STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS FRONT GEAR CHAIN HONDA ...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

SKRIPSI

STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS FRONT GEAR CHAIN HONDA

SUPRA X DAN FRONT GEAR CHAIN DAYANG SUPER X YANG

MENGALAMI HEAT TREATMENT

Oleh :

Mohammad Dandy Ismanto

K 2506044

Diajukan Untuk Mendapatkan Gelar Sarjana Pada Program Pendidikan Teknik

Mesin Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010


commit to user

ii

STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS FRONT GEAR CHAIN HONDA

SUPRA X DAN FRONT GEAR CHAIN DAYANG SUPER X YANG

MENGALAMI HEAT TREATMENT

Oleh :

MOHAMMAD DANDY ISMANTO

K 25 06 044

Skripsi

Ditulis dan diajukan untuk memenuhi syarat mendapatkan gelar Sarjana

Pendidikan Program Pendidikan Teknik Mesin

Jurusan Pendidikan Teknik Dan Kejuruan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010


commit to user

iii

PERSETUJUAN

Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji

Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

Persetujuan Pembimbing

Pembimbing I

Drs. Suhardi.HW, M.T

NIP.19460604 197501 1 001

Pembimbing II

Suharno,ST MT.

NIP. 19510209 197603 1 002


commit to user

iv

SURAT PERNYATAAN

Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam penulisan skripsi ini tidak

terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu

perguruan tinggi dan menurut sepengetahuan penulis juga tidak terdapat karya

atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara

tertulis mengacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta,11 Oktober 2010

Penulis,

MOHAMMAD DANDY ISMANTO

K 25 06 044


commit to user

v

PENGESAHAN

Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas

Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima

untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan.

Pada hari :

Tanggal :

Tim Penguji Skripsi :

Nama Terang Tanda Tangan

Ketua : Drs. C. Sudibyo, M.T. .....................

Sekretaris : Nyenyep Sriwardani, S.T, M.T. ........................

Anggota I : Drs. Suhardi, M.T. .....................

Anggota II : Suharno, S.T, M.T. ........................

Disahkan oleh

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dekan,

Prof. Dr. M. Furqon. Hidayatullah, M. Pd

NIP. 19600727 198702 1 001


commit to user

vi

ABSTRAK

Mohammad Dandy Ismanto. STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS FRONT

GEAR CHAIN HONDA SUPRA X DAN FRONT GEAR CHAIN DAYANG

SUPER X YANG MENGALAMI HEAT TREATMENT. Skripsi, Surakarta:

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan. Universitas Sebelas Maret, Oktober

2010.

Tujuan penelitian ini adalah untuk: (1) Menyelidiki karakteristik raw

material front gear chain Dayang Super X dan front gear chain Honda Supra X

yang meliputi komposisi kimia, struktur mikro dan kekerasan mikro dan makro.

(2) Mengetahui jenis perlakuan panas (heat treatment) yang dilakukan untuk

memperbaiki sifat fisis dan mekanis front gear chain Dayang Super X agar

mendekati nilai kekerasan raw material front gear chain Honda Supra X. (3)

Menyelidiki karakteristik front gear chain Dayang Super X yang telah mengalami

heat treatment.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah deskriptif dan

eksperimen. Data awal dideskripsikan dan dibandingkan antar variabelnya,

kemudian dilakukan eksperimen agar dihasilkan data yang mirip dengan

variabelnya. Dari variabelnya dianalisis dan dibandingkan yang didasari literature

agar didapatkan data yang tidak keluar dari teori. Data penelitian ini diperoleh dari

hasil pengujian komposisi bahan, foto stuktur mikro, pengujian kekerasan makro

dan kekerasan mikro dari sebelum heat treatment dan sesudah heat treatment.

Penelitian ini termasuk dalam jenis penelitian kuantitatif yang menghasilkan data

yang berupa angka-angka. Sampel penelitian ini adalah sebuah front gear chain

Honda Supra X dan front gear chain Dayang Super X yang keduanya identik

sama bentuk dan ukuran dengan mata gear 14.

Hasil uji komposisi menunjukkan bahwa front gear chain Honda Supra

X memiliki kandungan carbon yang tinggi yang mencapai 0,77 % wt dan

termasuk dalam baja AISI 1075 karena memiliki kandungan C 0,70 – 0,80 %, Mn

0,40- 0,70 %, P max 0,040 %, S max 0,050 %. Untuk hasil komposisi front gear

chain Dayang Super X memiiki kandungan karbon yang rendah yang mencapai

0,244 % wt dan termasuk dalam baja AISI 1023 karena memiliki kandungan 0,19

− 0,25 % C, 0,30 − 0,6 % Mn, 0,040 % P max, 0,050 % S max. Hasil pengamatan


commit to user

vii

foto struktur mikro dari raw material front gear chain Honda Supra X dan

Dayang Super X menunjukkan gear tersebut memiiki nilai 3 daerah yang

berlainan yang dimulai dari daerah ujung, daerah transisi, dan daerah tengah. Pada

raw material Honda Supra X terlihat martensit yang tersebar rata pada seluruh

permukaan gear, namun martensit yang terdapat pada daerah ujung. Untuk raw

material front gear chain Dayang Super X juga memiliki 3 daerah yaitu ujung,

transisi dan tengah, namun untuk struktur yang timbul terlihat jelas pada daerah

ujung yang hanya memiliki martensit yang paling padat daripada daerah transisi

dan tengah yang terlihat sebagian besar pearlit dan ferrit. Hasil pengujian

kekerasan makro dan mikro juga terlihat raw material front gear chain Honda

Supra X memiiki kekerasan yang tinggi. Selain itu juga timbul distribusi

kekerasan, untuk kekerasan makro maksimal pada front gear chain Honda Supra

X yaitu 79,9 HRA dan terendah yaitu 73,1 HRA. Kekerasan makro raw material

front gear chain Dayang Super X memiliki nilai kekerasan terbesar yaitu 71,9

HRA dan terendah yaitu 52,8 HRA. Untuk kekerasan mikro front gear chain

Honda Supra X yang paling tinggi yaitu 645,0 VHN dan terendah yaitu 515,8

VHN. Kekerasan mikro front gear chain Dayang Super X terbesar yaitu 486,7

VHN dan terendah 344,7 VHN. Heat treatment yang dilakukan pada front gear

chain Dayang Super X adalah hardening dengan quenching air garam 10 % untuk

menghasilkan kekerasan maksimal dengan holding time efektif 5,10 dan 15 menit.

Kekerasan makro dan mikro yang paling keras dihasilkan adalah hasil holding

time 10 menit dan dihasilkan kekerasan maksimal makro yaitu sebesar 73,5 HRA

dan terendah yaitu 69,8 HRA. Untuk kekerasan mikro terbesar yaitu senilai 425,2

VHN dan terendah senilai 378,1 VHN. Hasil struktur mikro terlihat dengan

variasi hoding time 10 menit juga memiliki struktur yang paling baik yaitu telah

menghilangkan daerah transisi sehingga antara daerah ujung dan daerah tengah

memiliki kandungan martensit yang banyak dan relatif homogen dari pada variasi

holding time lainya.


commit to user

viii

MOTTO

Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan (al inssyiroh:6)

Dimana ada niat dan usaha pasti ada jalan (Penulis)

Jalani hidup ini dengan ikhlas dan bersyukur insya Allah hati menjadi lapang dan

tenang (Penulis)

Sukses berawal dari mimpi, namun mimpilah sebanyak 1 kali dan pegang mimpi

itu lalu lakukanlah usaha beberapa kali, karena mimpi yang terus menerus

membuat kita menjadi seorang pemimpi yang hanya berangan-angan didalam

fantasi kita. (Penulis)


commit to user

ix

PERSEMBAHAN

Dengan mengucap puji syukur kehadirat Allah SWT, dengan segala

kerendahan hati, karya ini kupersembahkan kepada:

1. Ibunda dan Ayahanda tercinta yang senantiasa membimbingku dan

selalu mengiringiku dengan do’a dan kasih sayang.

2. Adik-adikku yang selalu memberikan dorongan dan semangat.

3. Zanita yang selalu memberi bimbingan dalam segala hal.

4. Bapak Drs. Suhardi. M,T dan Suharno, ST,M.T yang dengan sabar

selalu membimbing skripsi ini.

5. Bapak Ir. Husin Bugis,Msi yang selalu memberi bimbingan dan

kamudahan dari awal hingga akhir kuliah.

6. Keluarga besar PTM PTK FKIP UNS

7. Semua pihak yang telah membantu selesainya skripsi ini.


commit to user

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat ALLAH SWT, Tuhan Yang

Maha Esa, karena atas rahmat, hidayah dan inayahnya-Nya, skripsi ini akhirnya

dapat diselesaikan, untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar

Sarjana Pendidikan.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini menghadapi

hambatan dan kesulitan. Namun dengan bantuan berbagai pihak, hambatan dan

kesulitan tersebut dapat teratasi. Oleh karena itu penulis menyampaikan terima

kasih kepada pihak-pihak yang dengan sepenuh hati memberi bantuan, dorongan,

motivasi, bimbingan dan pengarahan sehingga penyusunan skripsi ini dapat

terselesaikan. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada :

1. Bapak Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan UNS beserta seluruh

stafnya.

2. Bapak Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan FKIP UNS

3. Bapak Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin.

4. Bapak Drs. Suhardi, M.T selaku Koordinator Skripsi bidang teknik (produksi)

dan Pembimbing I.

5. Bapak Suharno S.T,M.T selaku Pembimbing II.

6. Bapak Ir. Husin Bugis,M.Si selaku Pembimbing Akademik.

7. Segenap dosen Program Studi Pendidikan Teknik Mesin.

8. Segenap karyawan Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan FKIP UNS.

9. Ibu, Ayah dan keluargaku tercinta yang telah memberikan sumbangan besar

baik moril maupun materiil.

10. Zanita yang telah memberikan semangat dan bimbingan dalam segala hal.

11. Gama, Arif, Jokowi, Nanang, Steve dan Panji yang sudah memberikan

bantuan semangat persahabatan di Solo.

12. Teman-teman seperjuangan di Program Studi Pendidikan Teknik Mesin (06’)

13. Kepada seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat penulis

sebutkan satu per satu. Terima kasih atas dukungan dan kerjasamanya.


commit to user

xi

Menyadari bahwa terbatasnya ilmu pengetahuan yang dimiliki

menyebabkan kurang sempurnanya penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu,

diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca demi

kesempurnaan skripsi ini. Harapan penulis semoga skripsi ini dapat bermanfaat.

Surakarta, Oktober 2010

Penulis


commit to user

xii

DAFTAR ISI

Halaman

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

HALAMAN PENGAJUAN .................................................................................. ii

HALAMAN PERSETUJUAN .............................................................................. iii

HALAMAN SURAT PERNYATAAN ................................................................ iv

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... v

HALAMAN ABSTRAK ....................................................................................... vi

HALAMAN MOTTO ........................................................................................... viii

HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................... ix

KATA PENGANTAR .......................................................................................... x

DAFTAR ISI ....................................................................................................... xii

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

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

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

DOKUMENTASI PENELITIAN ......................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1

A. Latar Belakang Masalah ...................................................................... 1

B. Identifikasi Masalah ............................................................................ 4

C. Pembatasan Masalah ............................................................................ 5

D. Perumusan Masalah ............................................................................. 5

E. Tujuan Penelitian ................................................................................. 5

F. Manfaat Penelitian ................................................................................ 6

BAB II LANDASAN TEORI .............................................................................. 7

A. Tinjauan Pustaka .................................................................................. 7

1. Roda Gigi Rantai Depan (Front Gear Chain / Sproket) ................. 7

2. Baja ................................................................................................ 9

3. Perlakuan Panas (Heat Treatment) ................................................ 14

4. Kekerasan Bahan ........................................................................... 26

5. Pengujian Struktur mikro ............................................................... 30

6. Penelitian yang relevan ................................................................... 32


commit to user

xiii

B. Kerangka Pemikiran ............................................................................ 33

C. Hipotesis Penelitian ............................................................................. 34

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................. 35

A. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................................. 35

1. Tempat Penelitian ................................................................................. 35

2. Waktu Penelitian................................................................................... 35

B. Metode Penelitian ..................................................................................... 35

C. Populasi dan Sampel ................................................................................ 36

D. Teknik Pengumpulan Data ....................................................................... 37

1. Sumber Data ......................................................................................... 37

2. Pelaksanaan Eksperimen ...................................................................... 37

3. Desain Penelitian .................................................................................. 38

E. Teknik Analisis Data ................................................................................ 47

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................. 49

A. Hasil dan Pembahsan Raw Material ......................................................... 49

1. Hasil Uji Komposisi ............................................................................ 49

2. Hasil Uji Struktur Mikro Raw Material ............................................... 54

3. Hasil Pengujian Kekerasan Makro dan Mikro Raw Material .............. 57

B. Pembahasan Hasil Hardening Quenching Air Garam 10% ...................... 64

1. Hasil Uji kekerasan Hardening Quenching air garam 10% .................. 64

2. Hasil dan Pembahasan Foto Struktur Mikro Hasil Hardening ............. 71

3. Hasil Hardening Quenching Air Garam 10% Holding time 10 Menit . 73

4. Hasil Hardening Quenching Air Garam 10% Holding time 15 Menit . 74

BAB V PENUTUP ............................................................................................... 75

A. Kesimpulan .............................................................................................. 75

B. Implikasi ................................................................................................... 77

1. Implikasi Teoritis ................................................................................. 78

2. Implikasi Praktis ................................................................................... 78

C. Saran ....................................................................................................... 79

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 80

LAMPIRAN ....................................................................................................... 81


commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Macam-Macam Roda Gigi. ........................................................ 9

Gambar 2. Roda Gigi Rantai. ...................................................................... 9

Gambar 3. Tampak Struktur Baja Zat Arang. .............................................. 11

Gambar 4. Tiga Bentuk Utama Sel Satuan Dari Sistem Kristal Logam ...... 15

Gambar 5. Diagaram Fasa Besi – Karbon. .................................................. 16

Gambar 6. struktur Martensit hasil quenching dengan air pada baja paduan

rendah .......................................................................................... 17

Gambar 7. Perubahan Struktur Mikro Pada Proses Pengerasan .................. 19

Gambar 8. Digaram TTT (Kurva-S). ............................................................ 21

Gambar 9. Alat Uji Kekerasan Rockwell. ................................................... 27

Gambar 10. Pengujian Kekerasan Rockwell. ................................................ 29

Gambar 11. Pemeriksaan Benda Uji Dengan Mikroskop Metalurgi. ............. 30

Gambar 12. Desain Penelitian. ...................................................................... 36

Gambar 13. Lokasi Pengambilan Sample. ..................................................... 37

Gambar 14. Pemotongan Spesimen Dayang Super X Persiapan Heat

Treatment. ................................................................................... 38

Gambar 15. Spesimen front gear chain Honda Supra X dan Dayang Super

X Uji Komposisi Kimia. ............................................................ 38

Gambar 16. Spesimen Uji Kekerasan Mikro Vickers dan Uji Stuktur

Mikro. ........................................................................................ 39

Gambar 17. Spesimen Uji Kekerasan Makro Rocwell. ................................. 40

Gambar 18. Mesin Uji Kekerasan. ................................................................ 42

Gambar 19. Mesin Struktur Mikro. ............................................................... 43

Gambar 20. Hasil Foto Struktur Mikro front gear chain Honda Supra X dan

Dayang Super X dengan Perbesaran 200 x ................................. . 55

Gambar 21. Lokasi Pengambilan Sample. ..................................................... 57

