penelitian tersebutdi atas kemudian timbul pertanyaan : apakah yangterjadi pada sifat fisis dan mekanis dari perlakuanpanas dan variasi pendinginan tersebut, khusus-nya dalam peningkatan kekerasan dan ketang-guhan pada baja pegas daun?

TINJAUAN PUSTAKAAndi Setiyawan (2003), mengadakan

penelitian mengenai pengaruh proses quenchingterhadap sifat fisis dan mekanis sudu blowerdinamo ampere pada mobil diesel didapatkankesimpulan bahwa lama waktu penahanan(holding time) pada material ini mempengaruhisifat mekanis material yaitu terhadap nilai keke-rasan. Dimana material dasar tanpa perlakuanmemiliki kekerasan rata-rata sebesar 664,1 kg/mm2, material hasil quenching 850 °C denganholding time 1 jam sebesar 723,64 kg/mm2 danmaterial hasil quenching 850 °C dengan holdingtime 2 jam sebesar 730,5 kg/mm2.

Analisa proses quenching pada stainlesssteel seri 304 produk di pasaran yang dilakukanoleh Chandra Dewa Utama (2004) menyimpul-kan berdasarkan uji kekuatan tarik, didapat hargakekuatan tarik untuk spesimen tanpa perlakuanpanas dengan harga 342,67 N/mm2 lebih tinggidibanding dengan heat treatment. Sedangkansetelah perlakuan panas pada suhu 10000 Cdiquenching di es harga kekuatan tarik palingrendah yaitu 305,83 N/mm2. Sehingga kekuatantarik sebelum diheat treatment lebih meningkat/ tinggi daripada setelah mengalami perlakuanpanas. Pada perbesaran 200x, untuk hasil fotostruktur mikro semua spesimen memperlihatkanadanya butiran-butiran hitam (perlit), butiran-butiran putih (ferit) dan ada juga bintik-bintikhitam (chromium). Ukuran butiran-butiran ber-tambah besar setelah perlakuan panas. Karbida

pada spesimen tanpa perlakuan panas terlihatlebih banyak dibanding dengan spesimen denganperlakuan panas. Spesimen yang mempunyaijumlah karbida lebih banyak, mempunyai hargakekerasan lebih tinggi.

Gatot Budiyanto (2003) melakukan pene-litian tentang pengaruh proses quenching danannealing terhadap struktur mikro dan keke-rasan sprocket Toyota Kijang, yang menunjuk-kan hasil dari data pengujian kekerasan bahwauntuk raw material merupakan material yangmempunyai harga kekerasan paling tinggi dimanapada bagian ujung didapatkan harga kekerasan203,4 kg/mm2, pada bagian tengah 177 kg/mm2,pada bagian induk 159,9 kg/mm2. Sedangkansetelah mengalami proses quench dan anneal,harga kekerasannya menjadi turun dibandingkandengan raw material. Berdasarkan pengamatanstruktur mikro untuk tanpa dan dengan prosesquenching serta annealing didapatkan strukturmikro ferit dan perlit saja, dimana untuk materialproses quenching dan annealing didapatkanstruktur butir yang lebih besar dari pada rawmaterial sehingga kekerasannya menjadi turun.

Agung Cahyono (2003) dalam penelitianmengenai peningkatan kualitas kekerasan porospropeller dengan perlakuan panas quenchingmenyimpulkan bahwa pada pengujian impactdidapat harga impact rata-rata raw material1,7995 Joule/mm2, sedangkan harga impactrata-rata spesimen quench 1,396 Joule/mm2.Serta dari data pengujian kekuatan tarik dapatdiketahui kekuatan tarik rata-rata pada rawmaterial adalah 599,87 N/mm2, sedangkanpada spesimen quench harga kekuatan tarikrata-rata adalah 645,9 N/mm2.

METODOLOGI PENELITIANAlur Penelitian

Alur Penelitian dapat dilihat pada gam-bar 1.


Gambar 1. Alur Penelitian

Alur Penelitian dapat dijelaskan sebagaiberikut;a). Penyiapan Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian iniadalah baja pegas daun jenis mobil Mitsubitsiberbentuk pelat memanjang.

b). Pembuatan Benda UjiPemotongan bahan dengan ketebalan 8 mm,menggunakan gergaji pendinginan dengan airuntuk menjaga kestabilan struktur internalagar tidak panas. Adapun benda uji peneli-tian berjumlah 16 buah, masing-masing 3buah untuk pengujian impact sekaligus digu-nakan untuk pengamatan struktur mikro dankekerasan. Sedangkan benda uji komposisikimia berjumlah 1 (satu) buah diambillangsung dari raw material.

c). Pengujian Komposisi KimiaPengujian ini dilakukan untuk memeriksa danmengetahui jumlah (prosentase) kandunganunsur paduan yang terdapat pada spesimen,terutama kadar unsur karbon (C).

d). Perlakuan PanasPerlakuan panas dengan menggunakan dapurpemanas (furnace), pada temperatur pema-nasan 950° C dan waktu tahan 30 menit.Alat-alat dan bahan yang digunakan antara

dapur pemanas (furnacesedangkan mediapencelup : air tawar suhu ruang, Garam NaCldan Oli

e). Pengujian ImpactPengujian ini bertujuan untuk mengetahuikeuletan dan ketahanan benda uji terhadapbeban dinamis. Uji impact digunakan meto-de Charpy

f). Pengamatan Struktur MikroPengamatan dilakukan di bawah mikroskopOlympus Metallurgical Microscope denganpembesaran 200x dan 500x, sedangkanuntuk pemotretan dilakukan dengan tambahanalat Olympus Photomicrographic System.

g). Pengujian KekerasanPengujian kekerasan pada penelitian ini adalahmenggunakan uji kekerasan Macro HardnessVickers. Alat yang digunakan adalah MacroVickers Hardness Tester. Indentor (pene-trator) yang digunakan berupa piramida intandengan bermacam-macam diameter. Diago-nal-diagonal piramid yang digunakan adalahd1 (mm) dan d2 (mm). Sedangkan beban pe-nekanan yaitu 40 kg dengan waktu pembe-banan selama ± 5 detik.

HASIL DAN PEMBAHASANPengujian Komposisi Kimia

Hasil pengujian Komposisi kimia dapatdilihat pada tabel 1

Tabel 1. Hasil pengujian Komposisi kimia

Baja PegasDaun

Uji impact, strukturmikro dan kekerasan

Analisa Data

Pemanasan pada 950 oC,selama 30 menit dan

dilanjutkan pendinginan

QuenchAir

QuenchAir Garam

Kesimpulan

Pembuatanbenda uji

Uji komposisikimia

RawMaterial

QuenchOli

Dalamdapur(Anil)

Unsur Kimia Prosentase Unsur (%)

Fe 97,07 Si 1,292

Mn 0,735 W 0,040 C 0,300 Cr 0,220 Ni 0,152 Cu 0,122 Mo 0,031 S 0,013

Nb 0,010 P 0,004 V 0,000 Al 0,000 Ti 0,000


Dengan melihat data hasil pengujiankomposisi kimia didapatkan 15 unsur. Padaspesimen spare part pegas daun mengandung0,300 % C sehingga berdasarkan unsur karbondiklasifikasikan sebagai baja karbon sedang.Unsur penyusun utama selain besi (Fe) = 97,07% juga didapatkan unsur silikon (Si) = 1,292 %yang berpengaruh dalam meningkatkankekuatan, kekerasan, kemampuan diperkerassecara keseluruhan, tahan aus, ketahanan ter-hadap panas dan karat, tetapi juga mampumenurunkan tegangan, kemampuan tempa danmeningkatkan kemampuan las. Mangan (Mn) =0,735 % berguna untuk meningkatkan keke-rasan, kekuatan dan mampu diperkeras padabaja.

Unsur tambahan dalam jumlah yang relatifkecil, yaitu : wolfram (W) = 0,04 %; molibden(Mo) = 0,031 %; sulphur (S) = 0,013 %,niobium (Nb) = 0,01 %; phospor (P) = 0,004%; vanadium (V) = 0,000 %; aluminium (Al) =0,000 % dan titanium (Ti) = 0,000 %.