Gambar 22. Grafik Kekerasan Makro Raw Material Front Gear Chain

Honda Supra X dan Dayang Super X. ...................................... 60


commit to user

xv

Gambar 23. Grafik Kekerasan Makro Raw Material Front Gear Chain

Honda Supra X dan Dayang Super X ....................................... 61

Gambar 24. Grafik Pengujian Kekerasan Makro Raw Material Front Gear

Chain Honda Supra X, Dayang Super X dan Front Gear Chain

Dayang Super X yang Mengalami Hardening dengan Holding

Time 5, 10, 15 Menit dengan Quenching Air Garam 10%. ........ 65

Gambar 25. Grafik Pengujian Kekerasan Mikro Raw Material Front Gear

Chain Honda Supra X, Dayang Super X dan Front Gear Chain

Dayang Super X yang Mengalami Hardening dengan Holding

Time 5, 10, 15 Menit dengan Quenching Air Garam 10%. ........ 67

Gambar 26. Foto Struktur mikro front gear chain Dayang Super X Hasil

Hardening Quenching Air Garam 10 % dengan Holding Time

5 Menit dan Perbesaran 200 X. .................................................. 71


Hardening Quenching Air Garam 10 % Dengan Holding Time

10 Menit dan Perbesaran 200 X. ............................................... 73

Gambar 28. Foto Struktur Mikro Front Gear Chain Dayang Super X Hasil

Hardening Quenching Air Garam 10 % dengan Holding Time

15 Menit dan Perbesaran 200 X. ................................................ 74


commit to user

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Klasifikasi Roda Gigi. .................................................................. 8

Tabel 2. Hubungan Jumlah Carbon dengan Persen Martensite. ................. 12

Tabel 3. Beban, Indentor dan Skala Kekerasan. ......................................... 27

Tabel 4. Skala Kekerasan dan Pemakaiannya. .......................................... 28

Tabel 5. Hasil Pengujian Komposisi Kimia Front Gear Chain. ................ 47

Tabel 6. Daerah Lokasi Pengamatan Struktur Mikro Front Gear Chain .... 54

Tabel 7. Hasil Pengujian Kekerasan Makro Raw Material Front Gear

Chain Honda Supra X. ................................................................. 58

Tabel 8. Hasil Pengujian Kekerasan Makro Raw Material Front Gear

Chain Dayang Super X. ............................................................... 59

Tabel 9. Nilai Kekerasan Mikro Vickers Raw Material Front Gear Chain

Honda Supra X. ............................................................................ 59

Tabel 10. Nilai Kekerasan Mikro Vickers Raw Material Front Gear Chain

Dayang Super X. .......................................................................... 60

Tabel 11. Pengujian Kekerasan Makro Raw Material Front Gear Chain

Honda Supra X, Dayang Super X dan Front Gear Chain Dayang

Super X yang Mengalami Hardening Dengan Holding Time 5,

10, 15 Menit dengan Quenching Air Garam 10%. ....................... 64

Tabel 12. Pengujian Kekerasan Mikro Front Gear Chain Dayang Super X

yang Mengalami Hardening dengan Holding Time 5 Menit

dengan Quenching Air Garam 10%. ............................................ 65



dengan Quenching Air Garam 10%. ............................................. 66



dengan Quenching Air Garam 10%. ............................................ 66


commit to user

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Lamp 1. Hasil Pengujian komposisi kimia Honda Super X ............................ 83

Lamp 2. Hasil Pengujian Komposisi kimia Dayang Super X .......................... 85

Lamp 3. Standart spesification for SAE-AISI system of designations ............ 87

Lamp 3. Hasil pengujian kekerasan makro Honda .......................................... 89

Lamp 4. Hasil pengujian kekerasan makro Dayang......................................... 90

Lamp 5. Hasil pengujian kekerasan mikro Honda ........................................... 91

Lamp 6. Hasil pengujian kekerasan mikro Dayang ......................................... 92

Lamp 7. Hasil pengujian kekerasan makro Dayang (dengan heat treatment).. 93

Lamp 8.Hasil pengujian kekerasan mikro Dayang heat treatment holding

time 5 menit ........................................................................................ 94

Lamp 6. Hasil pengujian kekerasan mikro Dayang heat treatment holding

time 10 menit ...................................................................................... 95

Lamp 7. Hasil pengujian kekerasan mikro Dayang heat treatment holding

time 15 menit ...................................................................................... 96

Lamp 8. Tabel conversi kekerasan ................................................................... 97

Lamp 6. Presensi Seminar Skripsi ................................................................... 98

Lamp 7. Surat Permohonan Ijin Menyusun Skripsi ......................................... 100

Lamp 8. Surat Keputusan Dekan FKIP UNS ................................................... 101

Lamp 9. Surat Ijin Research dari JPTK ........................................................... 102

Lamp 10. Surat Ijin Research di laboratorium POLMAN Klaten ................... 103

Lamp 11. Surat Ijin Research di laboratorium Tehnik Mesin D3 UGM

Yogyakarta ...................................................................................... 104

Lamp 12. Surat Ijin Research di laboratorium Material Fakultas Teknik

UNS ................................................................................................. 105

Lamp 13. Surat Ijin Research di laboratorium Pusat MIPA UNS ................... 106

Lamp 14. Surat Hasil Penelitian di laboratorium pusat MIPA UNS ............... 107


commit to user

xviii

DOKUMENTASI PENELITIAN

Halaman

Dok 1. Wire Cut Untuk Memotong Spesimen .............................................. 108

Dok 2. Spesimen Uji Setelah Pengujian Komposisi Kimia .......................... 108

Dok 3. Proses Resin Spesimen Uji Kekerasan dan Stuktur Mikro ............... 109

Dok 4. Mesin Poles ....................................................................................... 109

Dok 5. Proses Mengamplas Menggunakan Mesin Poles .............................. 110

Dok 6. Proses Etsa Specimen dengan HNO3 2,5% ....................................... 110

Dok 7. Proses Pengujian Foto Struktur Mikro Vickers ................................ 111

Dok 8. Proses Pengujian Kekerasan Mikro Vickers ..................................... 111

Dok 9. Proses Pengujian Makro Rockwell ................................................... 112

Dok 10. Mesin Furnace Suhu Maksimal 1300°C ........................................... 112

Dok 11. Pengambilan Spesimen Dalam Mesin Furnace Menggunakan

Pengaman .......................................................................................... 112

Dok 12. Pendingin Air Garam 6 Liter ............................................................. 113


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Perkembangan sains dan teknologi dewasa ini sangat berarti pada

kehidupan manusia. Di mana kehidupan manusia selalu berkembang dari waktu

ke waktu. Seiring dengan pesatnya perkembangan sains dan teknologi

penggunaan bahan logam menjadi suatu kebutuhan yang sangat vital, mulai dari

peralatan yang sederhana sampai pada peralatan yang canggih. Hampir semua

jenis peralatan yang digunakan, ternyata bahan logam mendominasi sebagai bahan

bakunya.

Baja, besi dan bahan-bahan lainya yang digunakan sebagai komponen

mesin atau suku cadang mesin membutuhkan proses pengolahan. Dalam proses

pengolahanya tersebut masih dituntut adanya suatu metode atau cara pengolahan

serta pengerjaanya agar dapat diperoleh kondisi bahan komponen yang dipandang

mampu memiliki sifat yang sesuai dengan pemakaianya.

Baja karbon banyak digunakan dalam bidang teknik maupun industri

terutama pada industri komponen mesin, karena harganya relatif murah, dan

mudah didapat pada pasaran. Dalam perdagangan baja karbon banyak digunakan

sebagai bahan perkakas, baut, poros, roda gigi, ragum, pegas, martil, landasan

tempa dan lain-lain.

Satu dari sekian komponen mesin yang menggunakan bahan baja karbon

adalah roda gigi. Roda gigi di dalam dunia industri mempunyai peranan yang

sangat penting. Selama ini banyak sekali pengembangan-pengembangan yang

dilakukan oleh para peneliti agar dalam pembuatan roda gigi menghasilkan roda

gigi yang baik, hal ini disebabkan dalam dunia industri banyak sekali roda gigi

yang rusak, aus, patah, dikarenakan roda gigi tersebut tidak kuat terhadap gesekan

dan tekanan yang dihasilkan saat dua roda gigi bersinggungan pada saat mesin

bekerja.

Sama dengan komponen mesin motor roda gigi juga mempunyai peran

yang sangat penting sebagai media pemindah gaya, baik gaya putar, atau gaya


commit to user

2

momen. Sebagai contoh yang nyata adalah roda gigi rantai depan atau (front gear

chain) yang ada pada motor. Roda gigi ini berfungsi sebagai poros perputaran

rantai yang menghubungkan antara mesin dan roda belakang. Kerja dari roda gigi

rantai depan ini sering sekali terjadi gesekan antara rantai dan gear sehingga

sangat memungkinkan kondisi gear yang mengalami keausan. Roda gigi ini

mempunyai peran yang penting dalam proses kinerja motor karena roda gigi yang

aus akan menyebabkan rantai motor tidak dapat berputar secara maksimum atau

mengalami gaya elastisitas yang tinggi sehingga menimbulkan kerugian efisiensi.

Berkurangnya umur gear sering terjadi pada motor yang menggunakan

rantai, yang saat ini banyak digunakan oleh produk-produk motor yang beredar di

Indonesia khususnya yaitu motor produk Jepang dan China. Motor China dikenal

mempunyai harga yang sangat murah bahkan mencapai 50% dari harga motor

produk Jepang, bahkan tidak sedikit pula orang yang memakai produk China.

Selain dianggap murah, juga motor produk China ini banyak yang meniru produk

Jepang yang notabene mempunyai nama yang lebih terkenal di Indonesia. Contoh

yang lebih konkrit adalah Dayang Super X yang mirip dengan Honda Supra X

baik mesin dan kapasitas silindernya. Harga motor Dayang Super X yang

memiliki kapasitas silinder sama dengan Honda Supra X memiliki harga Rp

7.700.000 (Price list Dayang, 2010). Sedang untuk harga motor Honda Supra X

memiliki harga Rp 10.000.000 – Rp 11.000.000 pada tahun 2005 dan untuk harga

bekasnya pada tahun 2010 mencapai Rp 5.000.000 – Rp 6.500.000

(www.kaskus.us). Hal ini patut dipertanyakan kualitas yang ada pada produk

China baik komposisi bahan maupun tingkat kekerasanya. Menurut tingkat

kualitas dari komponen mesin yang ada serta pandangan masyarakat, bahwa

motor produk Jepang mempunyai kualitas yang lebih baik daripada motor produk

Cina. Menurut pengamatan peneliti saat ini pada tahun 2010, banyak konsumen

produk China yang mengganti sparepart motornya dengan produk jepang

khususnya adalah front gear chain selain mudah didapatkan juga sparepart produk

Jepang dikenal awet.

Komponen-komponen mesin seperti poros, roda gigi, dan lain-lain

memerlukan persyaratan konstruksi yang kuat, keras, ulet dan juga tahan aus serta


commit to user

3

memiliki nilai rapuh yang rendah. Untuk itu perlu adanya perbaikan atau diubah

sifat mekanis pada front gear chain motor produk China yaitu khususnya pada

motor Dayang Super X yang memiliki kualitas kurang daripada motor produk

Jepang Honda Supra X dimata masyarakat Indonesia.

Satu dari sekian sifat-sifat baja yang paling penting ialah kekuatanya,

selain harus mempunyai ketahanan terhadap gesekan yang baik, maka baja

dituntut untuk memunyai kekerasan yang cukup tinggi, namun jika baja memiliki

nilai kekerasan yang terlalu tingi maka akan memiliki sifat kerapuhan pula. Sifat-

sifat yang dapat dilihat dari baja adalah sifat fisis dan mekanis, dimana sifat fisis

dari elemen bahan teknik adalah berat atom, berat jenis, titik cair/leleh, titik didih,

panas, spesifik, daya hantar panas, tahanan listrik, ketahanan erosi, struktur mikro

dan komposisi bahan. Selain itu sifat mekanis terdiri dari kemampuan bahan

untuk menahan beban.

Untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis dari baja maka perlu melalui

suatu tahap heat tratment atau perlakuan panas. Tahap heat treatment memiliki

banyak macam antara lain Perlakuan Panas Mekanik yang meliputi Pengerasan

(hardening), Pemijaran dingin (annealing), Penyepuhan (tempering), Penormalan

(normalizing) dan Pengerasan dengan kimia (carburizing, nitriding dan

cyaniding)

Dari bermacam-macam tahap heat treatment di atas yang

memungkinkan untuk dilakukan dalam perbaikan sifat mekanisnya pada front

gear chain Dayang Super X adalah hardening dan annealing. Karena nantinya

dari perbaikan sifat front gear chain Dayang Super X akan didapatkan nilai

kekerasan yang mendekati nilai kekerasan front gear chain Honda Supra X.

Proses hardening adalah untuk memperbaiki dan meningkatkan salah

satu sifat mekanis bahan yang cukup penting yaitu kekerasan. Proses hardening

dilakukan untuk mencapai kekerasan yang maksimal, terdapat beberapa faktor

yang mempengaruhi yaitu : kandungan karbon, suhu pemanasan, waktu

penahanan dan laju pendinginan yang digunakan.

Tidak beda jauh dengan proses hardening, proses annealing juga

memiliki beberapa faktor yang mempengaruhi yaitu : kandungan karbon, suhu


commit to user

4

pemanasan, waktu penahanan, serta laju pendingin yang digunakan. Proses

anneling atau melunakkan baja adalah proses pemanasan baja di atas temperatur

kritis selanjutnya dibiarkan beberapa lama sampai temperatur merata disusul

dengan pendinginan secara perlahan-lahan sambil dijaga agar temperatur bagian

luar dan dalam kira-kira sama. Sehingga diperoleh struktur yang diinginkan

dengan menggunakan media pendingin udara.

Proses heat treatment ini sangat penting sekali dalam perbaikan sifat

baja front gear chain Dayang Super X baik sifat fisis maupun mekanis untuk

mendapatkan struktur mikro dan nilai kekerasan yang hampir mendekati

kekerasan front gear chain Honda Supra X. Pada dasarnya Komponen-komponen

mesin seperti poros, roda gigi, dan lain-lain memerlukan persyaratan konstruksi

yang kuat, keras, ulet dan juga tahan aus serta memiliki nilai rapuh yang rendah.

Berdasarkan uraian di atas maka perlu dilakukan penelitian dengan mengambil

judul : “Studi Sifat Fisis dan Mekanis Front Gear Chain Honda Supra X dan

Front Gear Chain Dayang Super X yang Mengalami Heat Treatment”.

B. Identifikasi Masalah

Penelitian ini dapat diidentifikasikan berbagai permasalahan yang timbul

berkaitan dengan latar belakang yang telah disebutkan, antara lain:

1. Semakin banyaknya variasi motor produk China yang bersaing dengan motor

produk jepang dengan cara meniru model dan spesifikasi mesin khsusnya

Dayang Super X yang mirip dengan Honda Supra X.

2. Harga yang murah pada motor produk China patut dipertanyakan kandungan

unsur logam yang dimiliki.

3. Banyak pemilik motor China yang mengganti sparepart nya dengan sparepart

motor produk Jepang khususnya pada front gear chain.

4. Perbaikan sifat mekanik baja khususnya front gear chain motor Dayang Super

X dapat dilakukan dengan cara heat treatment (hardening atau annealing).


commit to user

5

C. Pembatasan Masalah

Agar penelitian ini tidak menyimpang dari permasalahan yang diteliti.

Maka akan dibatasi permasalahanya pada:

1. Bahan penelitian adalah front gear chain Dayang Super X dan Honda Supra

X.