Pengamatan Struktur MikroHasil foto mikro dapat dilihat pada

gambar 2 sampai 5.Dari hasil pengamatan struktur mikro raw

material (gambar 2) menunjukkan fasa yangtampak adalah bainit. Bainit tersusun atas ferit(warna putih) yang berbentuk bilah (lath) dansementit (Fe3C) yang mengendap pada batasbutir. Kekerasan fasa bainit masih di bawahmartensit. Struktur bainit mirip jarum-jarumpendek / butiran beras, sedikit mirip denganmartensit akan tetapi lebih liat dari martensit danlebih keras dari perlit. Sedikit didapatkan ferit,perlit halus (warna hitam) dan dominasi padabainit. Proses terbentuknya bainit karena adanyaproses austemper pada pembuatan produksebelumnya.

Gambar 3 Struktur mikro quenching airgaram menunjukkan adanya fasa martensit yangdapat menunjukkan telah terjadinya pendinginanyang sangat cepat (quench). Pada quenchingair garam, martensit yang terbentuk lebih rapatdan merata. Laju dingin cepat menghasilkanukuran dan struktur butir yang halus. Selama

pemanasan mendekati temperatur austenitisasisudah terjadi kelarutan karbida ke dalam austenit.Transformasi selesai pada temperatur Mf. Ham-pir seluruhnya menjadi martensit.

Pada foto Struktur mikro quenching air(gambar 4) didapatkan fasa martensit yangorientasi atau penyebarannya tidak merata dantidak tersusun rapat (meregang). Juga tampakkondisi batas butir yang berukuran besar yangmenunjukkan pertumbuhan butir yang cukupbanyak. Terjadi pengendapan karbida (carbideprecipitation) pada batas butir dan tidak ikutdalam reaksi pembentukan martensit, sehinggamartensit yang dihasilkan sedikit.

Struktur mikro quenching oli ditunjukkanpada gambar 5. Tampak batas butir bertumbuhsemakin besar dan martensit dalam bentukjarum-jarum berukuran besar, menunjukkanpertumbuhan butir yang cukup banyak. Karenasuhu akibat pemanasan tidak cepat turunmengakibatkan masih didapatkan karbidamengendap pada batas butir yang menunjukkanbelum seluruh karbon larut dalam austenit.

Gambar 6 menunjukan Struktur mikroannealing. Dari hasil anil tampak foto mikroadanya fasa ferit dan perlit. Ferit tampak ber-warna putih dan bersifat lunak. Sedangkan perlitberwarna gelap merupakan campuran antara feritdan sementit (Fe3C) yang bersifat keras dan liat.Fasa didominasi ferit sehingga sifat keliatansangat mendominasi. Struktur kristal yang terjadibentuknya bulat-bulat sehingga sifatnya lunakserta ikatannya lemah

Gambar 2. Struktur Mikro Spesimen RawMaterial pada Perbesaran 200x


Gambar 3. Struktur Mikro Spesimen QuenchAir Garam pada Perbesaran 200x

Gambar 4. Struktur Mikro Spesimen QuenchAir pada Perbesaran 200x

Gambar 5. Struktur Mikro Spesimen QuenchOli pada Perbesaran 200x

Gambar 6. Struktur Mikro Spesimen Anilpada Perbesaran 200x

Hasil Pengujian KekerasanHistogram hasil pengujian kekerasan

dapat dilihat pada gambar 7. Dari hasil pengujiankekerasan didapatkan harga kekerasan rata-ratatertinggi pada spesimen quenching air garamsebesar 598,75 VHN dan berturut-turut menujuposisi terendah yaitu : spesimen quenching airsebesar 592,98 VHN, spesimen quenching olisebesar 569,63 VHN, spesimen raw materialsebesar 409,31 VHN dan paling rendahspesimen annealing sebesar 222,176 VHN.

Gambar 7. Histogram Harga KekerasanRata-rata

Spesimen quenching air garam memilikiharga kekerasan rata-rata tertinggi sebesarkarena laju panas paling rendah atau denganpendinginan paling cepat. Dengan penambahangaram dapur 10 % efektif untuk mengurangihambatan thermal (lapisan uap) yang terbentukketika pencelupan benda uji dalam keadaanpanas ke air. Sehingga transformasi fasa dapatberjalan cepat sekali menuju terbentuknya fasamartensit secara penuh dan dibuktikan dengantercapainya harga kekerasan paling tinggi. Hargakekerasan rata-rata spesimen quenching air dibawah spesimen quenching air garam, hal inidisebabkan pada quenching air terdapathambatan panas untuk lepas ke air ketika prosescelup. Pada saat pertama kali terjadi kontakantara benda dengan air akan terjadi pendinginancepat hanya sesaat, karena akan segera ter-bentuk uap air yang menempel dipermukaanbenda (vapour blanket stage), yang meng-halangi perpindahan panas dari benda ke air.Kekerasan rata-rata spesimen quenching olilebih rendah daripada quenching air, karena


pendinginan oli (minyak) lebih lambat daripadaair. Hal ini disebabkan pada waktu pencelupantimbul gelembung udara yang terperangkapdalam minyak sehingga mengganggu pengaliranpanas dari benda kerja ke minyak. Adanya ge-lembung udara yang menempel di permukaanbenda kerja akan mengakibatkan kekerasanlebih rendah daripada quenching air. Hargakekerasan rata-rata paling rendah pada spesimenannealing. Hal ini disebabkan penggunaanpendingin udara yang diam (dalam dapur/penye-kat thermal) dimana mempunyai kapasitaspendinginan yang rendah. Dengan laju pendi-nginan yang rendah maka didapati keuntunganyang lebih daripada quenching yaitu akibatthermal stress dapat diperkecil sehingga bendauji dapat terbebas dari retak/distors.

Pengujian ImpactHistogram hasil pengujian impact dapat

dilihat pada gambar 8.

Gambar 8. Histogram Perbandingan HargaImpact Rata-rata

Dari hasil pengujian impact didapatkanharga ketangguhan rata-rata tertinggi (paling liat)pada spesimen annealing sebesar 0,278 J/mm2

dan berturut-turut menuju posisi terendah yaitu :spesimen raw material sebesar 0,193 J/mm2,spesimen quenching oli sebesar 0,075 J/mm2,spesimen quenching air sebesar 0,04 J/mm2 danterendah (paling getas) spesimen quenching airgaram sebesar 0,028 J/mm2. Spesimen annea-ling merupakan spesimen yang paling liat hal inidisebabkan pendinginan dengan laju yang palinglambat akan membentuk butiran kristal logambulat-bulat dengan jarak yang berjauhan sehinggaikatan antar butir lemah dan memudahkan

terjadinya pergeseran (dislokasi) atau cacat garis.Disisi lain, spesimen quenching air garam meru-pakan spesimen yang paling getas dengan hargaimpact rata-rata terendah (0,028 J/mm2). Halini disebabkan adanya pendinginan cepat (kondisilaju panas rendah) maka tidak ada energi thermalyang memungkinkan atom-atom logam untukmelompat.

Pada pengujian impact ini juga dianalisabentuk permukaan penampang patahan. Darifoto-foto tersebut tampak bahwa permukaanpenampang patahan spesimen annealing memi-liki permukaan patahan yang berbentuk runcingatau tidak rata dan mengkilat, jika potongandisambungkan terdapat banyak deformasi bahan.Hal ini menunjukkan bahwa patahan masih lebihulet daripada spesimen raw material, quen-ching air, quenching air garam dan quenchingoli. Pada spesimen quench air garam merupakanpatah getas (keliatan rendah) permukaan patahanlebih nampak rata (buram) serta didapatkansedikit sekali runcing. Pada spesimen quenchingair garam memiliki pola patahan dengan butirantampak halus yang menunjukkan sifat keke-rasannya yang tinggi.

KESIMPULANBerdasarkan data penelitian dan analisa

dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :1. Dari hasil pengujian komposisi kimia pegas

daun termasuk baja karbon sedang (C =0,300 %) dengan unsur penyusun utamaadalah besi (Fe) = 97,07 %; silikon (Si) =1,292 % dan mangan (Mn) = 0,735 %.

2. Dari hasil pengamatan struktur mikrospesimen raw material didapatkan fasa ferit,perlit halus dan bainit, quenching air garamdidapatkan fasa martensit halus dan merata,quenching air didapatkan fasa martensitkasar dan endapan karbida pada batas butir,quenching oli didapatkan sedikit fasamartensit dan banyak endapan karbida padabatas butir serta austenit sisa, annealingdidapatkan fasa perlit dan ferit.