2. Dilakukan Perlakuan Panas atau heat treatment dengan suhu pemanasan,

holding time, dan laju pendinginan yang efektif pada front gear chain Dayang

Super X.

3. Sifat fisis yang dibatasi pada pengamatan visual foto struktur mikro dan

komposisi kimia.

4. Sifat mekanik yang dibatasi pada tingkat kekerasan.

D. Perumusan Masalah

Adapun masalah dalam penelitian ini dirumuskan sebagai berikut:

1. Bagaimanakah karakteristik front gear chain Dayang Super X dan front gear

chain Honda Supra X?

2. Jenis perlakuan panas apakah (heat treatment) yang dilakukan untuk


mendekati nilai kekerasan raw material front gear chain Honda Supra X?

3. Bagaimanakah karakteristik front gear chain Dayang Super X yang telah

mengalami heat treatment?

E. Tujuan Penelitian

Berdasarkan masalah yang telah dirumuskan, penelitian ini memiliki

tujuan yaitu:

1. Menyelidiki karakteristik front gear chain Dayang Super X dan front gear

chain Honda Supra X.

2. Mengetahui jenis perlakuan panas (heat treatment) yang dilakukan untuk


mendekati nilai kekerasan raw material front gear chain Honda Supra X.

3. Menyelidiki karakteristik front gear chain Dayang Super X yang telah

mengalami heat treatment.


commit to user

6

F. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan akan memberikan manfaat, sebagai berikut :

1. Manfaat Teoritis

a. Menambah Pengetahuan tentang kemajuan teknlogi di bidang metallurgi.

b. Sebagai bahan pustaka di lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta

khususnya di program Pendidikan Tehnik Mesin.

c. Sebagai bahan masukan atau referensi untuk penelitian selanjutnya.

2. Manfaat Praktis

a. Dapat menyelidiki secara langsung perbedaan kekerasan antara front gear

chain Dayang Super X sebelum mengalami proses heat treatment.

b. Memberikan informasi pada dunia industri khususnya produsen yang

memproduksi front gear chain Dayang Super X, tentang pentingnya nilai

kekerasan bagi umur pakai dari pada front gear chain.

c. Membantu dalam memperbaiki sifat mekanik sebagai usaha dalam

memperpanjang umur pakai front gear chain Dayang Super X.

d. Menumbuhkan motivasi bagi para peneliti metallurgy khususnya perlakuan

panas untuk mengoptimalkan penelitian-penelitian dibidang yang sama.


commit to user

7

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

1. Roda Gigi Rantai Depan (Front Gear Chain / Sproket)

Dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling

bersinggungan pada kelilingnya salah satu diputar maka yang lain akan ikut

berputar pula. Alat yang menggunakan cara kerja semacam ini untuk

mentransmisikan daya disebut roda gesek. Cara ini baik untuk meneruskan daya

kecil dengan putaran yang tidak perlu tepat. Guna mentransmisikan daya besar

dan putaran yang tepat tidak dapat dilakukan dengan roda gesek. Untuk ini, kedua

roda tersebut harus dibuat bergigi pada kelilingnya sehingga penerusan daya

dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Roda bergigi semacam

ini, yang dapat berbentuk silinder atau kerucut, disebut roda gigi (Sularso:1997).

Roda gigi adalah elemen mesin berbentuk gigi yang berfungsi sebagai

ramsmisi gerak putar dan daya dari komponen mesin satu ke lainnya. Efisiensinya

mendekati 98% sehingga roda gigi banyak dipakai untuk membuat transmisi

motor penggerak ke poros yang digerakan.

Salah satu roda gigi yang sering digunakan didalam trasmisi motor

adalah roda gigi rantai. Roda gigi rantai adalah roda gigi yang berhubungan

dengan rantai sebagai penghubung antara roda gigi lain. Setiap roda gigi yang

digunakan untuk memindahkan trasmisi selalu mengalami gesekan di setiap gigi

nya. Karena gaya gesekan inilah sering kali mengurangi efisiensi dari daya mesin.

Dilihat dari klasifikasi berdasar bentuk alur giginya maka roda gigi

rantai termasuk dalam bentuk roda gigi lurus. Namun karena roda gigi ini

dihubungkan dengan rantai yang memiliki ketebalan yang kecil maka roda gigi ini

dapat dihubungkan dengan rantai.


commit to user

8

Tabel 1. Klasifikasi Roda gigi (Sularso, 1997 : 212)

Letak Poros Roda gigi Keterangan

Roda gigi dengan

poros sejajar

Roda gigi Lurus, (a)

Roda gigi miring, (b)

Roda gigi miring ganda, (c)

(klasifikasi berdasar

atas bentuk alur gigi)

Roda gigi luar

Roda gigi dalam dan pinyon, (d)

Batang gigi dan pinyon, (e)

Arah putaran

berlawanan

Arah putaran sama

Gerakan lurus dan

berputar

Roda gigi dengan

poros

berpotongan

Roda gigi kerucut lurus (f)

Roda gigi kerucut spiral (g)

Roda gigi kerucut ZEROL

Roda gigi kerucut miring

Roda gigi kerucut miring ganda

(klasifikasi atas dasar

bentuk jalur gigi)

Roda gigi permukaan dengan poros

berpotongan (h)

(Roda gigi dengan

poros berpotongan

berbentuk istimewa)

Roda gigi dengan

poros silang

Roda gigi miring silang (i)

Batang gigi miring silang

Kontak titik gerakan

lurus dan berputar

Roda gigi cacing silindris, (j)

Roda gigi cacing selubung ganda

(globoid), (k)

Roda gigi cacing samping

Roda gigi hyperboloid

Roda gigi hypoid (l)

Roda gigi permukaan silang


commit to user

9

Gambar 1. Macam-macam roda gigi. Sularso (1997 : 213)

Gambar 2. Roda gigi rantai (http://hardiananto.wordpress.com)

2. Baja

Amstead (1997 : 49), baja adalah logam paduan antara unsur besi (Fe)

dengan karbon (C), kadar karbon dalam baja dapat mencapai 2% C. Di samping

kedua unsur dalam baja terdapat pula unsur-unsur dalam jumlah kecil seperti

mangan (Mn), silicon (Si), fosfor (P), belerang (S). Selain itu dapat mengandung

unsur-unsur paduan seperti khrom (Cr), nikel (Ni), wolfram (W), molibden (Mo)

dan sebagainya, bervariasi menurut kebutuhan.

http://hardiananto.wordpress.com/


commit to user

10

Baja merupakan bahan teknik yang memiliki banyak sifat, secara umum

sifat bahan dikelompokkan ke dalam tiga kelompok yaitu a. Sifat fisik yang

meliputi berat atom, berat jenis, ketahanan korosi, titik cair/leleh, titik didih,

panas, spesifik, daya hantar panas, tahanan listrik, ketahanan erosi dan sebagainya

namun sifat tersebut ditentukan oleh komposisi bahan dan struktur mikro, sebagai

contoh kadar cromium dapat memperbaiki sifat tahan terhadap korosi. b. Sifat

mekanik yang meliputi kekerasan, kekuatan, kekakuan, kerapuhan, keuletan,

modulus elastis dan sebagainya. c. Sifat teknologi yang meliputi mampu las,

mampu mesin, mampu cor dan sebagainya.

Baja mempunyai kekuatan tarik yang tinggi, antara 40 - 200 kg/mm2.

Disamping itu baja juga mempunyai sifat keras dan ulet. Dengan kombinasi sifat

tersebut baja mempunyai kekuatan yang cukup tinggi. Sifat-sifat baja dapat diatur

dengan cara pengaturan komposisi kimianya, terutama kadar karbonnya. Semakin

tinggi kadar karbon dalam baja, semakin tinggi kekuatannya serta kekerasannya,

sementara keuletannya berkurang. Di samping itu sifat-sifat baja dapat diatur

dengan rekayasa struktur mikro dengan melalui proses perlakuan panas (heat

treatment).

Aolis Schomentz, Karl Gruber (1985 : 40 ) untuk struktur baja yang

tidak dipadu bentuk utama kristalnya terdiri dari tiga bentuk utama kristal :

a. Ferrit, kristal besi murni (ferrum = Fe)

Ferrit merupakan bagian baja yang paling lunak. Ferrit murni tidak akan

cocok andaikata digunakan sebagai bahan untuk benda kerja yang menampung

beban, karena kekuatanya kecil (gambar 3a). ferrit hanya terdapat pada baja yang

memiliki kadar karbon kurang dari 0,8%

b. Karbid besi (Fe3C)

Merupakan suatu senyawa kimia antara besi (Fe) dan karbon (C). dengan

meningkatnya kandungan C, maka membesar pula kadar sementitnya. Sebagai

unsure terstruktur tersendiri dinamakan sementit. Struktur keras, hanya terdapat

pada baja dengan kadar karbon lebih dari 0,8%.


commit to user

11

c. Perlit

Adalah besi karbon yang berkristal lembut, terdiri dari ferrit dan

sementit.

Gambar 3. Tampak Struktur baja zat arang. (a) Ferrit…0,0% C ; (b) ferrit +

perlit…0,10% C; (c) Ferrit + Perlit … 0,16% C; (d) Ferrit + perlit …

0,45% C; (e) Ferrit + perlit … 0,60%; (f) Perlit lamillar … 0,85 % C;

(g) perlit + sementit … 1,1% C; (h) perlit + sementit … 1,5% C.(Alois

Schonmetz, Karl Gruber, 1985 : 40)

B.H. Amstead, Pilips F. Ostwald dan Myron L. Begeman (1997 : 51) Secara garis

besar baja dapat dikelompokkan menjadi beberapa kelompok yaitu:

a. Baja Karbon

Baja karbon adalah termasuk material logam ferro yang didefinisikan

sebagai paduan besi dan karbon dengan kadar karbon antara 0,08 - 2,0 %

(Wiryosumarto dan Okumura, 1985 : 89). Penggolongan baja karbon menurut

Smallman (1985 : 326), dibagi menjadi tiga macam, yaitu: baja karbon rendah (C

< 0,3 %), baja karbon menengah (0,30 - 0,70 %), dan baja karbon tinggi (0,7 < C

< 1,7 %). Sebagai unsur tambahan selain karbon, baja karbon mengandung unsur-

unsur (dalam jumlah kecil): mangan (Mn), silikon (Si), surfur (S), khrom (Cr) dan

sebagainya bervariasi menurut kebutuhan. Semakin tinggi kadar karbon dalam

baja karbon, semakin tinggi kekuatannya serta kekerasannya, akan tetapi keuletan

dan sifat mampu lasnya akan berkurang.


commit to user

12

Amstead (1997 : 51) Berdasarkan tinggi rendahnya prosentase karbon di

dalam baja, maka baja karbon dikelompokkan menjadi tiga tingkatan:

1) Baja karbon Rendah

Baja karbon rendah adalah baja yang memiliki kadar karbon < 0,30% C

yang sangat mudah ditempa dimesin. Penggunaannya 0,05 % - 0,20 % C

digunakan untuk automobile bodies, buildings, pipes, chains, rivets, screws, nails.

0,20 % - 0,30 % C digunakan untuk shafts, bolts, forgings, bridges, buildings

(M.Iqbal haqi, 2006 : 2).

2) Baja karbon sedang

Baja ini mengandung karbon antara 0,30% - 0,60 % C. Di dalam

perdaganga biasanya digunakan sebagai alat perkakas, baut. Poros engkol, roda

gigi, ragum, pegas, dan lain-lain.

3) Baja karbon tinggi

Baja ini mengandung karbon antara 0,70% -1,4 % C. Baja karbon ini

banyak digunakan untuk keperluan pembuatan alat konstruksi yang berhubungan

dengan panas yang tinggi atau dalam penggunaanya akan menerima dan

mengalami panas misalnya : landasan, palu, gergaji, pahat, kikir, bor, dan

sebagainya.

b. Baja Paduan

Baja paduan adalah material ferro yang mengandung unsur-unsur

paduan selain karbon seperti : nikel (Ni), khrom (Cr), molibden (Mo), mangan

(Mn), atau silisium (Si) yang berjumlah minimal 5 %. Elemen paduan

ditambahkan untuk menghambat laju dekomposisi austenit ke ferrit() dan

karbida (Ĉ) selama laku panas. Baja menjadi lebih keras (Van Vlack, 1983 : 386).

Menurut Schonmetz (1985), pengaruh unsur paduan dalam baja dapat

disebutkan sebagai berikut:

Silisium (Si) merupakan unsur paduan dalam jumlah kecil dalam semua

bahan besi dan jumlah besar pada jenis istimewa. Fungsinya adalah meningkatkan

kekuatan, kekerasan, ketahanan aus dan ketahanan terhadap panas dan karat,

forgeability, dan weldability.


commit to user

13

Mangan (Mn) seperti Si terkandung didalam semua bahan besi dan

dibutuhkan dalam jumlah besar pada jenis istimewa. Mn berperanan

meningkatkan kekuatan, kekerasan, kemampuan temper menyeluruh, ketahanan

aus, kekuatan pada pengerjaan dingin serta menurunkan kemampuan serpih.

Khrom (Cr) merupakan unsur terpenting untuk baja konstruksi dan baja

perkakas, baja tahan karat dan asam. Meningkatkan keuletan dan kekerasan,

kekuatan, batas rentang, ketahanan aus.kesudian diperkakas, kesudian temper

menyeluruh, ketahanan panas, kerak, karat dan asam. Menurunkan regangan

(dalam tingkat kecil).

Nikel (Ni) jika baja dan nikel dipadu maka akan mempunyai sifat : dapat

dilas, disolder, dapat dibentuk dengan baik dalam keadaan dingin dan panas, dapat

dipoles, dapat dimagnetisasi. Fungsi Ni meningkatkan : keuletan, kekuatan,

pengerasan menyeluruh, ketahanan karat, ketahanan listrik (kawat listrik) dan

menurunkan kecepatan pendinginan dan regangan panas (regangan terkecil

dimiliki baja invar dengan 36 % Ni).

Molybdenum (Mo) kebanyakan dipadu dengan baja dalam ikatan dengan

Cr, Ni, V. Meningkatkan kekuatan tarik, batas rentang, temperability, ketahanan

panas, dan batas kelelahan menurunkan regangan, kerapuhan pelunakan.

Vanadium (V) mempunyai sifat mirip Mo dalam baja, namun tanpa

mengurangi regangan. Meningkatkan kekuatan, batas rentang, keuletan, kekuatan

panas dan ketahanan lelah, suhu pijar dalam perlakuan panas. Menurunkan

kepekaan terhadap sengatan panas yang melewati batas pada perlakuan panas.

Wolfram (W) Unsur paduan penting untuk baja olah cepat. Mempunyai

titik lebur yang tinggi maka digunakan untuk kawat pijar dan logam keras.

Meningkatkan kekerasan, kekuatan, kekuatan panas menurunkan regangan

(sedikit).


commit to user

14

3. Perlakuan Panas (heat treatment)

Perlakuan panas adalah proses pada saat bahan dipanaskan hingga suhu

tertentu dan selanjutnya didinginkan dengan cara tertentu pula. (Bagyo Sucahyo,

1995: 192).

Perlakuan panas adalah suatu proses pemanasan dan pendinginan logam

dalam keadaan padat untuk mengubah sifat-sifat fisis dan mekanis logam tersebut.

Baja dapat dikeraskan sehingga tahan aus dan kemampuan memotong meningkat,

atau baja dapat dilunakkan untuk memudahkan pemesinan lebih lanjut. (B.H.

Amstead Philip F. Ostwald dan Myron L. Begeman, 1997: 135).