3. Dari hasil pengujian kekerasan didapatkanharga kekerasan rata-rata tertinggi pada spe-simen quenching air garam sebesar 598,75


VHN dan berturut-turut menuju posisi teren-dah yaitu : spesimen quenching air sebesar592,98 VHN, spesimen quenching olisebesar 569,63 VHN, spesimen raw mate-rial sebesar 409,31 VHN dan paling rendahspesimen annealing sebesar 222,176 VHN.

4. Dari hasil pengujian impact didapatkanharga ketangguhan rata-rata tertinggi (paling

liat) adalah spesimen annealing sebesar0,278 J/mm2 dan berturut-turut menujuposisi terendah yaitu : spesimen rawmaterial sebesar 0,193 J/mm2, spesimenquenching oli sebesar 0,075 J/mm2,spesimen quenching air sebesar 0,04 J/mm2

dan terendah (paling getas) adalah spesimenquenching air garam sebesar 0,028 J/mm2.

DAFTAR PUSTAKA

Budiyanto, G., 2003, Tugas Akhir : Pengaruh proses quenching dan annealing terhadap strukturmikro dan kekerasan sprocket Toyota Kijang, Universitas Muhammadiyah Surakarta

Cahyono, A., 2003, Tugas Akhir : Penelitian Mengenai Peningkatan Kualitas Kekerasan Poros

Propeller dengan Perlakuan Panas Quenching, Universitas Muhammadiyah Surakarta Dewa Utama, C., 2004, Tugas Akhir : Proses Quenching pada Stainless Steel Seri 304 Produk

di Pasaran, Universitas Muhammadiyah Surakarta Setiyawan, A., 2003, Tugas Akhir : Penelitian Mengenai Pengaruh Proses Quenching Terhadap

Sifat Fisis dan Mekanis Sudu Blower Dinamo Ampere pada Mobil Diesel, UniversitasMuhammadiyah Surakarta

Surdia, T.; Saito, S., 1999, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-4, PT. Pradnya Paramita,Jakarta

8 Pengaruh Penggunaan Koil Racing terhadap Unjuk Kerjapada Motor Bensin oleh Subroto

PENGARUH PENGGUNAAN KOIL RACING TERHADAPUNJUK KERJA PADA MOTOR BENSIN

SubrotoJurusan Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah SurakartaJL. A. Yani Pabelan-Kartasura Tromol Pos 1 Telp. (0271) 715448 Surakarta.

ABSTRAK

Untuk mendapatkan pembakaran yang optimal pada motor bensin dipengaruhibanyak hal antara lain:perbandingan udara-bahan bakar, homegen campuran,waktu penyalaan, besarnya tegangan koil, jarak elektrode busi dan lain-lain. Tujuandari penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan pengaruh penggunaankoil standart dengan koil racing terhadap unjuk kerja pada motor bensin. Pengujianunjuk kerja motor bensin dilakukan menggunakan dynamometer hidraulik, dengancara membebenani gaya pengeremen pada putaran tertentu. Torsi dihitungberdasarkan gaya pengeremanyang terjadi dikalikan dengan panjang lengan padadynamometer, selanjutnya torsi diketahui daya dapat dihitung. Pengukuran konsumsibahan bakar dapat diketahui pada gelas ukur waktu pengujian berlangsung. Motorbensin dengan koil standart diuji unjuk kerjanya digunakan sebagai pembanding,kemudian dilanjutkan pengujian unjuk kerja dua koil racing. Penelitian menghasilkankesimpulan penggunanan jenis koil berpengaruh terhadap unjuk kerja pada motorbensin. Penggunaan Koil Racing menghasilkan unjuk kerja yang lebih baik yaitudaya, dan torsi lebih besar dengan konsumsi bahan bakar yang lebih kecil.

Kata Kunci: motor bensin, koil, unjuk kerja

PENDAHULUANSarana transportasi dalam kehidupan ini

merupakan sarana yang tidak dapat dihindaripemakaiannya, terlihat dari kebutuhan transpor-tasi sebagai penunjang perekonomian. Saranatransportasi ini semakin meningkat sejalandengan meningkatnya taraf perekonomian ma-syarakat, hal ini dapat kita rasakan dengan peme-rataan hasil-hasil pembangunan yang telahdilakukan oleh pemerintah. Dari berbagai macamsarana transportasi yang beroperasi maka jenismotor bakar toraklah yang banyak dioperasikan,dan pemakaian akan bahan bakar pun sangatlahdominan.

Di sisi lain seiring dengan meningkatnyasarana transportasi yang telah memberikan ber-

macam-macam kemudahan serta kelebihan, akanmemberikan dampak yang negatif atau kurangmenguntungkan. Dampak-dampak tersebutdiantaranya juga dapat diperhatikan pada segipenyediaan sumber daya alam (kandungan mi-nyak bumi) maupun segi kesehatan lingkungan.

Dalam segi penyediaan sumber daya alam,sebagaimana kita ketahui bahwa minyak bumisampai dengan saat ini masih merupakan sumberenergi andalan utama di dunia, padahal minyakbumi tidak dapat diproduksi dalam pabrik.Dengan demikian persediaan minyak bumi dapatdikatakan terbatas, untuk itu harus diusahakanefisiensi dalam pemakaiannya.

Dengan semakin meningkatnya konsumsibahan bakar, akan berdampak pada produksi


gas sisa-sisa hasil pembakaran yang semakinbesar pula. Ini berarti semakin meningkatnya po-lusi udara. Salah satu cara yang dapat dilakukanguna mengefisienkan pemakaian bahan bakardalam menghemat pemakaian minyak bumiadalah dengan mengusahakan proses pemba-karan di dalam ruang bakar sebaik mungkin.Alasan inilah yang juga dilakukan oleh paramekanik dalam proses menghasilkan daya yangmaksimal pada mesin. Ada beberapa hal yangdapat dilakukan yaitu dengan cara memperbesarperbandingan kompresi yang akan meningkatkanangka kompresi dan tekanan pembakaran, pen-campuran atau penggunaan bahan bakar yangtepat serta dengan cara merubah sistim pengapiandalam mesin motor tersebut. Dengan usaha mem-perhatikan dan menyempurnakan para-meteryang mempengaruhinya, salah satu di-antaranyaadalah pengubahan sistem pengapian dalam halini penggantian Koil Standart Pabrikan denganmenggunakan Koil Khusus Performance Tinggi(Koil Racing) yang hal ini dilakukan untuk memper-baiki proses pembakaran didalam ruang bakar.

Terdorong keingintahuan terhadap penga-ruh penggantian Koil pada Mesin Sepeda Motor,maka dilakukan penelitian Pengaruh PenggunaanKoil Racing terhadap Unjuk Kerja pada mesinsepeda motor Honda Astrea Grand.

Perumusan MasalahDalam penelitian ini dirumuskan masalah

yaitu: Apakah dengan penggantian Koil Racingakan berpengaruh terhadap unjuk kerja

Batasan MasalahPembatasan masalah dimaksudkan agar

permasalahan yang dibahas tidak melebar, makadalam penelitian ini hanya dibatasi pada penelitianpembandingan pengaruh penggunaan KoilRacing dengan Koil Standart Keluaran Pabrikanterhadap unjuk kerja mesin Honda Astrea Grand.

Tujuan PenelitianPenelitian ini bertujuan untuk mengetahui

perbandingan pengaruh penggunaan Koil Racingdengan Koil Standart terhadap Unjuk Kerjamesin Honda Astrea Grand.

TINJAUAN PUSTAKABoentarto (2002), dalam bukunya Pera-

watan dan Pemeliharaan Motor Bensin menjelas-kan, Koil merupakan komponen pengapian yangmenentukan baik tidaknya pembakaransedangkan pembakaran menentukan borostidaknya bensin. Koil pengapian denganperformance tinggi (Koil Racing) digunakanuntuk menghasilkan tegangan percikan bunga apiyang tinggi, koil ini mampu menyediakan pe-nyimpanan energi besar yang dapat digunakanpara mekanik dalam memodifikasi sebuah motor.Tegangan yang dihasilkan pada penggunaan koilini jauh lebih besar yaitu mencapai 10.000 -25.000 volt sehingga bunga api listrik yang terjadipada busi jauh lebih besar dan kuat.

Setyawan (2000), dalam penelitiannyadengan judul Peningkatan Unjuk Kerja MesinBensin 4 Langkah dengan Penggunaan BusiSplitfire SF 392D Dan Kabel Busi Hurricane,bahwa busi sangat berpengaruh untuk menghasil-kan busur api listrik terhadap kesempurnaanproses pembakaran yang terjadi di dalam ruangbakar. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwadengan menggunakan busi Splitfire SF 392 Ddan kabel busi Hurricane, maka waktu peng-apian harus disesuaikan untuk mendapatkan dayayang optimal. Peningkatan daya rata-rata yangdihasilkan dari pengujian adalah sebesar 3,8%.

Prasetia (2005), dalam penelitiannyamengenai Pengaruh Jarak KerengganganElektroda Busi Terhadap Efesiensi PemakaianBahan Bakar Pada Mesin Sepeda Motor SuzukiShogun, bahwa busi sangat berpengaruh untukmenghasilkan bunga api listrik terhadapkesempurnaan proses pembakaran yang terjadidi dalam ruang bakar. Dari hasil penelitiannyamenunjukkan bahwa besarnya jarak kereng-gangan elektroda busi untuk mencapai efisiensipenggunaan bahan bakar pada keadaan putaranmesin rendah 4000 rpm adalah 0,8 mm yaitu253,9 g / hp h. Penggunaan bahan bakar padaputaran mesin 9000 rpm yang paling borosdihasilkan pada jarak kerenggangan elektrodabusi 1,3 mm yaitu sebesar 93,1 g / hp h. Untukjarak kerenggangan elektroda busi 0,7 mmsampai dengan 0,8 mm sebagaimana yang


ditentukan dalam buku pedoman pemakaian danperawatan shogun adalah termasuk ukuran yangsesuai untuk dapat mencapai efisiensi pemakaianbahan bakar baik pada kondisi putaran mesinrendah (4000 rpm) maupun putaran mesin tinggi(9000 rpm).

Dasar TeoriSistim ignition umumnya terdiri dari :

switch ignition, coil ignition, magneto danbusi. Sistim ignition yang dipakai pada sepedamotor secara umum dapat diklasifikasikan olehtiga tipe berikut ini:1. Sistim ignition magneto

Magnit yang dipakai pada sepeda motordigunakan sebagai penghasil tegangan listrikbiasanya juga berfungsi sebagai roda daya.Dimana magnit ditempatkan pada porosengkol (crankshaft).

2. Sistim ignition Baterai (Accu)Dengan penggunaan baterai akan memudah-kan mesin untuk distart kerena tegangan yangdihasilkan oleh baterai lebih stabil sehinggasistim pengapian tidak mudah rusak.

3. Sistim CDI (Capasitor Discharge Ignition)Sistim CDI merupakan penyempurnaan darisistim kontak pada platina yang mudahteroksidasi atau kotor dan mengakibatkanmesin susah distart. Dengan tujuan meng-hilangkan kesukaran pada titik-titik kontak,maka dikembangkanlah sistim CDI.

KoilKoil merupakan salah satu bagian ter-

penting dalam pengapian pada motor SparkIgnition Engines, karena Koil merupakankomponen pengapian yang menentukan baiktidaknya proses pembakaran dalam ruang bakarsedangkan baik tidaknya pembakaran akanmenentukan boros tidaknya bensin. Koildifungsikan sebagai pengubah arus teganganrendah menjadi tegangan tinggi untuk meng-hasilkan pijaran bunga api listrik pada busi dandilihat dari fungsinya koil merupakan sumbernyata dari tegangan yang dibutuhkan dalamproses pembakaran. Koil menghasilkan tegangantinggi dengan prinsip induksi dimana tegangan

listrik pada batery, tegangan batery adalahrendah (6-12Volt) dan dinaikan sampai 5000-25.000 Volt.

Sistim pengapian ini meliputi sumber arus(batery/accu atau generator), kunci kontak, CDI/platina, Koil, kabel dan busi. Tegangan tinggimenimbulkan pengapian koil yang mempunyaidua belitan, belitan tegangan rendah dan tegangantinggi. Kedua-duanya membeliti sekeliling suatuinti, jika titik kontak menutup, arus aliran melaluibelitan tegangan rendah dan inti menjadi magnit.Lapangan magnit menurun dengan sangat cepatapabila titik kontak terbuka dan dengan lapanganmagnit berubah induksi tegangan tinggi dalambelitan tegangan tinggi, tenaga magnetik berubahmenjadi tenaga listrik sehingga tegangan dapatnaik sampai sekitar 25.000 Volt.

Secara fisik koil dikonstruksi mirip dengantrafo yang dirancang untuk operasian saluranrendah, dari sudut fungsinya koil merupakansumber yang nyata dari tegangan pembakaran.Pada bagian tengahnya koil berisi batanganlogam yang dilapisi dengan inti besi, sekitar intidan yang terisolasi dililit penyekat kumparansekunder (tegangan tinggi) dengan jumlah lilitankawat tembaga yang sangat tipis dan lebih banyakdari pada kumparan primer. Dibagian luar daripenyekat dan bagian yang terisolasi dililitpenyekat kumparan primer dengan lilitan kawattembaga yang lebih besar, perbandingan lilitanantara penyekat sekunder dan kumparan primeradalah 60 sampai dengan 150.

Berdasarkan bentuk serta kegunaannyaKoil dapat dibedakan menjadi beberapa bagian:1. Desain Koil Standart

Koil pengapian ini digunakan untuk penga-pian tegangan tinggi pada mesin sepedamotor, guna mengurangi gangguan dari luarkonstruksi koil tersebut dibungkus denganplastik yang dicairkan dan dilekatkandengan konstruksi bentuk standart.

2. Desain Koil pengapian performance tinggi(Koil Racing)Koil ini sedikit berbeda dengan koil standartdimana koil ini sengaja diciptakan untukmenghasilkan tegangan yang tinggi gunamenyempurnakan proses pembakaran yang


terjadi pada ruang bakar. Pada dasarnyaKoil Racing merek KITACO K2Rdikonstruksikan hampir sama dengan koilStandart Pabrikan, namun dalam penelitianini tidak membahas mengenai perbedaanatau kesamaan yang ada pada koil.

Dalam beberapa hal koil pengapian perfor-mance tinggi tidak mampu mengurangi panasyang diakibatkan dari tagangan listrik keudaraluar. Koil yang sedemikian itu tidak dapat dibuatdengan ukuran yang lebih besar untuk membe-rikan permukaan radiasi lebih. Meskipun demi-kian, sebagai jawaban atas masalah itu peng-hambat penyekat primer dikurangi lewat peng-gunaan kumparan tembaga yang lebih besar.Dengan demikian pembatasan koil puncakbentuk aliran total rangkaian resistor tidak meng-alami perubahan, tahanan seri tersebut mengu-rangi beban panas pada koil pengapian karenaaliran panas dibangkitkan pada resistor. Dengancara itu energi pengapian yang tersedia memadaisebagai pengganti pengurangan energi bateraisewaktu-waktu. Proses itu dinamakan “do-rongan start tegangan”

Prestasi MesinPrestasi mesin adalah kemampuan mesin

ditinjau dari daya, torsi, dan SFC terhadapputaran mesin.a. Pengukuran Torsi

Torsi adalah perkalian antara gaya denganjarak yang dapat dirumuskan seperti :

T = F . l= m .g . l ………......…….(1)

dimana :T = Momen Torsi (Nm)m = Massa yang terukur dalam dyna-

mometer (kg)g = Percepatan gravitasi (m/s2)l = Panjang lengan pada dynamometer

(m)b. Daya

Daya adalah kerja yang dihasilkan sebuahmesin dalam suatu percobaan, yang dapatdirumuskan :

P = 600002π.n.T

(kW) ………… (2)

dimana :P = Daya mesin (kW)n = Putaran mesin (rpm)T = Torsi (Nm)

c. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)Konsumsi bahan bakar spesifik adalahjumlah bahan bakar yang diperlukan untukmenghasilkan daya efektif sebesar satu kWselama satu jam, dapat dirumuskan:

SFC = Pmf

(kg/kW.hr) ….….(3)

mf = 10003600.

tb

xñbb (kg/h) …(4)

dimana :mf = konsumsi bahan bakar (kg/h)P = daya (kW)b = volume buret yang dipakai dalam

pengujian (cc)t = waktu yang diperlukan untuk mengo-

songkan buret (s)ñbb = massa jenis bahan bakar( kg/l)

METODE PENELITIANDalam penelitian ini desain yang digunakan

termasuk desain eksperimen dengan melakukanbeberapa perlakuan dan tindakan pengamatanterhadap suatu variabel, yang dilakukan secarasistematis. Dimana dalam desain ini suatu perla-kuan yaitu penggunaan Koil Performance Tinggi(Koil Racing) dikenakan pada suatu obyekpenelitian yaitu mesin sepeda motor Honda Astrea

Alat-alat Penelitian1. Mesin Dinamometer2. Tool Set3. Alat ukur

- Hand Tachometer Digital, untuk menga-tur putaran mesin.