Perlakuan panas adalah suatu cara yang mengakibatkan perubahan

struktur bahan melalui penyolderan atau penyerapan panas: dalam pada itu bentuk

bahan tetap sama (kecuali perubahan akibat regangan panas) (Alois schonmetz,

1985:38).

Dapat disimpulkan bahwa perakuan panas adalah suatu cara untuk

meningkatkan sifat-sifat bahan agar lebih sempurna dengan cara memanaskan

bahan sampai suhu tertentu kemudian didinginkan dengan cara tertentu pula.

Maksud dan tujuan perlakuan panas tersebut meliputi:

a. Meningkatkan kekuatan dan kekerasan

b. Mengurangi tegangan

c. Melunakkan

d. Mengembalikan pada kondisi normal akibat pengaruh pengajaran sebelumnya.

e. Menghaluskan butir kristal yang akan berpengaruh terhadap keuletan bahan,

serta beberapa maksud yang lain.

Pada logam atom-atomnya tersusun teratur menurut suatu pola tertentu

dinamakan kristal. Pada umumnya kristal logam mempunyai susunan atom

tertentu, salah satu dari beberapa sistem kristal yang mungkin terjadi. Ada yang

kristalnya tersusun dari mutiplikasi bentuk sel satuan Body Centered Cubic

(BCC), Face cubic (FCC) dan Hexagonal Closed Pack (HCP) atau bentuk lain

(Gambar 4).


commit to user

15

Gambar 4. Tiga Bentuk Utama Sel Satuan Dari Sistem Kristal Logam (a). Body

Centered Cubic (b). Face Centered Cubic; (c). Hekxagonal Closed

Pack (B.H. Amstead, Phillip F. Ostwald, Myron L. Begeman, 1997:

20).

Struktur semua logam terdiri atas kristal-kristal butiran yang

bergandengan satu sama lain dalam wujud dan ukuran yang berlainan. Kristal-

kristal itu terdiri atas bagian-bagian terkecil dari suatu unsur atau atom-atom.

Tinggi rendahnya kadar karbon mempengaruhi tinggi rendahnya suhu

kritis (batas zona struktur logam) sehingga menyebabkan perubahan bentuk

Kristal.

Gambar 5. Diagaram Fasa Besi – Karbon (B.H. Amstead, Pilips F.

Ostwald dan Myron L. Begeman, 1989 : 140)


commit to user

16

Pada proses perlakuan panas diperlukan pengetahuan tentang

transformasi fasa, sehingga memungkinkan memperoleh sifat-sifat mekanik bahan

dengan mengubah struktur mikro baja. Struktur yang terdapat pada baja antara

lain adalah:

a. Ferrite

Ferrite mempuyai sel satuan Body Centered Cubic (BCC) yang hanya dapat

menampung unsur karbon maksimum 0,025% pada temperatur 723° C.

Ferrite menjadi getas pada temperatur rendah, dan merupakan struktur yang

paling lunak pada baja.

b. Pearlite

Pearlite adalah campuran ferrite dan cementite berlapis dalam suatu struktur

butir. Laju pendinginan lambat menghasilkan pearlite kasar dan laju

pendinginan cepat menghasilkan pearlite halus, bersifat keras dan lebih

tangguh.

c. Austenite

Austenite mempunyai sel satuan kubus pusat badan atau Face Centered Cubic

(FCC) yang mengandung unsur karbon maksimum hingga 1,7%. Fasa ini

hanya mungkin ada pada temperatur tinggi.

d. Martensite

Martensite merupakan fasa larutan padat lewat jenuh dari karbon dalam sel

satuan tetragonal pusat badan atau Body Centered Tetragonal (BCT). Makin

tinggi kejenuhan karbon maka semakin keras dan getas. Jika baja didinginkan

secara cepat dari fasa austenite, maka sel satuan FCC akan bertransformasi

secara cepat menjadi BCC. Pendinginan yang cepat ini menyebabkan unsur

karbon yang larut dalam BCC tidak sempat keluar (terperangkap) dan tetap

berada dalam sel satuan tersebut. Hal ini menyebabkan distorsi sel satuan

sehingga sel satuan BCC berubah menjadi BCT.


commit to user

17

Gambar 6. Struktur Martensit hasil quenching dengan air pada baja paduan

rendah (ASM hand book, 2004 : 1438)

e. Cementite

Cementite merupakan senyawa bersifat sangat keras yang mengandung 6,67%

karbon. Cementite sangat keras, tetapi bila bercampur dengan ferrite yang

lunak maka kekerasan keduanya menurun.

f. Ledeburite

Ledeburite merupakan campuran eutektik antara austenite dan cementite,

mengandung 4,3% karbon dan terbentuk pada suhu 1130° C.

Macam-macam Proses Heat treatment/ perlakuan panas menurut Suharno (2007 :

23) terbagi menjadi 2 yaitu perlakuan panas Mekanik dan Kimia.

a. Perlakuan Panas Mekanik

1) Pengerasan (hardening)

Pengerasan (hardening) adalah proses pemanasan baja sampai suhu di

daerah atau di atas daerah kritis disusul dengan pendinginan yang cepat (B.H.

Amstead, Pilips F. Ostwald dan Myron L. Begeman, 1997: 144)

Pengerasan adalah perlakuan panas terhadap baja dengan sasaran

meningkatkan kekerasan alami baja (Alois Schonmetz dan Karl Gruber, 1985:45).

Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa pengerasan adalah

suatu kegiatan yang bermaksud untuk meningkatkan kekerasan baja dengan cara

memanaskan baja tersebut sampai terbentuknya suatu larutan padat (austenit)


commit to user

18

yang terjadi akibat terurainya karbid besi menjadi besi dan zat arang kemudian

diikuti oleh proses pendinginan yang mendadak sehingga terbentuklah martensit.

Sebelum pelaksanaan pengerasan, maka jenis baja bahan asal benda

kerja, harus sudah dikenal. Bila kadar karbon diketahui, suhu pemanasanya dapat

dibaca dari diagram fasa besi-karbon (Gambar 5). Proses pengerasan bertujuan

untuk menambahkan kekerasan, kekuatan dan memperbaiki ketahanan baja dalam

pemakaian. Pengerasan dicapai dengan memanaskan baja hingga mencapai suhu

di atas suhu pengerasan kemudian didinginkan pada media pendingin yang

tersedia. Cara pemanasanya bertahap dan pada setiap penambahan. Suhu ditahan

selama beberapa menit sesuai dengan ukuran sampel, demikian seterusnya hingga

mencapai suhu di atas suhu pengerasan atau disebut suhu kritis (Gambar 5).

Baja dengan kadar karbon rendah sulit untuk dikeraskan. Dengan

meningkatnya kadar karbon sekitar 0,6 % kekerasan akan naik pula. Di atas

kenaikan harga karbon hanya sedikit pengaruhnya karena di atas suhu kritis baja

dalam keadaan anil terdiri dari perlit dan sementit yang bersifat keras. Baja yang

sebagian besar terdiri dari perlit dapat diubah menjadi baja yang keras (Suharno,

2007: 26). Sedang Amstead (1993 : 141), menyebutkan bahwa, bila sepotong

baja karbon rendah dipanaskan, tidak terjadi perubahan dalam ukuran butir sampai

titik Ac3, terjadi perubahan bentuk apabila samapai pada garis Ac3. Sedang

pendinginan yang cepat akan menghasilkan struktur yang kasar (keras).

Pemanasan yang lebih dari garis Ac3 mengakibatkan butir menjadi austenit

sehingga pendinginan akan menjadi lebih lama dan strukur yang timbul akan

menjadi lebih halus dan besar (lunak).

Benda dengan ukuran yang lebih besar umumnya akan menghasilkan

permukaan yang kurang keras meskipun kondisi perlakuan panas tetap sama. Hal

ini disebabkan terbatasnya panas yang dapat merambat ke permukaan. Oleh

karena itu kekerasan di dalam bagian benda akan lebih rendah daripada dib again

luar dan ada nilai batas tertentu. Namun air garam atau air akan menurunkan suhu

permukaan benda dengan cepat, yang diikuti penurunan suhu di dalam benda

tersebut sehingga diperoleh lapisan keras dengan ketebalan tertentu.


commit to user

19

Muh. Iqbal Haqi (2006 : 4), faktor-faktor yang mempengaruhi hasil

kekerasan pada perlakuan panas antara lain komposisi kimia yang mempengaruhi

suhu pemanasan, langkah perlakuan yang meliputi waktu tahan, dan media

pendinginan.

a) Suhu Pemanasan

Agar pemanasan pada proses pengerasan dapat berhasil yaitu mencapai

suhu austenisasi dengan baik yaitu di atas suhu kritis baja eutektik yaitu 723°C,

pemanasan menuju suhu pengerasan harus dilakukan secara bertahap (pemanasan

pendahuluan dan pemanasan akhir) agar tegangan pemanasan sedapat mungkin

tetap rendah. Suhu pemanasan ditentukan oleh kadar karbon dari sebuah baja

(gambar 5).

Pada pemanasan sebuah benda kerja, pertama-tama pojok yang menjulur

menjadi panas, kemudian pinggiran, setelah itu seragam sesuai dengan kenaikan

suhu yang tidak seragam itu sehingga timbul tegangan. Hal ini akan menjadi

semakin berbahaya, dengan semakin cepatnya pemanasan berlangsung. Benda

kerja yang besar dan suhu akhir yang tinggi memerlukan pelaksanaan beberapa

tahap dan di dalam setiap tahap membutuhkan cukup waktu untuk peralihan

panas.

Pemanasan akhir menuju suhu pengerasan harus berlangsung cepat

untuk mencegah rongga terak, penyerapan karbon permukaan dan pembentukan

butiran kasar. Juga di dalam daerah ini, kenaikan suhu sedapat mungkin harus

berlangsung merata kea rah inti. Penyebab paling sering terbentuknya rengatan

pengerasan karena pemanasan tidak merata pada benda yang dikeraskan.

Gambar 7. Perubahan Struktur Mikro Pada Proses Pengerasan (1). Struktur Awal;

(2). Struktur Austenit; (3) Struktur Martensit (Alois Schonmetz dan

Karl Gruber, 1985:46).


commit to user

20

b) Waktu tahan (holding time)

Maksud dari penahanan pada suhu penambahan tersebut yaitu supaya

panas dapat merata ke seluruh benda kerja. Pada benda kerja yang bentukya tidak

teratur, benda harus dipanaskan perlahan-lahan agar tidak mengalami distorsi atau

pun retak semakin besar potongan benda, maka semakin lama waktu yang

diperlukan untuk memperoleh hasil yang merata. Menurut M.Iqbal Haqi (2006: 5)

Baja karbon memiliki waktu tahan yang berbeda-beda tergantung dari jumlah

kadar karbonya maka holding time yang dimiliki baja karbon adalah:

1. Baja Konstruksi dari Baja Karbon dan Baja Paduan Rendah yang mengandung

karbida yang mudah larut, diperlukan holding time yang singkat, 5 - 15 menit

setelah mencapai temperatur pemanasannya dianggap sudah memadai.

2. Baja Konstruksi dari Baja Paduan Carbon Menengah Dianjurkan

menggunakan holding time 15 -25 menit, tidak tergantung ukuran benda kerja.

c) Pengejutan (Quenching).

Setelah benda kerja memperoleh suhu pengerasan yang merata hingga

intinya, maka benda kerja segera didinginkan dengan cepat dengan mencelupkan

ke dalam air, air garam, minyak atau bahan pendingin lainya sehingga atom-atom

karbon yang telah larut dalam austenit tidak sempat membentuk pearlit dan ferrit,

akibatnya austenit menjadi sangat keras yang disebut martensit. Suhu

pembentukan martensit akan makin rendah bila kandungan karbon tinggi. Namun

untuk pendinginan yang paling maksimal terletak pada air garam karena air garam

mampu membuat permukaan benda kerja tersebut akan mengikat zat arang dan

menjadi martensit (Bagyo sucahyo : 1993 : 195). Campuran air dan garam yang

paling efektif untuk pengerasan memiliki kadar 10 % Nacl (ASM Hand Book,

1991 : 222).

Untuk pengerasan baja karbon memiliki nilai kekerasan sendiri- sendiri

jika diklasifikasikan berdasarkan komposisinya dan dihubungkan dengan %

martensite yang dimilikinya. Menurut ASM hand book 1984 edition

mengklasifikasikan beberapa % karbon yang dihubungkan dengan nilai kekerasan

HRC dan jumlah persen martensite yang terkandung didalamnya.


commit to user

21

Tabel 2. Hubungan jumlah carbon dengan persen martensite. (ASM handbook,

1993 : 197)

Carbon,

%

Rockwell C hardness (HRC) with martensite contents of:

50% 80% 90% 95% 99%

0.18 31 35 37.5 39 43

0.23 34 37.5 40.5 42 46

0.28 36.5 40.5 43 44.5 49

0.33 39 43.5 46.5 48.5 52

0.43 44 48 51 53.5 57

0.48 46.5 52 54 57 60

Martensit mempunyai suatu struktur yang sangat halus seperti jarum. Di

samping itu, pelarutan unsure karbon dalam jumlah yang besar menyebabkan

terjadi perubahan lapisan kubusnya, serta mempunyai sifat sangat kuat dan keras,

tetapi rapuh. Pengerjaan baja untuk menghasilkan kondisi yang tidak seimbang

dapat dilakukan pengerjaanya dengan cara pengerasan (hardening) dan

penyepuhan (tepering).

Laju difusi pada saat pemanasan ditentukan oleh unsur paduan dan pada

saat pendinginan cepat austenit yang berbutir kasar akan mempunyai banyak

martensit.

Amstead (1993 : 141), fase kristal dan besarnya butir yang terjadi akan

membentuk sifat baja. Apabila ferrit dan sementit di dalam perlit berbutir besar,

maka baja tersebut makin lunak sebagai akibat pendinginan lambat. Sebaliknya

baja menjadi semakin keras apabila memiliki martensit yang diperoleh pada

pendinginan cepat.


commit to user

22

Untuk memahami macam-macam fase dan struktur kristal yang terjadi

pada saat pendinginan, dapat diamati dari diagram TTT berikut.

Gambar 8. Digaram TTT (Kurva-S) (Bagyo Sucahyo, 1995:197)

Fase austenit stabil berada di atas suhu 770°C. pada suhu yang lebih

rendah akan terbentuk martensit dan mulai suhu ini martensit sudah tidak

tergantung pada kecepatan pendinginan.

Pada kenyataanya laju pendinginan sangat mempengaruhi hasil proses

hardening, bahkan bila dibandingkan pengaruh pemanasan maka pengaruh laju

pendinginan lebih besar dan lebih nyata. Laju pendinginan yang cepat akan

menghasilkan logam dengan kekerasan yang lebih tinggi bila dibandingkan

dengan laju pendinginan yang lambat. Waktu yang dibutuhkan agar didapatkan

kekerasan maksimal adalah kurang dari satu menit. Laju pendinginan ini

dipengaruhi oleh viskositas atau kekentalan bahan pendinginan. Jika bahan

pendingin berupa cairan semakin rendah viskositasnya akan lebih mudah

menyerap panas sehingga laju pendinginan logam pada proses hardening akan

semakin cepat karena laju perpindahan kalor dari benda ke bahan pendingin lebih

besar. Berbeda dengan bahan pendingin dengan viskositas yang semakin tinggi

maka penyerapan panas juga akan semakin lambat sehingga pendinginan akan


commit to user

23

lambat atau bahkan bertahap. Laju pendinginan yang cepat akan menghasilkan

besi atau baja dengan kekerasan yang lebih tinggi.