- Buret, untuk mengukur volume bahanbakar.

- Stopwatch, untuk mengukur waktudalam setiap perlakuan.


Sampel/Spesimen UjiDalam penelitian ini, sampel yang diguna-

kan merupakan produk yang telah beredardipasaran atau populasinya dapat kita temuidipasaran atau dalam kehidupan sehari-hari yaitusebagai berikut:1. Mesin yang digunakan adalah mesin sepeda

motor Honda Astrea Grand2. Koil yang digunakan ada tiga jenis yaitu Koil

standart keluaran pabrikan, Koil Racing merekKITACO K2R dan Koil Racing merekBOSCH.

Lokasi PenelitianPenelitian yang dilaksanakan bertempat

di Laboratorium Konversi Energi FT – UGM

Jalannya PenelitianSebelum mesin dioperasikan, perlu ada-

nya pemeriksaan bahan bakar pada tangki bahanbakar, suplai air yang mengalir padadynamometer. Melakukan pemasangan koilpada sistim pengapian dimulai dari koil standartpabrikan, koil Racing merek KITACO K2Rdan merek BOSCH secara bergantian.

Setelah pemeriksaan selesai kemudianmesin dioperasikan untuk pemanasan awal padaputaran 1000-3000 rpm selama 2-3 menit. Ke-mudian naikkan putaran menjadi 4000 rpmsetelah beberapa saat mulai melakukan pengam-bilan data, catat torsi yang dihasilkan padadynamometer dan waktu konsumsi bahan bakarper 4 cc perlakuan ini diulang sebanyak tiga kali.Hal yang sama akan diperlakukan untuk putaranmesin 6000 dan 8000rpm. Setelah pengambilandata selesai turunkan putaran mesin dan matikan,kemudian pada sistim pengapiannya digantimenggunakan Koil merek KITACO, tahapandan perlakuan dalam pengambilan data samadengan penelitian yang sebelumnya dan akandiulang kembali pada pengambilan dataterhadap koil merek BOSCH.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 2. Hubungan antara Torsi denganPutaran Mesin

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

Penggunaan Koil Racing

BOSCH

Penggunaan Koil Racing KITACO

Penggunaan Koil

Standart

Pemasangan Koil dimulai dari Koil Standart Pabrikan, dilanjutkan Koil Racing Merek KITACO K2R dan Koil

Racing Merek BOSCH pada sistim pengapian

Persiapan pengujian ( pemasangan benda uji pada alat uji )

Mula

Uji Prestasi Mesin disertai Pengambilan data

Kesimpulan

Stop

Analisa dan pembahasan

Diagram Alir Penelitian

Grafik Hubungan antara Torsi dengan Putaran Mesin

5.33

4.87

2.87

6.23

3.33

5.67

6.93

3.63

6.13

012345678

2000 4000 6000 8000

Putaran Mesin (rpm)

Tor

si (N

m)

StandartKITACOBOSCH


Analisa Grafik pada Gambar 2:Dari grafik hubungan Torsi terhadap Pu-

taran mesin (gambar 2) menunjukkan bahwapenggunaan Koil standart menghasilkan torsiyang lebih rendah dibandingkan dengan penggu-naan Koil Racing. Pada putaran mesin 8000 rpmTorsi tertinggi dihasilkan oleh Koil Racing merekBOSCH yaitu 6,93 Nm, pada Koil Racing me-rek KITACO K2R menghasilkan sebesar 6,23Nm dan torsi terendah dihasilkan Koil standartsebesar 5,33 Nm. Pada putaran menengah 6000rpm torsi tertinggi juga dihasilkan oleh KoilRacing merek BOSCH yaitu 6,13 Nm padaKoil Racing merek KITACO K2R menghasilkansebesar 5,67 Nm dan terendah sebesar 4,87 Nmdihasilkan oleh Koil standart. Sedangkan padaputaran rendah 4000 rpm torsi tertinggi jugadihasilkan Koil Racing merek BOSCH sebesar3,63 Nm pada Koil Racing KITACO K2Rmenghasilkan sebesar 3,33 Nm, dan Koilstandart menghasilkan torsi terendah u 2,87 Nm.

Gambar 3. Hubungan antara Daya denganPutaran Mesin

Analisa Grafik pada Gambar 3:Dari grafik hubungan Daya terhadap

Putaran mesin (gambar 3) menunjukkan bahwabesarnya Daya akan meningkat sebanding dengannaiknya putaran mesin. Dari grafik juga dapatdiketahui bahwa Koil Racing tetap menghasilkanDaya yang lebih baik dibandingkan Koil Standartbaik pada putaran mesin 4000, 6000, dan8000rpm. Pada 4000 rpm daya tertinggidihasilkan Koil Racing BOSCH sebesar 2,069

kW pada Koil KITACO K2R sebesar 1,896kW dan terendah dihasilkan Koil standart sebe-sar 1,632 kW. Pada putaran menengah 6000rpm Koil BOSCH menghasilkan 5,238 kW padaKoil KITACO K2R menghasilkan 4,84 kW danKoil standart menghasilkan daya terendahsebesar 4,151 kW. Sedangkan putaran tinggi8000 rpm Koil BOSCH menghasilkan dayasebesar 7,895 kW pada Koil KITACO K2Rsebesar 7,098 kW dan pada Koil standartsebesar 6,073 kW.

Gambar 4. Hubungan antara KBBS denganPutaran Mesin

Analisa Grafik pada Gambar 4:Dari grafik hubungan antara Konsumsi

Bahan Bakar Spesifik dengan Putaran mesin(gambar 4) menunjukkan bahwa penggunaanKoil Racing mengkonsumsi bahan bakar lebihirit jika dibandingkan Koil Standart akan tetapiKoil Racing Merek BOSCH mengkonsumsibahan bakar paling irit baik pada putaran 4000,6000 dan 8000 rpm. Pada putaran 4000rpmKoil BOSCH mengkonsumsi bahan bakarsebesar 81,902 gr/hp jam pada Koil KITACOK2R mengkonsumsi sebesar 91,267 gr/hpjamsedangkan pada Koil standart sebesar 109,359gr/ hpjam. Pada putaran menengah 6000rpmKoil BOSCH mengkonsumsi sebesar 46,028 gr/hpjam pada Koil KITACO mengkonsumsisebesar 51,722 gr/hpjam dan pada Koil standartmengkonsumsi sebesar 64,263 gr/hpjam,sedangkan pada putaran tinggi 8000rpm KoilBOSCH mengkonsumsi sebesar 53,729 gr/

6.073

4.157

1.6321.898

7.098

4.84

7.895

5.238

2.069

0123456789

2000 4000 6000 8000

Putaran Mesin (rpm)

Day

a m

esin

(HP)

StandartKITACOBOSCH

53.729

76.852

64.263

109.359

51.72263.64

91.267

46.028

81.902

0

20

40

60

80

100

120

4000 6000 8000

Putaran Mesin (rpm)

KB

BS

(gr/

hp ja

m)

StandartKITACOBOSCH


hpjam, pada Koil KITACO mengkonsumsisebesar 63,64 gr/hpjam, dan pada Koil standartmengkonsumsi bahan bakar sebesar 76,852 gr/hpjam.