2) Flame hardening

Flame hardening atau pengerasan dengan nyala api terbuka adalah

pemanasan yang disusul dengan pencelupan permukaan. Pemanasan dilakukan

dengan nyala oksi asetilen yang dibiarkan memanasi permukaan logam sampai

mencapai suhu kritis (Amstead, 1997:155). Cara ini sangat efektif untuk baja

dengan kandungan karbon cukup tinggi lebih dari 0,4 % C). Sebelum diperkeras

sebaiknya komponen dinormalising, sehingga didapat kulit dengan struktur

martensit (sedalam 4 mm) dan inti ferrite-pearlite yang ulet.

Dalam hal ini tempering juga diperlukan, dapat dengan nyala api ataupun dalam

dapur tempering. Baja-baja ini dipijarkan bebas tegangan dan ditemper keras

sebelum pengerasan. Permukaan yang akan dikeraskan dipanaskan sedemikian

cepat dengan sebuah pembakar acetylene-zat asam (1:1) atau pembakar gas

penerangan zat asam (1:0,6) sampai suhu pengerasan, sehingga akibat

kelembaman penghantaran panas, hanya lapisan atas saja yang terliput. Langsung

setelah ini dilakukan pengejutan dengan guyuran air tekanan yang mengikuti

pembakar sebelum panas meresap kedalam lapisan yang terletak lebih dalam lagi

3) Pelunakan (annealing)

Proses annealing adalah perlakuan panas pada bahan dimana bahan

tersebut dipanaskan pada temperatur tertentu, dan mendinginkannya dengan

lambat sampai temperatur ruangan (Amstead, 1997:150). Metode pendingin

dilakukan dengan mematikan furnace (furnace cooled). Tujuan dari proses

annealing adalah menghilangkan tegangan sisa dan menghindarkan terjadinya

retakan panas (Van vlack, 1983:437)

Semua temperatur pada annealing juga telah ditentukan berdasarkan

macam-macam annealing, untuk suhu pemanasan berdasarkan jumlah karbon

maka dapat dilihat di diagram fasa besi karbon (gambar 5).


commit to user

24

4) Normalizing

Normalizing adalah suatu proses pemanasan logam hingga mencapai

fase austenit yang kemudian diinginkan secara perlahan-lahan dalam media

pendingin udara. Hasil pendingin ini berupa perlit dan fertit namun hasilnya jauh

lebih mulus dari anneling. Prinsip dari proses normalizing adalah untuk

melunakkan logam. Tujuan dari normalisasi ini adalah untuk membentuk butir

halus dan seragam (Van Vlack, 1983:441).

5) Tempering

Proses tempering adalah pemanasan baja sampai temperatur sedikit di

bawah temperature kritis, kemudian didiamkan dalam tungku dan suhunya

dipertahankan sampai merata selama 15 menit. Selanjutnya didinginkan dalam

media pendingin. Jika kekerasan turun, maka kekuatan tarik turun pula. Dalamhal

ini keuletan dan ketangguhan baja akan meningkat. Meskipun proses ini akan

menghasilkan baja yang lebih lemah. Proses ini berbeda dengan anneling karena

dengan proses ini belum tentu memperoleh baja yang lunak, mungkin berupa

pengerasan dan ini tergantung oleh kadar karbon.

b. Perlakuan Panas Kimia

1) Karburizing / pengkarbonan

Karbonisasi atau carburizing adalah cara pengerasan dengan proses

penambahan unsur karbon pada permukaan baja karbon rendah, pemanasan

karbonisasi dilaksanakan pada suhu 850°– 950° C. Unsur karbon dapat diperoleh

dari arang kayu, arang tempurung kelapa atau suatu material yang mengandung

unsur karbon. Pengarbonan bertujuan memberikan kandungan karbon yang lebih

banyak pada bagian permukaan dibanding dengan dinding bagian dalam, sehingga

kekerasan pada permukaan lebih meningkat. Tebal lapisan yang dikarbonasikan

dalam lingkungan yang menyerahkan karbon tergantung dari waktu, dan suhu

karbonisasi. Menurut Suharno (2007 : 29) Untuk kedalaman penetrasai unsur C

pada permukaan baja adalah 0,5–2 mm dengan kadar karbon pada permukaan

tersebut 0,75 – 1,2 % Karbonisasi dapat dilakukan dengan tiga (3) cara, yaitu

Karbonisasi padat, Karbonisasi cair dan Karbonisasi gas.


commit to user

25

2) Nitriding

Nitriding atau nitrasi adalah suatu proses penambahan unsur nitrogen

pada permukaan baja. Proses nitriding menggunakan gas ammonia (NH3) pada

temperature 480-650°. (Suharno, 2007 : 29)

Atom nitrogen yang terbentuk akan bereaksi dengan besi pada permuaan

benda kerja. Baja hasil nitriding akan mempunyai ketahanan aus, ketahanan fatik,

dan ketahanan korosi dalam udara atau uap air yang lebih tinggi. Benda kerja

proses nitriding harus sudah dikerjakan dengan mesin sebaik mungkin tetapi

belum digerinda akhir. Keuntungan proses ini adalah tidak perlu dilakukan

pengejutan, tetapi sudah diperloeh kekerasan yang tinggi.

3) Cyaniding

Cyianiding merupakan proses penambahan unsur nitrogen dan karbon

pada permukaan baja. Kedalaman penetrasi nitrogen dan karon adalah 0,1 dan 0,2

mm (Suharno, 2007 : 30). Hasil proses ini adalah baja yang mempunyai

peningkatan kekerasan pada permukaan, ketahanan aus, batas fatik. Proses ini

sangat baik untuk benda kerja dengan ukuran kecil/medium, misalnya roda gigi,

piston, piston pin, poros kecil

Pada penelitian ini proses perlakuan panas yang digunakan adalah

hardening (pengerasan) atau annealing (pelunakan), karena jenis perlakuan ini

sering digunakan untuk melunakkan atau mengeraskan pada benda kerja

khususnya adalah baja karbon rendah. Proses perlakuan panas hardening

dilakukan apabila nilai kekerasan front gear chain dayang Super X lebih dibawah

daripada nilai kekerasan front gear chain Honda Supra X. sebaliknya apabila nilai

kekerasan front gear chain dayang Super X lebih besar dari pada pada front gear

chain Honda Supra X maka akan dilakukan proses perlakuan panas annealing.

Semua faktor yang mempengaruhi proses perlakuan panas diatas pada

baja karbon dapat ditentukan melalui literature.


commit to user

26

4. Kekerasan Bahan

Pengertian umum kekerasan ialah penolakan suatu bahan atau material

melawan desakan suatu bahan lain (Schonmetz dan Karl Gruber, 1990: 195).

Pengujian kekerasan adalah satu dari sekian banyak pengujian yang dipakai,

karena dapat dilaksanakan pada benda uji yang relatif kecil tanpa kesukaran

mengenai spesifikasi.

Ada beberapa cara untuk mengukur kekkerasan suatu material,

diantaranya adalah:

a. Pengujian Kekerasan Brinell (HB)

Pengujian kekerasan brinell adalah pengujian kekerasan material yang

dilakukan dengan menekankan sebuah bola baja atau logam yang sangat keras

kedalam permukaan licin benda uji dalam sebuah mesin uji dengan suatu tekanan

F (daN) yang dinaikan secara perlahan-lahan. (Schonmetz dan Karl Gruber, 1990:

195). Setelah beban dilepaskan, maka garis tengah d (mm) dampak tekan bola

yang terjadi diukur dibawah kaca pembesar atau mikroskop. Dengan pertolongan

besaran D, F dan d, kemudian dibaca kekerasan brinel HB dalam daN/mm2 dari

sebuah tabel.

b. Pengujian Kekerasan Vickers (HV)

Dalam pengujian kekerasan vickers peran sebagai badan pendesak

dimainkan oleh pucuk sebuah piramid intan yang bertekanan tanpa kejutan pada

segenap benda uji yang benar – benar rata dan polos. Beban normal: 3,5; 10; 30;

dan 60 daN, lama pembebanan 30 detik. Semakin tipis benda uji, maka semakin

kecil pula beban yang dipilih.

Dampak tekan yang berbentuk bujur sangkar tersebut didalam mesin uji

diperbesar dan ditampilkan dalam layar. Ukuran sisi – sisi miringnya dapat dibaca

dengan sebuah alat ukur halus dengan ketepatan 0,001 mm. dari nilai rata –

ratanya dan besar beban, dicari angka kekerasan dari tabel yang telah

distandarisasi dalam DIN 50.133 (Schonmetz, 1990: 197).


commit to user

27

c. Pengujian Kekerasan Rockwell (HR)

Pengujian kekerasan Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu

material dalam bentuk daya tahan material terhadap benda penguji yang berupa

bola baja ataupun kerucut diamon. Benda penguji tersebut ditekankan pada

permukaan material uji.

Pengujian kekerasan Rockwell cocok untuk semua material yang keras

maupun yang lunak penggunaannya sederhana dan penekanannya dapat leluasa.

(Tata Surdia dan Shinroku Saito, 1992: 31).

Cara Rockwell banyak digunakan karena dengan cepat dapat diketahui

kekerasan tanpa banyak mengukur dan menghitung seperti cara Brinell dan

Vickers, nilai kekerasan dapat langsung dibaca setalah pembebanan utama

dihilangkan, di mana beban awal masih menekan bahan tersebut (Edih Supardi,

1999: 68). Bentuk gambar dari alat uji kekerasan rockwell dapat dilihat pada

gambar 9.

Gambar 9. Alat Uji Kekerasan Rockwell (Engkos Koswara dan Hardi

Sudjana1999: 22)


commit to user

28

Tabel 3. Beban, Indentor dan Skala Kekerasan (Engkos Koswara dan Hardi

Sujana, 1999: 16) Simbol

Skala

Penekan Beban Skala Warna

Angka Awal Utama Jumlah

A

B

C

D

E

F

G

H

K

L

M

P

R

S

V

Kerucut intan 120

Bola baja 1.558 mm (1 / 16”)

Kerucut intan 120

Kerucut intan 120

Bola baja 3.175 mm (1 / 8”)

Bola baja 1.558 mm (1 / 16”)

Bola baja 1.558 mm (1 / 16”)

Bola baja 3.175 mm (1 / 8”)

Bola baja 3.175 mm (1 / 8”)

Bola baja 6.35 mm (1 / 4”)

Bola baja 6.35 mm (1 / 4”)

Bola baja 6.35 mm (1 / 4”)

Bola baja 12,7 mm (1 / 2”)

Bola baja 12,7 mm (1 / 2”)

Bola baja 12,7 mm (1 / 2”)

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

50

90

140

90

90

50

140

50

140

50

90

140

50

90

140

60

100

150

100

100

60

150

60

150

60

100

150

60

100

150

100

130

100

100

130

130

130

130

130

130

130

130

130

130

130

Hitam

Merah

Hitam

Hitam

Merah

Merah

Merah

Merah

Merah

Merah

Merah

Merah

Merah

Merah

Merah


commit to user

29

Tabel 4. Skala Kekerasan dan Pemakaiannya (Engkos Koswara dan Hardi Sujana,

1999: 17) Skala Pemakaian

A

B

C

D

E

F

G

H

K

L

M

P

R

S

V

Untuk carbida cementite, baja tipis dan baja dengan lapisan keras yang tipis.

Untuk paduan tembaga, baja lunak, paduan alumunium dan besi tempa.

Untuk baja, besi tuang keras, besi tempa perlitik, titanium, baja dengan lapisan keras

yang dalam, dan bahan-bahan lain yang lebih keras dari pada skala B-100

Untuk baja tipis, baja dengan lapisan keras yang sedang dan besi tempa perlitik.

Untuk besi tuang, paduan alumunium, magnesium dan logam-logam bantalan.

Untuk paduan tembaga yang dilunakkan dan plat lunak yang tipis.

Untuk besi tempa, paduan tembaga, nikel-seng, dan tembaga nikel.

Untuk alumunium, seng, dan timbal.

Untuk logam bantalan dan logam yang sanagat lunak lainnya atau bahan yang tipis.

Sama dengan skala K

Sama dengan skala K

Sama dengan skala K

Sama dengan skala K

Sama dengan skala K

Sama dengan skala K

Cara pengoperasian alat uji kekerasan Rockwell adalah sebagai berikut:

pertama-tama suatu beban pendahuluan dikenakan pada material uji, biasanya

dengan pembebanan uji sebesar 10 daN dan kemudian petunjuk jam ukur disetel

pada nol (gambar 10 b). Setelah itu, beban ditingkatkan menjadi 150 daN (beban

tambahan 140 daN) sehingga tercapai kedalaman pembenaman terbesar.

Kemudian beban tambahan 140 daN ditiadakan, namun beban awal 10 daN

dipertahankan (gambar 9 c, d).


commit to user

30

Gambar 10. Pengujian Kekerasan Rockwell

(Schonmetz, 1990:198).

5. Pengujian Sruktur Mikro

Struktur bahan dalam orde kecil sering disebut struktur mikro. Struktur

ini tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi dapat dilihat dengan

menggunakan alat pengamat struktur mikro diantaranya : mikroskop electron,

mikroskop field ion, mikroskop field emission, dan mikroskop sinar – X.

penelitian ini mengunakan mikroskop cahaya, adapun manfaat dari

pengamatan struktur mikro ini adalah:

1. Mempelajari hubungan antara sifat-sifat bahan dengan struktur dan cacat

pada bahan.

2. Memperkirakan sifat bahan jika hubungan tersebut sudah diketahui.

Persiapan yang harus dilakukan sebelum mengamati struktur mikro

adalah pemotongan spesimen, pengampelasan dan pemolesan dilanjutkan

pengetsaan. Setelah dipilih bahan uji dan diratakan kedua permukaannya, setelah

memastikan rata betul kemudian dilanjutkan dengan proses pengampelasan

dengan nomor kekasaran yang berurutan dari yang paling kasar (nomor kecil)

sampai yang halus (nomor besar). Arah pengampelasan tiap tahap harus diubah,

pengampelasan yang lama dan penuh kecermatan akan menghasilkan permukaan

yang halus dan rata. pemolesan dilakukan dengan autosol yaitu metal polish,

bertujuan agar didapat permukaan yang rata dan halus tanpa goresan sehingga


commit to user

31

terlihat mengkilap seperti kaca. Langkah terakhir sebelum melihat struktur mikro

adalah dengan mencelupkan spesimen dalam larutan etsa dengan posisi

permukaan yang dietsa menghadap keatas. Selama pencelupan akan terjadi reaksi

terhadap permukaan spesimen sehingga larutan yang menyentuh spesimen harus

segar/baru, oleh karena itu perlu digerak-gerakkan. Kemudian spesimen dicuci,

dikeringkan dan dilihat atau difoto dengan mikroskop logam. Pemeriksaan

struktur mikro memberikan informasi tentang bentuk struktur, ukuran dan

banyaknya bagian struktur yang berbeda.

Gambar 11. Pemeriksaan Benda Uji dengan Mikroskop Metalurgi.

A. Contoh yang dietsa sedang diperiksa dengan mikroskop;

B. Penampilan contoh melalui mikroskop (Amstead, 1997:23)


commit to user

32

6. Penelitian yang Relevan

Ahmad Aniq Sofiyyudin (2007), telah melakukan penelitian tentang

pengaruh suhu carburizing menggunakan media arang batok kelapa terhadap

kekerasan dan ketahanan aus roda gigi baja aisi 4140. Penelitian ini bertujuan

untuk mendapatkan nilai kekerasan yang baik dan dan memiliki hasil foto struktur

mikro yang baik pula. Penelitian ini dilakukan dengan memfariasikan suhu

holding time pada carburizing serta hasil carburizing tersebut dilakukan

quenching agar didapatkan hasil yang lebih maksimal dari benda kerja yang

dilakukan. Hasil terbaik terdapat pada variasi suhu holding time pada suhu 950°C

serta yang mengalami quenching. Hasil foto struktur mikro juga terdapat martensit

yang jumlahnya sangat banyak sekali dan memiliki daerah intens yang termasuki

oleh karbon yang menjadi martensit menjadi sangat dalam sekali daripada variasi

suhu yang lain.

Pramuko Ilmu Purboputro (2009), meneliti tentang cara peningkatan

kekakuan pegas daun dengan cara quenching. Pada penelitianya ini benda kerja/

specimen yang digunakan adalah pegas daun pada kendaraan. Tujuan penelitian

ini adalah untuk mengetahui prosentase komposisi kimia, fasa penyusun struktur

mikro, kekerasan dan harga impact spesimen raw material maupun hasil perlakuan

panas dengan variasi pendinginan dari komponen pegas daun,. Material uji yang

digunakan adalah pegas daun L300 dengan pengujian yang dilakukan meliputi uji

komposisi kimia, impact, struktur mikro dan kekerasan dengan variasi quenching

air garam, quenching air quenching oli dan annealing. Pegas yang digunakan

adalah pegas dengan komposisi carbon 0,30% dan hasil yang paling bagus dan

memiliki nilai kekerasan tertinggi adalah dengan cara quenching air garam yang

nilai kekerasanya menjadi 598,75 VHN. Hasil paling liat ditunjukkan pada proses

annealing.


commit to user

33

B. Kerangka Pemikiran

Penggunaan bahan baja pada konstruksi mesin tidak terlepas dari proses

pengerjaan dan pengolahan baja itu. Agar komponen mesin yang terbuat dari

bahan baja dapat digunakan secara maksimal maka perlu adanya proses perlakuan

panas yang dapat memperbaiki sifat fisis dan mekanis dari baja.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui komposisi kimia dan

kekerasan baja front gear chain Motor Honda Supra X dan Dayang Super X

sebelum mengalami proses heat treatment. Setelah diketahui komposisi dan

kekerasan yang sesungguhnya maka dapat diketahui pula perlakuan panas yang

dapat dilakukan hardening atau annealing. Pada penelitian ini proses heat

treatment yang digunakan adalah hardening. Karena dari pengamatan peneliti dan

asumsi masyarakat bahwa front gear chain Dayang Super X lebih jelek dan dapat

dipastikan lebih lunak dari pada front gear chain Honda Supra X. Sehingga

penggolongan baja pada front gear chain Dayang memiliki kasta yang lebih

rendah dari pada Honda Supra X. Jika sprocket banyak menggunakan material

baja karbon sedang maka Dayang sendiri menggunakan baja karbon rendah

karena lebih jelek.

Dari perlakuan panas hardening diatas dipengaruhi oleh faktor-faktor

didalamnya yang meliputi suhu pemanasan, penahanan panas, laju pendinginan,

dan media yang digunakan. Faktor-faktor tersebut yang akan diterapkan pada

penelitian ini dipraktekkan dengan menggunakan literature. Sehingga dari

pengamatan peneliti maka holding time yang akan dilakukan adalah antara 5 – 15

(5, 10, 15 menit) mengingat sprocket Dayang lebih jelek dan diklasifikasikan

golongan karbon yang dibawah dari standart yaitu dibawah golongan baja karbon

sedang yaitu baja karbon rendah.

Setelah proses perlakuan panas dilakukan maka diketahui karakteristik

fisis maupun mekanis yang meliputi struktur mikro, nilai kekerasan pada front

gear chain Dayang Super X, sehingga dapat dibandingkan dengan sifat fisis dan

mekanis raw material front gear chain Honda Supra X dan Dayang Super X.


commit to user

34

C. Hipotesis Penelitian

Berdasarkan kajian teori dan kerangka pemikiran, maka dapat

dirumuskan suatu hipotesis sebagai berikut:

1. Sifat fisis dan mekanis raw material front gear chain Dayang Super X lebih

jelek dari pada Honda Supra X dengan memiliki struktur martensit dan nilai

kekerasan yang lebih rendah.

2. Jenis perlakuan panas yang dilakukan adalah hardening untuk memperbaiki

sifat fisis dan mekanis raw material front gear chain Dayang Super X.

3. Didapatkan sifat fisis dan mekanis yang terbaik pada proses hardening

quenching air garam 10 % pada holding time 10 menit dengan mengandung

banyak martensit dan memiliki kekerasan yang mendekati raw material

Honda Supra X.


commit to user

35

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

1. Tempat Penelitian

Tempat penelitian merupakan lokasi dimana informasi diperoleh untuk

menyatakan kebenaran penelitian. Adapun yang menjadi tempat penelitian ini

adalah di laboratorium mechanic of material tehnik mesin D3 UGM Yogyakarta

untuk pengujian struktur mikro, laboratorium bahan Teknik Mesin UNS untuk

pengujian distribusi kekerasan, laboratorium POLMAN Klaten untuk pengujian

komposisi kimia, laboratorium MIPA Pusat UNS Surakarta untuk pelaksanaan

heatreatment hardening. Tempat tersebut dipilih dengan alasan bahwa proses

pengujian dapat dilakukan dengan efektif dan efisien sehingga apabila dikaitkan

dengan pokok permasalahan yang akan diteliti telah memenuhi syarat.

2. Waktu Penelitian

Penelitian ini direncanakan kurang lebih 6 bulan, dari bulan Juli 2010

sampai bulan Desember 2010. Adapun jadwal pelaksanaan kegiatan sebagai

berikut :

1. Pengajuan judul : 15 – 26 Maret 2010

2. Pembuatan proposal : 30 Maret – 22 Mei 2010

3. Seminar proposal : 27 Mei 2010

4. Revisi Proposal : 31 Juni – 25 Juni 2010

5. Perijinan : 28 Juni – 2 Juli 2010

6. Penelitian : 5 Juli – 5 Agustus 2010

7. Analisis data : 9 Agustus – 27 Agustus 2010

8. Penulisan laporan : 30 Agustus – 14 Desember 2010

B. Metode Penelitian

Penelitian ini adalah penelitian kuantitatif dengan metode deskriptif dan

eksperimen. Yaitu penelitian yang dimaksudkan untuk mengamati gejala atau

fenomena yang terjadi namun dari gejala yang timbul itu dilakukan eksperimen

agar terjadi hasil yang dapat dianalisis dan disajikan dalam bentuk informatif.


commit to user

36

Suharsimi Arikunto,(2005 : 245) mengemukakan bahwa penelitian

deskriptif yaitu penelitian yang dimaksudkan untuk mengumpulkan informasi

mengenai status suatu gejala yang ada, yaitu keadaan gejala menurut apa adanya

pada saat penelitian dilakukan Jadi tujuan penelitian deskriptif adalah untuk

membuat penjelasan secara sistematis, faktual, dan akurat mengenai fakta-fakta

dan sifat-sifat populasi atau daerah tertentu.

Suharsimi Arikunto (2005 : 6) mengemukakan bahwa penelitian

eksperimen adalah penelitian yang dilakukan dengan sengaja membangkitkan

timbulnya sesuatu kejadian kemudian diteliti akibatnya.

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis dari

front gear chain Honda Supra X dan Dayang Super X serta mengetahui hasil

perlakuan yang dilakukan pada front gear chain Dayang Super X yang meliputi

sifat fisis dan mekanis. Untuk itu perlu dua metode penelitian yaitu deskriptif dan

eksperimen dimana penelitian ini termasuk penelitian kuantitatif yang

menghasilkan angka-angka.

C. Populasi dan Sampel

1. Populasi Penelitian

Populasi menurut Suharsimi Arikunto (1992: 115) menyatakan bahwa

”Populasi adalah keseluruhan subjek penelitian”. Populasi dalam proyek

penelitian adalah front gear chain yang digunakan pada sepeda motor. Sedangkan

untuk penelitian ini adalah dikhususkan pada front gear chain Dayang dan Honda.

2. Sampel Penelitian

Dalam penelitian ini sampel penelitiannya diambil dengan menggunakan

”Purposive Random Sampling” Yaitu pemilihan sekelompok subjek didasarkan

atas ciri-ciri atau sift-sifat tertentu yang dipandang mempunyai sangkut paut yang

erat dengan ciri-ciri atau sifat-sifat populasi yang sudah diketahui sebelumnya

(Hadi Sudjana, 2000)

pada proyek penelitian sampelnya adalah front gear chain Dayang Super

X dan front gear chain Honda Supra X yang mengalami heat treatment.


commit to user

37

D. Teknik Pengumpulan Data

1. Sumber Data

Dilakukan dengan cara pengujian hardening pada front gear chain motor

Dayang Super X dan pengamatan (observasi) terhadap objek penelitian dan

dibandingkan dengan front gear chain motor Honda Supra X yang sebelumnya

sudah diamati karakteristiknya.

2. Pelaksanaan Eksperimen

a. Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :

1) Sebuah produk Front Gear Chain motor Dayang Super X dengan mata

gigi 14 dan front gear chain Honda Supra X.

2) Resin + katalis

3) Autosol untuk poles

4) Alkohol

5) HNO3 2,5% untuk etsa

6) Air garam 10 % untuk quenching

b. Alat Penelitian

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah :

1) Alat uji komposisi kimia spektrometer, merk Hilger, type E 2000/Fe

milik laboralorium POLMAN Ceper, Klaten, Jawa Tengah

2) Gergaji tangan dan meta cut machine milik laboratorium mechanic of

material tehnik mesin D3 UGM Yogyakarta.

3) Alat uji struktur mikro mikroskop optik milik laboratorium mechanic of

material tehnik mesin D3 UGM Yogyakarta.

4) Alat uji distribusi kekerasan Knoop Vickerss Microhardness Tester

model MXT 70 milik laboratorium mechanic of material fakultas teknik

mesin S1 UNS Surakarta.

5) Alat mounting dan mesin poles milik fakultas Teknik Mesin UNS.

6) Furnace Machine milik laboratorium centre MIPA UNS.


commit to user

38

3. Desain Penelitian

a. Tahap Eksperimen

Start

Front Gear Chain

Dayang Super X Front Gear Chain

Honda Supra X

Uji

Metalografi

Uji

Metalografi

Uji Kekerasan

Hasil

(Rocwell & Mikro Vikers)

Uji

Metalografi

Uji

Komposisi

Heat treatment

(hardening)

Uji Kekerasan

Hasil

(Rocwell & Mikro

Vikers)

Hasil Hardening

Analisa data

Kesimpulan

Uji

Komposisi

Uji Kekerasan

Hasil

(Rocwell & Mikro Vikers)

Hasil Raw

material

Analisis dan

kesimpulan awal

Variasi holding time

hardening

Baja karbon rendah

5-15 menit

Baja karbon sedang

15-25 menit

Gambar 12. Desain Penelitian

Finish


commit to user

39

Dalam penelitian ini langkah-langkahnya meliputi pengadaan Front

Gear Chain / sproket Motor Dayang Super X dengan mata gigi 14, Sebelum

proses heat treatment dilakukan, terlebih dahulu benda uji dilakukan uji

komposisi dan uji kekerasan. Hal ini dimaksudkan agar peneliti mengetahui front

gear chain yang mempunyai nilai kekerasan yang tinggi. Jika nilai kekerasan

front gear chain dayang Super X lebih kecil maka dapat dilakukan proses

perlakuan panas hardening. Dilanjutkan dengan preparasi bahan dengan cara

memotong bahan dengan peralatan yang telah disediakan. Setelah bahan siap

maka dapat dilakukan proses hardening, dan selanjutnya hasil dari bahan yang

telah dihardening dapat dikarakterisasi yang meliputi distribusi kekerasan, dan

pengujian struktur mikro. Hasil dari karakterisasi tersebut dapat dibandingkan

dengan hasil kekerasan dan struktur mikro front gear chain motor Honda Supra X

non heatratment. Lokasi yang akan diperiksa adanya gradasi kekerasan adalah

dari permukaan menuju ke daerah dalam. Oleh karena itu, dipilih lokasi sampling

seperti pada gambar. Hasil pengujian kekerasan dan komposisi tersebut juga harus

dibandingkan dengan struktur mikronya pada lokasi yang bersangkutan.

Gambar 13. Lokasi Pengambilan Sampel

Pengambilan titik pengujian kekerasan dengan

mengetahui distribusi kekerasan yang menggunakan

pengujian kekerasan Makro Rockwell dan mikro Vickers

1. Pengujian Makro Rockwell diambil di 6 daerah

dengan 3 titik di tiap daerahnya pada jarak 1 mm

dari tepi dan dengan jarak antara 2 mm.

2. Pengujian mikro Vickers diambil dari tepi dengan

jarak 0.1 mm. Tiap daerah terdapat 3 titik dengan

jarak 0,4 mm dari tepi


commit to user

40

b. Penyiapan Bahan

Dalam penelitian ini langkah-langkahnya meliputi pengadaan front gear

chain Honda Supra X dan Dayang Super X yang dilanjutkan karakterisasi yang

tediri dari pengujian komposisi, distribusi kekerasan, dan pengujian struktur

mikro.

Pemotongan spesimen dilakukan dengan membelahnya menjadi

beberapa bagian yang tiap bagiannya memiliki 3 mata gear. Pemotongan pada

front gear chain dengan menggunakan pemotong gergaji tangan dan meta cut D3

fakultas teknik UGM. Untuk langkah persiapan spesimen uji komposisi kimia

adalah cukup dengan pemolesan permukaan front gear chain sehingga benar-

benar halus dan rata.

Gambar 14. Pemotongan Spesimen Dayang Super X persiapan heat

treatment

Gambar 15. Spesimen front gear chain Honda Supra X dan Dayang Super

X Uji Komposisi Kimia


commit to user

41

Untuk persiapan pengujian Sturuktur mikro dan mikro vickers Langkah-

langkah Persiapan Spesimen berikut:

Memotong melintang supaya dihasilkan bagian mata gigi.

1) Pemotongan dimaksudkan agar didapatkan potongan yang mudah untuk

diuji.

2) Membuat cetakan (mounting) untuk setiap baja yang telah dipotong

melintang menggunakan campuran antara resin dan katalis dalam cetakan

karet.

3) Mengamplas menggunakan mesin poles menggunakan kertas amplas dari

grid 400#, 600#, 800#, 1000# dan 1500#.

4) Memoles menggunakan kain bludru dan pasta poles autosol.

5) Membersihkan spesimen dengan sabun cuci.

6) Mengeringkan spesimen menggunakan hair drier.

7) Membersihkan permukaan spesimen dengan alkohol.

8) Menyimpan spesimen dalam desikator.

Gambar 16. Spesimen Uji Kekerasan Mikro Vickers dan Uji Stuktur Mikro

pada raw material front gear chain Honda Supra X dan Dayang

Super X


commit to user

42

Sedang untuk persiapan pengujian kekerasan makro Rockwell memiliki

langkah-langkah berikut

1) Menghilangkah permukaan gear yang tidak rata agar didapatkan

permukaan yang rata sehingga didapatkan permukaan sisi atas dan bawah

yang rata

2) Pengamplasan benda agar didapatkan benda kerja yang benar-benar rata

dengan amplas ukuran 1000#

Gambar 17. Spesimen Uji Kekerasan makro Rocwell

c. Pengujian Komposisi

Tujuan pengujian komposisi kimia adalah untuk mengetahui kadar

unsur-unsur yang terkandung di dalam front gear chain, sehingga dapat diketahui

spesifikasi baja front gear chain dan selanjutnya dapat dirumuskan proses

pembuatannya. Pengujian komposisi kimia dilakukan menggunakan alat uji

komposisi kimia spektrometer, merk Hilger, type E 2000/Fe milik laboratorium

POLMAN, Ceper , Klaten.