KESIMPULANBerdasarkan analisis dan perhitungan data

hasil penelitian dapat diambil kesimpulan bahwa:1. Pada penelitian diketahui penggunaan koil

racing memperoleh hasil unjuk kerja mesinyang lebih baik dibanding koil standartpabrikan.

2. Penggunaan koil racing menghasilkan dayayang lebih baik/tinggi pada setiap putaranmesin dibanding koil standart, hal ini

disebabkan proses pembakaran campuranbahan bakar dan udara yang terjadi dalamruang bakar lebih baik atau lebih cepat,sehingga daya yang dihasilkan menjadi tinggipula.

3. Koil Racing mengkonsumsi bahan bakarlebih sedikit (irit) dibandingkan Koil StandartPabrikan akan tetapi merek BOSCH meng-konsumsi bahan bakar yang paling sedikit(irit) dibanding kedua koil yang lain.

4. Dalam penelitian diketahui bahwa KoilRacing BOSCH manghasilkan Unjuk KerjaMesin yang terbaik, diikuti oleh Koil RacingKITACO K2R dan ketiga dihasilkan olehKoil Standart Pabrikan.

DAFTAR PUSTAKA

Arend, BPM, Barenschot, H.,1980, Motor Bensin, Erlangga, Jakarta.

Arismunandar. W, Koichi, 1997, Motor Diesel Putaran Tinggi, Pradnya Paramita, Jakarta.

Arismunandar.w, 2002, Motor Penggerak Mula, ITB, Bandung.

_____________ , 2005, Modifikasi Mesin atau Kimia, LIPI, Jakarta.

Buntarto, 2000, Perawatan Motor Bensin, Gama, Semarang.

Sitompul. D, 1991, Prinsip-Prinsip Konversi Energi, Erlangga, Jakarta.

Sunarta, Nakula, Furuhama, Shoichi, 1995, Motor Bakar Serbaguna, Pradya Paramita, Jakarta.

Supriatna. Y, 1998, Listrik pada Otomotif, Angkasa, Jakarta.

Sumarsono, 1999, Perawatan Kelistrikan pada Otomotif, Angkasa, Jakarta.

Setyawan (2000), Peningkatan Unjuk Kerja Mesin Bensin 4 Langkah dengan PenggunaanBusi Splitfire SF 392D Dan Kabel Busi Hurricane, Fakultas Teknik UnivesitasMuhammadiyah Surakarta

Prasetia (2005), Pengaruh Jarak Kerenggangan Elektroda Busi Terhadap Efesiensi PemakaianBahan Bakar Pada Mesin Sepeda Motor Suzuki Shoguna, Fakultas Teknik UnivesitasMuhammadiyah Surakarta

Willard. w, Pulkabrek, 1997, Enginering Fundamental Of The International Combustion Engine,Second Edition, Prantice Hall, New jersey.


STUDI PEMBUATAN BESI COR MAMPU TEMPAUNTUK PRODUK SAMBUNGAN PIPA

Agus YuliantoJurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik UMS

Jl. A. Yani Pabelan – Kartosuro, Tromol Pos 1 Telp. (0271) 715448 Surakarta

ABSTRAK

Tujuan penelitian ini adalah mengetahui proses pembuatan sambunganpipa(pipe fitting) dari besi cor putih dilakukan untuk dapat mengetahui kualitasdengan cara melakukan pengujian material setelah melalui proses heat treatmentdengan cara proses annealing di antaranya pengujian : struktur mikro, kekerasandan tarik. Dari produk pengecoran tersebut akan dibagi menjadi dua spesimen bendauji, yaitu satu (sambungan pipa) untuk proses annealing laboratorium dengan ujistruktur mikro, uji kekerasan serta uji tarik dan satu (coran poros) untuk prosesannealing pabrik dengan uji tarik. Dari pengujian pengujian struktur mikro terdapatfasa perlit dan sementit. Pengujian kekerasan diperoleh harga kekerasan rata-ratauntuk daerah tengah 325 kg/mm2 dan daerah gigi 351 kg/mm2. Dari hasil uji tarikdiperoleh harga rata-rata kekuatan tarik untuk spesimen annealing pabrik, yaitu194,86 N/mm2. Sedangkan spesimen annealing laboratorium harga rata-ratakekuatan tariknya adalah 158,85 N/mm2.

Kata Kunci: annealing, struktur mikro, kekerasan, tarik.

PENDAHULUANSambungan pipa (pipe fitting) banyak

dijumpai dilingkungan kita sehari-hari baik itu ditoko-toko material maupun di PDAM. Dandengan berkembangnya teknologi dimanaindustri sudah semakin maju dan persainganproduk yang semakin meningkat maka konsumendihadapkan pada beberapa jenis pilihan khusus-nya pada sambungan pipa (pipe fitting).

Dari berbagai macam produk dan bentuksambungan pipa besi cor, masyarakat padaumumnya banyak menggunakan produk-produktertentu yang dipasarkan di daerah tersebut tanpamengetahui kualitas dari sambungan pipa. Untukmendapatkan kualitas yang lebih baik makamaterial dari sambungan pipa perlu dilakukanproses perlakuan panas (proses heat treatment).Dimana proses ini merupakan kombinasi prosespemanasan dan pendinginan pada laju tertentuuntuk mendapatkan sifat-sifat besi yang diingin-

kan pada batas kemampuan dari besi cor tersebut.Proses heat treatment yang akan dilaku-

kan pada sambungan pipa (pipe fitting) besi coryakni dengan cara annealing yang berfungsiuntuk mengurangi kekerasan, menghilangkantegangan sisa, dan mengurangi adanya segregasi(pemisahan). Untuk itu kami mencoba menelitidan menganalisa suatu material agar dapatdiketahui serta unsur-unsur yang terkandung padamaterial tersebut.

BATASAN MASALAHUntuk menjelaskan ruang lingkup dari

permasalahan dan mempermudah analisa masalahdalam makalah ini, maka perlu diberi batasan-batasan sebagai berikut :1. Material

Material yang akan digunakan adalahsambungan pipa (pipe fitting) besi cor putihsetelah perlakuan panas.

2 Studi Pembuatan Besi Cor Mampu Tempa untukProduk Sambungan Pipa oleh Agus Yulianto

2. Pengujian yang dilakukana. Perlakuan panas annealingb. Pengujian struktur mikroc. Pengujian kekerasand. Pengujian tarik

TUJUAN PENELITIANManfaat yang dapat diambil dari penelitian

kualitas sambungan pipa (pipe fitting) besi corputih ini nantinya diharapkan bagi konsumen ataupengguna dapat mengetahui kualitas sambunganpipa (pipe fitting) besi cor berdasarkan darianalisa struktur mikro, harga kekerasan, dankekuatan tariknya.

LANDASAN TEORITri Murtopo (2002) meneliti tentang

“Pengaruh Proses Perlakuan Panas Pada BajaTahan Karat Produksi Pengecoran Logam diKlaten”. Dari hasil uji struktur mikro mempunyaistruktur feritnya lebih banyak dan mempunyaiukuran butir yang lebih besar maka benda itu akanmempunyai harga kekerasan yang kecil. Sedang-kan berdasarkan uji tarik, benda yang telah menga-lami perlakuan panas dan pendinginan baik pendi-nginan diudara bebas maupun pendinginan didalamoven dengan cerobong terbuka atau pendinginandidalam oven dengan cerobong tertutup, mem-punyai kekuatan tarik yang menurun biladibandingkan dengan benda sebelum mengalamipanas. Hal ini disebabkan karena lambatnya lajupendinginan yang terjadi, sehingga akan menim-bulkan butiran yang terbentuk menjadi besar.Butiran yang besar ini akan membuat kekuatan bajamenjadi rendah sehingga baja mudah putus.

Waspodo Martojo dan Ahmad T. Joenoes(2000) meneliti tentang “Peningkatan KekuatanMekanik dari Besi Cor Nodular Melalui Paduandan Proses Perlakuan Panas Austempering”bahwa proses perlakuan panas dilakukan denganmemanaskan material sampai suhu austenisasi-nya kemudian didinginkan dengan cara kejutpada suhu di atas temperatur standar padalarutan garam pada suhu sekitar 250 °C sampai450 °C. Hasil penelitian menunjukkan bahwapengaruh perlakuan panas menyebabkan fasaaustenit tidak sempat bertransformasi menjadi

fasa ferit atau perlit, tetapi berubah menjadibainit atau accicular ferrit.

Agus Joko Santoso (2003) meneliti ten-tang “Pengaruh Proses Annealing TerhadapPerubahan Struktur Mikro dan KekerasanSprocket Toyota Kijang” pada proses ini nampakadanya fasa ferit dan perlit, sehingga dihasilkanstruktur butir ferit dan perlit yang lebih besar yangdapat mempengaruhi harga kekerasannyaterutama pada ferit yang mempengaruhi kelunakanpada sprocket tersebut, hal ini disebabkan adanyaunsur C yang berdifusi kebatas butir.

Besi CorBesi cor ( cast iron ) adalah campuran antara

besi dan karbon yang berisi beberapa unsur lainseperti Si, Mn, S, dan P kandungan karbon tinggisehingga besi cor bersifat rapuh dan tidak dapatditempa. Besi cor mempunyai sifat fisis atau mekanisyang berbeda-beda, hal ini dipengaruhi oleh unsurpaduan yang terkandung di dalamnya. Kandungankarbon dalam besi cor antara 2% - 6,6% tetapiyang dibuat dalam perdagangan antara 2,5% - 4%.

Jenis-jenis utama dari besi tuang dapatkita bagi ke dalam :1. Besi tuang kelabu (besi cor)2. Besi tuang putih3. Besi tuang yang dapat ditempa4. Besi tuang nodular

Besi tuang kelabu atau besi cor (FC) adalahjenis material yang sering digunakan oleh manusiauntuk menunjang kehidupannya. Besi cor adalahbesi (Fe) yang mengandung unsur pospor. Keung-gulan besi cor adalah proses pembuatan yang mudahdan murah serta penggunaan peralatannya cukupsederhana. Untuk memperoleh besi tuang kelabusebagai dasarnya digunakan besi kasar kelabu. Besikasar kelabu mempunyai kadar silisium tinggi (0,5hingga 1,5 %) dan kadar mangan yang rendah. Olehkarena itu pembentukan zat arang bebas meningkat.Besi tuang kelabu setelah pendinginan mengandunggrafit, grafit muncul sebagai pelat-pelat tipis dalambesi tuang. Pelat-pelat tipis inilah yang kita sebutdengan lamel. Dan lamel inilah yang sifatnya getas(mudah retak atau pecah) jika kena pukulan impak(pukulan tiba-tiba) maupun beban lentur, akibat darigrafit atau lamel.


Besi Cor PutihBesi cor putih banyak digunakan untuk

pembuatan suku cadang yang tahan gesekankarena jumlah karbida yang besar 30% (volume)tahan terhadap kikisan. Grafit berbentuk gum-palan dalam logam padat. Grafit ini tidak memilikitepi-tepi yang tajam seperti serpih grafit. Memilikikeuletan tertentu dan lebih mampu tempa.

Besi Cor Mampu TempaDibuat dari besi cor putih yang dimasuk-

kan ke dalam tanur dalam waktu yang lama.Struktur sementit dari besi cor putih berubahmenjadi ferit atau perlit dari karbon yang tertem-per mengendap. Besi cor macam ini sangat baikkeuletannya dan perpanjangannya dibandingkandengan besi cor kelabu, lagi pula tidak cocokuntuk coran yang tipis dan kecil karena sebelumproses perlunakan keuletannya rendah.

METODOLOGI PENELITIANA. Diagram Alir Penelitian

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

B. Persiapan Benda UjiBesi cor merupakan material yang sangat

keras, oleh karena itu dalam proses pemotongan-nya dilakukan dengan cara dipukul denganmenggunakan palu. Setelah material ini pecahkemudian diambil yang kecil untuk dilakukanpengujian struktur mikro dan kekerasan.

Agar dapat mempermudah dalam prosespengujian maka material tersebut di mountingterlebih dahulu. Adapun maksud dari mountingini adalah supaya benda uji dapat diletakkan padamesin uji dengan benar tanpa adanya pergeseranyang mengakibatkan kesalahan dalam pengujian.

Penghalusan Permukaan dan PemolesanSpesimen yang sudah di mounting

kemudian dilakukan penghalusan pada permu-kaannya dengan menggunakan ampelas yangpaling kasar sampai pada yang halus dengannomor 120, 180, 400, 600, 1000.

Selama proses pengampelasan dilakukanpendinginan dengan menggunakan air secaraterus menerus agar tidak menimbulkan panas danpermukaan benda uji lebih rata dan halus.

Proses pemolesan ini bertujuan untuk meng-hilangkan bekas pemakanan akibat proses peng-ampelasan. Pemolesan dilakukan berulang-ulanguntuk mendapatkan permukaan yang halus danmengkilat sampai tak ada goresan sehingga struk-tur benda uji semakin jelas dibawah mikroskop.

PengetsaanProses pengetsaan dilakukan hanya pada

benda uji yang akan dilihat struktur mikronya.Bahan etsa yang akan digunakan pada penelitianini adalah nitrid acid (HNO3) dan 15 ml air selama± 1 menit. Kemudian dipanaskan dengan meng-gunakan hair dryer. Maksud dari pengetsaan iniadalah untuk menghilangkan lapisan yang menutupipermukaan akibat proses sebelumnya sehinggadapat dilakukan pemotretan dibawah mikroskopdan struktur mikronya dapat terlihat dengan jelas.

C. Proses AnnealingAnnealing merupakan proses pemanasan

suatu bahan dengan jalan memanaskan bahansampai temperatur didaerah austenit, dibiarkan

Persiapan Benda Uji

Sambungan pipa bentuk T Poros

Annealinglaboratorium

Annealingpabrik

Spesimenuji struktur

mikro

Spesimenuji kekerasan

Spesimenuji tarik

Spesimenuji tarik

Pemotongan Pemotongan Pembubutan Pembubutan

Uji tarikUji tarikPenghalusanPenghalusan

Pemolesan Pemolesan

Pengetsaan Ujikekerasan

Uji strukturmikro

Data hasil pengujian

Analisa dan pembahasan

Kesimpulan dan saran


beberapa saat tergantung dari besar kecilnya ba-han. Kemudian didinginkan didalam dapur itusendiri dengan menghentikan pemberian panassesuai dengan suhu kamar ± 27 o C. Proses anne-aling yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Annealing Pabrik

Gambar 2. Siklus Annealing Pabrik CV.ATMAJA JAYA

Keterangan: A : Penyalaan I, kompor yang di nyala-

kan 4 buah dan api diusahakan men-jadi gas.

A→ B : Suhu api tinggi 970 o C, waktu yangdiperlukan ± 24 jam dan diusahakangas api lebih cepat.

B→ C : Selama ± 20 jam suhu api dipertahan-kan dengan penurunan suhu ± 1 o Csampai 2 o C tiap jam hingga mencapai950 o C.

C→ D : Sesudah mencapai 950 o C, 4(empat) kompor dimatikan selama ±5 jam hingga suhu mencapai 760 o C.

D→ E : Setelah mencapai 760 o C dilakukanpenyalaan II dengan menggunakan 2(dua) kompor, suhu api dinaikkan778 o C setelah itu diturunkan lagi ± 5o C sampai 6 o C dalam tiap jam hinggamencapai 660 o C selama 20 jam.

E : Pada saat suhu sudah mencapai 660o

C, 2 (dua) kompor dimatikan.

2. Annealing LaboratoriumDalam proses annealing ini material

dimasukkan kedalam dapur dengan suhu kamar

mencapai 32 oC, setelah ± 1,5 jam suhumencapai 950 oC. Pada saat suhu mencapai 950oC ditahan selama 2 jam setelah itu dapurdimatikan selama 24 jam kemudian materialdiambil dengan suhu mencapai 180 oC.

Gambar 3. Siklus AnnealingLaboratorium D3 UGM

D. Pengujian TarikKekuatan tarik (ultimate tensile strength)

merupakan salah satu sifat penting suatu bahan.Uji tarik dapat dipakai untuk mengetahui bahanliat atau tidak dengan cara mengukur perpan-jangannnya.

Penelitian ini menggunakan mesin uji tarikuniversal.