Adapun Langkah pengujian komposisi kimia adalah sebagai berikut:

1) Menyiapkan alat uji komposisi kimia, Spectrometer.

2) Memasang benda uji diatas landasan. Benda uji harus menutupi lubang

pada alat uji minimal diameter 14 mm, bila terjadi kebocoran maka mesin


commit to user

43

uji tidak bekerja dengan benar, karena pada waktu penembakan gas argon

akan terjadi kebocoran.

3) Menghidupkan mesin. Pada tahap ini terjadi penyemburan gas berupa gas

argon dengan temperatur 4000°C - 8000° C selama kurang dari 30 detik.

4) Hasil pembakaran berupa cahaya yang berwarna yang kemudian menuju

optik dan dibiaskan berupa warna unsur dan ditangkap oleh detektor dalam

jumlah persen.

5) Melihat pada layar komputer hasil dari penembakan dan bisa dicetak pada

kertas yang sudah disediakan.

d. Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan dilakukan pada front gear chain Motor Dayang

Super X yang sebelum dan sesudah proses heatreatmnt hardening yang juga

dilakukan pada front gear chain Honda Supra X. Spesimen dipotong melintang

untuk mendapatkan permukaan gigi serta bagian-bagian yang lain dipermukaan

yang telah disebutkan. Setelah melalui tahap persiapan spesimen. Pengujian

kekerasan ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kekerasan yang harus dimiliki

oleh front gear chain motor Dayang Super X yang telah mengalami proses

hardening, distribusi kekerasan dilakukan untuk mengetahui kemungkinan

perbedaan tingkat kekerasan di bagian permukaan.

Alat uji kekerasan yang digunakan adalah pengujian kekerasan Rockwell

model HR-150 A yang disetel pada skala A dan pengujian kekerasan mikro

vikerss yang digunakan telah diuji kelayakanya dan telah dikalibrasi dan diset

sesuai dengan prosedur yang berlaku. Alat yang digunakan sama. Alat uji

kekerasan yang ada di S1 Fakultas Teknik Mesin UNS, sehingga alat tersebut

yang digunakan. Untuk pengujian makro Rockwell benda yang digunakan tidak

harus diresein terlebih dahulu karena resin yang kurang cocok dengan kriteria

akan mengalami deformasi pada permukaan resin sehingga akan sulit sekali

menemukan kekerasan yang cocok. Untuk pengujian mikro vickers menggunakan

mesin model HWMMT-X7 S1 Fakultas Teknik Mesin UNS, namun untuk

pengujian ini harus diresin dahulu agar benda yang diuji bisa di geser-geser.


commit to user

44

Langkah-langkah pada pengujian makro Rocwell dilakukan dengan cara

berikut:

1) Memasang identor untuk pengujian spesimen ini yaitu identor berbentuk

kerucut intan 120, serta memasang alas pengujian yang rata.

2) Memasang beban yang diseting pada beban 60 kg

3) Menentukan titik untuk pengujian dengan menempelkan indentor pada

spesimen tersebut dengan cara memutar ragum agar menempel persis.

4) Menyeting dial gage pada posisi nol dan menarik tuas crank handle untuk

memulai penekanan indentor.

5) Mendorong reset motor agar dial gage menunjukkan angka sebenarnya

dari pengujian kekerasan rocwell terebut.

Langkah-langkah pengujian kekerasan mikro front gear chain :

1) Memasang identor piramida intan dengan beban 10 gf dan memilih waktu

uji 10 detik dengan cara menekan tombol ’enl’. Melepaskan identor

dengan menekan tombol ’cl’.

2) Mengganti identor dengan lensa obyektif yang mempunyai perbesaran 10

kali, sehingga perbesaran totalnya 450 kali.

3) Mengamati jejak menggunakan mikroskop dan menetapkan posisi dua

buah garis sejajar pada ujung-ujung diagonal jejak.

4) Menekan tombol ’read’ untuk menampilkan angka kekerasan

5) Menekan tombol load untuk membersihkan data sebelumnya

a

)

b

)

Gambar 18. Mesin uji kekerasan. a) Uji kekerasan Rockwell, b) Micro Vickers


commit to user

45

e. Pengujian Struktur Mikro

Pengujian struktur mikro dilakukan untuk mengetahui struktur mikro

front gear chain raw material Honda Supra X dan Dayang Super X serta hasil

perlakuanya, korelasinya dengan komposisi kimia serta kemungkinan proses heat

treatment yang dilakukan. Pengujian struktur mikro dilakukan menggunakan

mikroskop optik dengan berbagai perbesaran yang dilakukan di Laboratorium D3

fakultas teknik UGM.

Langkah-langkah pengujian stuktur mikro adalah sebagai berikut :

1) Persiapan semua spesimen.

2) Menghidupkan power alat uji stuktur mikro.

3) Mempersiapkan mikroskop optik yang dilengkapi dengan kamera.

4) Meletakkan spesimen uji pada meja uji (anvil) dan tegak lurus dengan

lensa. Melihat hasil gambar struktur spesimen uji pada monitor alat uji.

5) Mengatur fokus sampai kelihatan permukaan yang paling jelas, kemudian

langkah-langkah pemotretan dengan memfokus tepat pada spesimen uji

melalui olypus metallurgical microscope dan olympus photomicrographic

system.

6) Setelah pemotretan selesai dilakukan, film dicuci cetak dan dapat dilihat

hasil foto stuktur mikro spesimen uji front gear chain.

Gambar 19. Mesin Struktur Mikro


commit to user

46

f. Pelaksanaan Proses Heatreatment

Sebelum dilakukan proses heat treatment hardening maka terlebih

dahulu diketahui beberapa faktor yang mempengaruhi proses perlakukan panas

tersebut. diataranya adalah:

1) Suhu Pemanasan

Penentuan Suhu pemanasan untuk Proses hardening baja front gear

chain dayang super X yang dikontrol terus menerus dengan menggunakan

diagram fasa Fe- C (gambar 5) yang ditarik dari garis % carbon menuju garis A3.

2) Lama Waktu Pemanasan

Waktu pemanasan dapat diatur dengan menggunakan stopwatch. Untuk

proses hardening baja karbon sedang waktu pemanasan bisa ditentukan yaitu 15,

20 dan 25 Menit. Untuk baja karbon rendah 5, 10 dan 15 menit. Untuk baja front

gear chain tidak tergantung pada tebal benda kerja karena baja ini termasuk baja

yang tidak besar.

3) Media Pendingin

Media Pendingin yang digunakan untuk mendinginkan proses heat

treatment hardening baja front gear chain Dayang Super X adalah air atau air

garam untuk didapatkan hasil kekerasan yang maksimal dan mengandung ± 99 %

martensit agar dihasilkan nilai kekerasan yang mendekati raw material front gear


Untuk proses hardening pada front gear chain Dayang Super X maka

dilakukan beberapa proses, yaitu:

a. persiapan

1) menyiapkan 1 buah benda uji yang tidak dihardening

2) menyiapkan 10 buah benda uji, dimasukkan ke dalam dapur pemanas,

saat sebelum saklar dapur dinyalakan

3) menyiapkan media pendingin yaitu air garam beserta wadahnya.

4) Menyiapkan alat pelindung berupa masker/ topeng serta sarung tangan

5) Menyiapkan tang penjepit spesimen

6) Meyiapkan stop watch pada posisi nol.


commit to user

47

b. Proses hardening

1) Buka pintu dapur pemanas dan letakkan benda uji di atas batu tahan

api yang tersedia di dalam dapur pemanas.

2) Hidupkan dapur pemanas dengan terlebih dahulu menutup pintu dapur

pemanas.

3) Atur suhu pemanasan dan naikkan suhu peanasan pada suhu

pemanasan awal (pre-heating) yaitu 700° C kemudian tahan selama ±

30 menit. Hal itu dilakukan untuk mengurangi dan menghilangkan

adanya rengatan pada baja.

4) Naikan kembali suhu pemanasan pada suhu pemanasan hardening

yang dikehendaki yaitu 780°C untuk baja karbon sedang 0,45 %C

(gambar 5), pertahankan pada waktu penahanan yang ditentukan yaitu

5-15 menit untuk baja karbon rendah dan 15-25 menit untuk baja

karbon sedang.

5) Ambilah benda uji yang telah mengalami perlakuan dengan

menggunakan tang penjepit spesimen dengan terlebih dahulu

mematikan saklar dapur peanas untuk sesaat, jangan lupa untuk

memakai alat pelindung diri ketika mengabil benda uji.

6) Celupkan benda uji ke dalam wadah yang berisi air garam.

7) Biarkan benda uji menjadi dingin di dalam wadah yang pendingin

tersebut, demikian seterusnya untuk perlakuan benda uji berikutnya.

E. Teknik Analisis Data

Analisis data hasil Pengujian perlakuan panas yang dibandingkan

dengan spesimen tanpa perlakuan panas yang dilakukan pada penelitian ini adalah

sebagai berikut :

1. Analisis Komposisi kimia

Uji komposisi dilakukan dengan alat Spectrometer. Pengujian ini dapat

memberikan informasi mengenai komposisi kimia material front gear chain

Honda Supra X dan Dayang Super X. Diameter jejak pengujian ini sekitar 1,2 cm

– 1,4 cm. Hasil pengujian ini menjadi dasar kesimpulan komposisi dasar material


commit to user

48

front gear chain tersebut. Selanjutnya, dari komposisi tersebut dapat ditentukan

golongan baja tersebut serta persen komposisi baja tersebut.

2. Analisis Hasil Pengujian Kekerasan

Kekerasan raw front gear chain Dayang Super X dibandingkan dengan

kekerasan material standar front gear chain Honda Supra X yang memiliki bentuk

dan spesifikasi yang sama. Akan terjadi perbedaan kekerasan dari permukaan-

permukaan yang diteliti. Selanjutnya dari perbedaan kekerasan tersebut maka

dapat disimpulkan perlakuan panas yang akan dilakukan. Perlakuan panas yang di

lakukan adalah hardening atau anealling. Perlakuan panas hardening dilakukan

jika nilai kekerasan front gear chain Dayang Super X lebih rendah dibandingkan

dengan nilai kekerasan standar front gear chain Honda Supra X. Perlakuan panas

anealling dilakukan apabila nilai kekerasan front gear chain Dayang Super X

lebih tinggi dibandingkan dengan nilai kekerasan standar front gear chain Honda

Supra X. Setelah proses heatreatment / perlakuan panas pada front gear chain

Dayang Super X dilakukan uji kekerasan untuk mengetahui perlakuan panas yang

paling memiliki hasil nilai kekerasan yang mendekati dengan front gear chain

Honda Supra X standar.

3. Analisis Struktur Mikro

Struktur mikro yang diperoleh dari hasil uji metalografi dapat

memberikan banyak informasi. Harus ada kesesuaian antara hasil uji komposisi

dan struktur mikro. Hasil metalografi dapat dilihat dan dibandingkan antara

struktur mikro raw material front gear chain Dayang Super X dan front gear

chain Honda Supra X serta hasil perlakuan front gear chain Dayang Super X.

Dalam struktur mikro ini dapat dilihat beberapa struktur kristal yang

mempengaruhi kualitas baja yang terbentuk dari perlakuan panas tersebut

sehingga dapat dibandingkan dengan struktur mikro front gear chain Honda Supra

X standar tanpa perlakuan panas.


commit to user

49

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil dan Pembahasan Raw Material

1. Hasil Uji Komposisi

Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui kandungan unsur

penyusun material front gear chain Honda Supra X dan Dayang Super X. Pada

pengujian ini menggunakan alat spectrometer merk hilger di Laboratorium

Pengujian Logam POLMAN CEPER. Pengujian ini dilakukan dengan

penembakan gas argon pada tiga titik secara acak pada spesimen front gear

chain Honda dan Dayang..

No Unsur

Hasil Pengujian Komposisi

Front gear chain

Honda Supra X (%)

Front gear chain

Dayang Super X (%)

1 Fe 97.2 98.9

2 C 0.772 0.244

3 Si 0.221 0.0347

4 Mn 0.630 0.671

5 P 0.0233 0.0233

6 S 0.0135 0.0154

7 Cr 0.754 0.0160

8 Mo 0.154 <0.0050

9 Ni 0.0391 0.0172

10 Al 0.0628 0.0378

11 Co 0.0091 <0.0050

12 Cu 0.0041 0.0079

13 Nb <0.0030 <0.0030

14 Ti 0.0041 0.0020

15 V 0.0041 0.0066

16 W 0.0465 <0.0250

17 Pb <0.0100 <0.0100

18 Ca >0.0015 0.0005

19 Zr 0.0044 0.0043

Tabel 5. Hasil Pengujian Komposisi Kimia front gear chain dalam % berat


commit to user

50

Hasil uji komposisi kimia dilakukan dua kali yaitu pada specimen front

gear chain Dayang Super X dan front gear chain Honda Supra X. Pengujian pada

specimen ini dilakukan dengan standar steel carbon karena pada dasarnya front

gear chain ini terindikasi adalah baja karbon yang bersifat magnetis. Dari hasil uji

tersebut ada beberapa unsur yang tidak dapat terdeteksi dengan jelas dari masing-

masing pengujian. Pada front gear chain Dayang Super X unsur Nb, Pb, Ca, tidak

terdeteksi dengan jelas, lain halnya dengan front gear chain Honda Supra X unsur

Mo, Co, Nb, W, Pb juga tidak terdeteksi dengan jelas. Namun dari kesemua unsur

tambahan yang tidak terdeteksi dengan jelas tersebut memiliki persen yang sangat

sedikit sekali sehingga dianggap bahwa komposisi tambahan yang tidak terdeteksi

tersebut tidak mempengaruhi terhadap kekerasan bahan.

Komposisi Bahan yang sangat mempegaruhi kekerasan bahan dari

penelitian diatas adalah besi (Fe) dan karbon (C). Parameter persen yang sangat

diperhatikan adalah jumlah persen karbon yang masuk dalam komposisi besi (Fe).

Hasil komposisi diatas menunjukkan bahwa keduanya memiliki persen komposisi

yang berbeda-beda. Pada front gear chain gear chain Honda Supra X kandungan

besi 97.2 % dan karbon 0.772 % sehingga dapat diklasifikasikan bahwa baja

tersebut merupakan baja karbon yang masuk dalam klasifikasi baja karbon tinggi

antara 0,70 -1,5 %. Sangat berbeda sekali dengan komposisi front gear chain

Dayang Super X yang memiliki persen besi (Fe) 98.9 % dan karbon (C) 0.244%,

jika dilihat dari komposisi Karbon maka baja tersebut termasuk baja dalam

golongan rendah yaitu antara 0,05 % - 0,30% C. Melihat dari komposisi jumlah

karbon dari keduanya dapat dilihat kualitas dari kedua front gear chain tersebut.

Komposisi yang paling ideal dan bagus terdapat pada front gear chain Honda

Supra X jika dibandingkan front gear chain Dayang Super X. Baja pada front

gear chain Honda Supra X tergolong dari baja karbon tinggi yang memiliki sifat

yang sangat keras dan tahan aus sehingga memenuhi syarat dari gear yang sering

kali terkena gesekan.