E. Pengujian Struktur MikroPada pengujian metalografi ini bertujuan

untuk mengamati struktur mikro dari material besicor sambungan pipa (pipe fitting) setelah melaluiproses annealing. Struktur ini akan terlihat jelasapabila permukaan spesimen benar-benar rata,halus, mengkilap tanpa ada goresan danmengalami proses pengetsaan terlebih dahulu.Kemudian dicari fokus yang sesuai lalu dipotretdengan Microscope Olympus Photomicrogra-phic System.

F. Pengujian kekerasanDalam penelitian ini pengujian kekerasan

dilakukan dengan menggunakan uji kekerasanBrinell. Pengujian ini didasari pada kemampuanpermukaan untuk menerima beban penetratordari mesin uji kekerasan.

1000

0

200

400

600

800

B (970 oC)C (950 oC)

778 oCD (760 oC)

E (660 oC)

24 jam 20 jam

10 20 30 40 50 60 70 80

5 20 jam

Waktu (jam)

Tem

pera

tur (

o C)

1000

0

200

400

600

800

1,5

2 4 8 10 14 16 18

24 jam

Waktu (jam)Te

mpe

ratu

r (o C

)

6 12 20 22 24 26 28

32 oC2

950 oC


Alat yang digunakan adalah BrinellHardness Tester. Dipilihnya alat ini karena sangatcocok untuk material besi cor, disamping itu jugamudah dalam pengoperasiannya dan hasilkekerasannya secara langsung dapat dibaca.

Pada metode ini penetrator yang diguna-kan berupa bola baja berdiameter 2,5 mm seba-gai penekan. Beban yang digunakan dalampenelitian ini sebesar 187,5 kg/mm2 dengan lamapembebanan 15 detik.

Gambar 4. Lokasi Titik Spesimen UjiKekerasan

DATA DAN HASIL PENELITIAN1. Data dan Hasil Pengujian Struktur Mikro

Gambar 5. Struktur Mikro Sambungan PipaT untuk Daerah Gigi Pembesaran 200 x

Gambar 6. Struktur Mikro Sambungan PipaT untuk Daerah Gigi Pembesaran 500 x

Gambar 7. Sruktur Mikro Sambungan Pipa Tuntuk Daerah Tengah Pembesaran 200 x

Gambar 8. Struktur Mikro Sambungan Pipa Tuntuk Daerah Tengah Pembesaran 500x

2. Data dan hasil pengujian kekerasan

Tabel 1. Hasil Pengujian KekerasanSambungan Pipa T untuk Daerah Tengah

Tabel 2. Hasil Pengujian KekerasanSambungan Pipa T untuk Daerah Gigi

Sementit

Perlit

Sementit Perlit

Sementit

Perlit

Sementit

Perlit

No. Jarak

dari tepi (mm)

D (mm)

Harga kekerasan

(HBN) kg/mm2

Harga kekerasan rata-rata (kg/mm2)

1 acak 0,84 329

2 acak 0,85 321 325

No. Jarak

dari tepi (mm)

D (mm)

Harga kekerasan

(HBN) kg/mm2

Harga kekerasan rata-rata (kg/mm2)

1 acak 0,82 345

2 acak 0,81 354

3 acak 0,81 354

351


Gambar 9. Histogram Harga KekerasanSambungan Pipa T

3. Data dan hasil pengujian tarik

Tabel 3. Harga Kekuatan TarikAnnealing Pabrik

Tabel 4. Harga Kekuatan Tarik AnnealingLaboratorium

PEMBAHASAN1. Pengujian Struktur Mikro

Hasil foto struktur mikro pada sampel ujiterdapat struktur perlit dan sementit, dimanabagian tersebut yang mendominasi adalahsementit. Sifat sementit itu sendiri sangatkeras dan getas, serta sifat perlit ulet danbaik sekali ketahanan ausnya.

2. Pengujian KekerasanHasil pengujian kekerasan pada sampel ujiyang dilakukan adalah sebanyak 5 titik yaitu

2 titik untuk daerah tengah dan 3 titik untukdaerah gigi. Hal ini dilakukan agar data lebihakurat dan teliti. Hasil pengujian kekerasandengan metode Brinell pada besi cor putihuntuk produk sambungan pipa setelahmelalui proses annealing laboratoriumdiperoleh harga kekerasannya sebagaiberikut:a. Untuk daerah tengah harga kekerasan

pada bagian titik 1 dengan HBN 329dan titik 2 diperoleh HBN 321,sedangkan harga kekerasan rata-ratadari kedua titik yaitu HBN 325.

b. Untuk daerah gigi harga kekerasan padabagian titik 1 dengan HBN 345,sedangkan titik 2 dan 3 sama yaitu HBN354 dan untuk harga kekerasan rata-rata dari ketiga titik yaitu HBN 351.

3. Pengujian TarikDari hasil pengujian tarik untuk AnnealingPabrik Spesimen I didapatkan nilai kekuatantarik sebesar 321,617 N/mm2. Sedangkanuntuk Spesimen II sebesar 68,098 N/mm2.Dari hasil pengujian tarik untuk AnnealingLaboratorium Spesimen I didapatkan nilaikekuatan tarik sebesar 133,522 N/mm2.Sedangkan untuk Spesimen II sebesar184,163 N/mm2.

KESIMPULANBerdasarkan hasil data penelitian dan

analisa yang didapat maka dapat disimpulkansebagai berikut :

1. Dari pengamatan pada hasil pemotretanstruktur mikro dapat disimpulkan bahwastruktur mikronya terdiri dari perlit dansementit.

2. Nilai rata-rata kekerasan menurut metodeBrinell dari besi cor putih untuk produksambungan pipa (pipe fitting) dalam bentukT untuk daerah tengah sebesar 325 kg/mm2,sedangkan untuk daerah gigi sebesar 351kg/mm2.

3. Sebelum melakukan pengujian tarik,spesimen uji tarik di annealing terlebih

329

345354

321

354

280

320

360

GIGI TENGAH

Diameter (mm)

Har

ga k

eker

asan

H

BN

(k

g/m

m2 )

No. Beban

F (N)

Luas Penampang

Ao (mm2)

Tegangan Tarik σt

(N/mm2)

Regangan ε

( % )

1. 20450 63,585 321,617 14,68

2. 4330 63,585 68,098 4,34

No. Beban

F (N)

Luas Penampang

Ao (mm2)

Tegangan Tarik σt

(N/mm2)

Regangan ε

( % )

1. 8490 63,585 133,522 6,8

2. 11710 63,585 184,163 10,3


dahulu. Proses annealing yang dilakukanadalah annealing pabrik dan annealinglaboratorium. Dari hasil pengujian tarik makadapat diperoleh harga kekuatan tariknya.a. Annealing pabrik

Batang no. 1 diperoleh harga kekuatan ta-riknya sebesar 321,617 N/mm2 sedang-

kan untuk batang no. 2 harga kekuatantariknya sebesar 68,098 N/mm2.

b. Annealing laboratoriumBatang no. 1 diperoleh harga kekuatantariknya sebesar 133,522 N/mm2 untukbatang no. 2 harga kekuatan tariknyasebesar 184,163 N/mm2.

DAFTAR PUSTAKA

Martojo, W ; T. Joenoes, A., 2000, Peningkatan Kekuatan Mekanik dari Besi Cor NodularMelalui Paduan dan Proses Perlakuan Panas Austempering, ITB, Bandung

Santoso, A.J., 2003, Pengaruh Proses Annealing Terhadap Perubahan Struktur Mikro danKekerasan Sprocket Toyota Kijang, UMS, Surakarta

Supardi, E., 1999, Pengujian Logam, Cetakan ke-2, PT. Angkasa, Bandung

Surdia, T; Chijiwa, K., 2000, Teknik Pengecoran Logam, Cetakan ke-8, PT. Pradnya Paramita,Jakarta

Tri Murtopo, 2002 Pengaruh Proses Perlakuan Panas Pada Baja Tahan Karat ProduksiPengecoran Logam di Klaten, UMS, Surakarta

Van Vlack, L. H., 1992, Ilmu dan Teknologi Bahan, PT. Gelora Aksara Pratama, Jakarta

PENGARUH PENAMBAHAN PARTIKEL CHROMIUM …

Documents

Transcript of PENGARUH PENAMBAHAN PARTIKEL CHROMIUM …