Dari data hasil pengujian di dapatkan kandungan unsur karbon (C) front

gear chain Honda Supra X mencapai 0,77 % dan unsur carbon (C) front gear

chain Dayang Super X yang mencapai 0,244 %. Menunjukkan bahwa Hasil uji


commit to user

51

komposisi kimia ini dapat dibandingkan dengan standar internasional yang

bersumber dari ASM handbook, sehingga diklasifikasikan baja tersebut

merupakan baja AISI 1075 untuk front gear chain Honda Supra X karena

memiliki kandungan yang masuk dalam klasifikasi baja tersebut yaitu C 0.70 –

0.80 %, Mn 0.40-0.70 %, P max 0.040 %, S max 0.050 %. Untuk front gear chain

Dayang Super X masuk ke dalam golongan baja AISI 1023 yang memiliki standar

komposisi antara 0.19−0.25 % C, 0.30−0.6 % Mn, 0.040 % P max, 0.050 % S

max. Material AISI 1075 mempunyai karakteristik ketahanan abrasi (ketahanan

aus) yang sangat baik karena memiliki jumlah karbon yang sangat baik sehingga

cocok untuk konstruksi komponen mesin yang digunakan untuk gesekan seperti

gear sehingga untuk front gear chain Honda Supra X dikenal lebih awet.

Pada hasil komposisi diatas memiliki berbagai macam unsur yang

terbentuk dan membentuk menjadi sebuah kesatuan yang memiliki sifat tersendiri.

Sifat yang paling dominan adalah kandungan antara Fe-C, sifat Karbon (C) dapat

meningkatkan kekerasan dan kekuatan tetapi dapat menurunkan kemampuan

tempa dan keliatan.

Kelebihan karbon antara lain tahan terhadap efek yang di sebabkan suhu

yang tinggi hal ini karena sifat karbon mampu menahan suhu yang tinggi sampai

3000°C, kepadatan rendah, karbon lebih ringan dibanding logam paduan

umumnya, hal tersebut memudahkan adaptasi dengan gerakan permukaan yang

tidak beraturan, tidak terjadi penyatuan logam pada kondisi yang sama, jika logam

menyatu sama lainnya disebabkan panas dengan suhu tertentu. Kandungan karbon

pada baja dapat mempengaruhi sifat-sifat baja tersebut terutama dalam proses

kimia. Kandungan Karbon yang lebih tinggi pada front gear chain Honda Supra X

mengakibatkan baja ini lebih tahan terhadap keausan karena memiliki nilai

kekerasan yang tinggi dan didukung dengan bahan kandungan lainya.

Untuk kandungan paduan pada hasil komposisi kedua specimen (tabel 5)

sedikit sekali untuk mempengaruhi kekerasan namun dapat diidentifikasi seberapa

besar kekerasan yang berpengaruh. Dalam beberapa hal unsur-unsur kandungan

hadir karena beberapa sebab: baik karena sukarnya unsur-unsur tersebut

dipisahkan, dihilangkan pada proses pembuatan baja atau masuk kedalam serap


commit to user

52

waktu pembuatanya, disamping ada pula yang karena sengaja dimasukkan sebagai

alloying element. Kandungan unsur paduan seperti Cromium (Cr) pada front gear

chain Honda Supra X yang lebih tinggi dari pada kandungan Cromium (Cr) front

gear chain Dayang Super X mengakibatkan meningkatnya keuletan, ketahanan

aus yang tinggi, tahan korosi, dan tahan terhadap temperatur yang tinggi.

Sehingga memiliki ketangguhan yang baik untuk bahan gear yang sering kali

untuk gesekan. Chromium (Cr) merupakan salah satu komponen unsur paduan

yang mampu mengendalikan carbide secara stabil serta mengatasi pengaruh

buruk unsur silikon (Si). Chromium (Cr) juga meningkatkan kekerasan besi cor

dari kelompok besi cor putih (white cast iron) tanpa menimbulkan kerapuhan.

Chromium (Cr) digunakan sebagai unsur paduan dari besi cor putih.

Unsur Chromium juga dapat memberikan pengaruh yang besar terutama

dalam proses kimia pada saat proses pemanasan yaitu terjadinya peristiwa

sensitasi pada baja sehingga mengakibatkan peningkatan kwalitas front gear chain

tersebut, hal ini terjadi karena unsur Chromium dapat mendukung terbentuknya

karbida dan kadar Chromium dalam spesimen dapat juga mendorong terbentuknya

fasa martensit sehingga spesimen ini mempunyai struktur martensit. Front gear

chain Honda Supra X sangat mudah sekali untuk memiliki struktur martensit

karena memiliki kandungan Chromium yang lebih tinggi dari pada front gear

chain Dayang Super X yang mencapai 0,754 % untuk Honda dan 0,0160 % untuk

Dayang.

Unsur Silikon (Si) dalam spesimen uji mempunyai pengaruh yang

signifikan. Silikon yang ditambahkan ke besi tuang pada jangkauan dari 1%

sampai 4% berpengaruh untuk meningkatkan jumlah karbida/sementit dengan

pendinginan cepat, dan meningkatkan formasi dari grafit setelah solidifikasi

(Graphitizer agent). Kadungan unsur ini juga akan meningkatkan fluiditas dalam

keadaan cair sehingga mudah untuk dibentuk saat pengecoran. Namun

pengaruhnya lebih kecil dari pada unsur karbon. Untuk mendapatkan struktur

yang terbaik, kandungan karbon harus terdapat pada daerah yang cocok, yang

berubah menurut kandungan silicon (Si). Kandungan Silikon yang lebih banyak


commit to user

53

pada Honda mengakibatkan baja ini mudah memiliki karbida yang lebih tinggi

daripada Dayang.

Molibdenum (Mo) mempunyai fungsi utamanya adalah untuk

mempromosikan pengerasan pada grafit atau perlit, untuk meningkatkan

ketahanan terhadap temperatur yang tinggi. Penambahan kecil (0,25-0,75%) dari

molibdenum untuk besi cor dapat meningkatkan ketahanan permukaan. Jelas

dapat dilihat bahwa front gear chan Honda Supra X memiliki Molibdenum yang

lebih tinggi sehingga jika dicocokkan dengan fungsi molybdenum maka front gear

chan Honda Supra X lebih baik.

Unsur lain yang cukup berpengaruh untuk meningkatkan kekerasan

spesimen uji adalah mangan (Mn), dalam jumlah diatas 0,5 % akan bereaksi

dengan belerang membentuk sulfida mangan. Ikatan ini rendah bobot jenisnya

dan dapat larut dalam terak. Mangan merupakan unsur deoksidasi, pemurni

sekaligus meningkatkan fluiditas, kekuatan dan kekerasan besi. Bila kadarnya

semakin besar dalam besi maka kemungkinan meningkatkan terbentuk ikatan

kompleks dengan karbon. Dari data hasil pengujian diperoleh kandungan unsur

tersebut mencapai 0,630 % untuk front gear chain Honda Supra X dan 0,671 %

untuk front gear chain Dayang Super X. Unsur kandungan dari front gear chain

Dayang Super X ini memiliki kandungan paduan yang lebih sediki dari Honda

supra X, namun terjadi penyamaan unsur bahkan lebih tinggi sedikit dibandingkan

front gear chain Honda Supra X untuk unsure mangan (Mn).

Unsur sulpur dan pospor yang terkandung dalam komposisi front gear

chain tersebut memiliki kadar yang dibawah batasan, agar terhindar dari

kegetasan dan korosi. Karena unsur sulpur menyebabkan pengaruh tidak baik

terhadap weldability serta daya tahan karat (korosi). Karena itu kadar sulpur

dalam baja dibatasi tergantung dari kwalitasnya berkisar antara 0,035 – 0,06%.

Begitu juga dengan pospor menyebabkan baja menjadi getas, yang akan lebih

tampak lagi pengaruhnya paa kadar karbon yang tinggi. Kadar pospor dalam baja

dibatasi 0,025 – 0,08%.


commit to user

54

2. Hasil Uji Struktur Mikro Raw Material

Pengujian ini dilakukan dengan Alat uji struktur mikro olympus

metallurgical microscope milik laboratorium material tehnik mesin D3 UGM

Yogyakarta. spesimen uji dietsa (HNO3 + Etanol) dan pemotretan dilakukan pada

3 lokasi titik pada setiap specimen benda uji karena pada setiap specimen terdapat

daerah-daerah yang telah mengalami perlakuan sehinga terdapat daerah transisi

struktur mikro. Pemotretan ini dilakukan dengan perbesaran 200x. Hasil

pemotretan stuktur mikro menghasilkan 3 daerah yang berbeda-beda karena

merupakan specimen raw material dengan hasil treatment flame hardening

dengan lokasi dan hasil sebagai berikut:

Tabel 6. Daerah Lokasi Pengamatan Struktur Mikro front gear chain

lokasi Daerah tepi Daerah transisis Daerah tengah

Dayang Super

X

Bagian tepi ± 0,5

mm

± 4 mm dari daerah

tepi

12 mm dari daerah

tepi

Honda Supra

X

Bagian tepi ± 0,5

mm

± 4 mm dari daerah

tepi

12 mm dari daerah

tepi

Ferrit

Martensit

Ferrit

a i

Martensit


commit to user

55

Gambar 20. Hasil Foto Struktur Mikro front gear chain Honda Supra X dengan

Perbesaran 200 x : a). daerah tepi ± 0,5 mm dari tepi, b). daerah

transisi ± 4 mm dari tepi, c). daerah tengah ± 12 mm dari tepi, dan

foto Struktur Mikro Dayang Super X dengan perbesaran 200 x : i).

daerah tepi ± 0,5 mm dari tepi, ii). daerah transisi ± 4 mm dari tepi,

iii). daerah tengah ± 12 mm dari tepi.

Struktur mikro Raw materials dapat dilihat dengan mikroskop logam.

foto mikro pada raw materials dilakukan perbesaran 200X dan memiliki 3 daerah

yang ditunjukkan oleh gambar 21.

Pada struktur mikro front gear chain Honda supra X terlihat jelas daerah

tepi ± 0,5 mm dari tepi terdapat struktur pearlit halus yang berwarna gelap namun

sedikit, ferrit yang ditunjukkan dengan warna terang dan didominasi oleh

martensit. Pada daerah transisi juga terlihat martensit yang kasar, pearlit yang

tidak tampak jelas karena martensit yang timbul hampir membentuk pearlit dan

Martensit

Ferrit

Ferrit

Martensit

Pearlit

kasar

Feriit

Pearlit kasar

Feriit

c

b ii

iii


commit to user

56

menunjukkan kekerasan yang lebih rendah dari pada daerah tepi (tabel 7). Untuk

daerah tengah pada foto struktur mikro mulai tampak pearlit yang halus namun

dengan daerah transisi ini tidak terlihat perbedaan yang terlalu besar dan martensit

yang sedikit.

Hasil foto struktur mikro front gear chain Dayang Super X juga

memiliki 3 daerah struktur mikro (gambar 20). Berbeda dengan front gear chain

Honda Supra X, pada daerah tepi terlihat martensit yang tidak sempurna dan

bercampur dengan pearlit dan terlihat lebih kasar dari pada foto struktur mikro

front gear chain Honda Supra X. Daerah transisi juga terdiri dari pearlit dan

ferrit, namun tidak sehalus struktur mikro front gear chain Honda Supra X. Pada

daerah tengah terlihat struktur mikro pearlit kasar yang menggumpal dan menyatu

dengan ferrit hampir membentuk struktur kristal yang didominasi ferrit yang

sifatnya lunak. Pada daerah tengah tampak jelas batas-batas kristal karena pada

daerah ini tidak mengalami perlakuan sebelumnya. Front gear chain Dayang

Super X ini nantinya akan mengalami perlakuan panas/ Heat treatment, untuk itu

perlu dilihat bagian mana yang akan mengalami peningkatan kekerasan sehingga

dapat mendekati kekerasan front gear chain Honda Supra X. Namun jika dilihat

dari sturktur yang timbul, terlihat pada daerah tepi memiliki struktur martensit

yang banyak dan ferrit yang terlihat terang terlihat jarang. Daerah tepi ini sangat

sulit sekali di keraskan karena martensit sudah terlihat maksimal. Daerah yang

memungkinkan untuk dikeraskan adalah daerah transisi dan daerah tengah. Pada

daerah tengah ini terlihat ferrit mendominasi daerah ini, sehingga daerah ini

sangat lunak sekali. Untuk itu perlu sekali ditingkatkan kekerasan pada daerah ini

agar lubang pemasangan bushing tidak lecet atau deformasi akibat momen yang

timbul dari kinerja gear.

Perlakuan panas yang perlu dilakukan adalah hardening dengan

quenching maksimal karena akan mengahasilkan nilai kekerasan yang cenderung

rata, tidak terjadi distribusi kekerasan yang menyebabkan daerah tengah sangat

lunak sekali dan juga menghindari daerah patah karena adanya daerah transisi.


commit to user

57

3. Hasil Pengujian Kekerasan Makro dan Mikro Raw Material

Pengujian kekerasan makro menggunakan metode Rockwell A, alat

yang digunakan adalah macro hardness tester dengan penetrator Kerucut intan.

Beban penekanan 60 kg dengan waktu tahan 5 detik. Pengujian dilakukan pada

18 titik uji pada 6 lokasi, dari bagian luar ke inti dengan variasi jarak 2 mm antar

lokasi dan titik pertama diambil dengan jarak 1 mm dari tepi. Untuk pengujian

Rockwell ini tidak menggunakan persamaan untuk menghitung hasil kekerasan,

namun hanya dengan melihat dial gauge kekerasan yang sudah tersedia di alat

tersebut. Sehingga dapat dilihat langsung kekerasan hasil uji tanpa harus

mengukur besar penetrator seperti yang dilakukan pada metode Vickers.

Gambar 21. Lokasi Titik Pengujian Kekerasan Makro

Sedangkan pengujian kekerasan mikro menggunakan alat uji kekerasan

knoop microhardness tester model MXT70. Pengujian ini dilakukan pada daerah

permukaan maksimal 2,2 mm dari tepi front gear chain. Diambil 6 lokasi

pengujian dengan variasi jarak 0,15 mm dari tepi luar, setiap lokasi diambil 3 titik

yang sejajar. Pengujian kekerasan mikro ini menggunakan pembebanan 200 gf,

dengan waktu pembebanan 5 detik. Untuk menghitung nilai kekerasan

microvickers menggunakan persamaan berikut:

`


commit to user

58

Hv = 1,854 x 2D

P (gf/µm

2) (P= 200 g , D= 23,84 µm)

Penyelesaian:

Hv = 1,854 x 284,23

200 = 652.2 gf/µm

2

Keterangan :

Hv = nilai kekerasan (gf/µm2)

P = beban identor (gf)

D = diemeter jejak pengujian (µm)

Data hasil pengujian kekerasan makro dan mikro adalah sebagai berikut :

Tabel 7. Hasil Pengujian Kekerasan Makro raw material front gear chain

Honda Supra X

No Posisi titik

Dari tepi (mm) lokasi Titik uji HRA

Kekerasan rata2(HRA)

1

1

I

1 80

79.6 2 2 79

3 3 80

4

3

II

1 75.5

76 5 2 75

6 3 77.5

7

5

III

1 73

73.1 8 2 72.5

9 3 74

10

7

IV

1 73

73.1 11 2 73

12 3 73.5

13

9

V

1 73

73.3 14 2 73

15 3 74

16

11

VI

1 73

73.3 17 2 73.5

18 3 73.5


commit to user

59

Tabel 8. Hasil Pengujian Kekerasan Makro raw material front gear chain

Dayang Super X

No Posisi titik

Dari tepi (mm) lokasi Titik uji HRA

Kekerasan rata2(HRA)

1

1

I

1 71

71.9 2 2 72.2

3 3 72.5

4

3

II

1 69

70.8 5 2 71.5

6 3 72

7

5

III

1 60

64.3 8 2 64.5

9 3 68.5

10

7

IV

1 56

56.3 11 2 57

12 3 56

13

9

V

1 54

54.6 14 2 54.5

15 3 55.5

16

11

VI

1 52

52.8 17 2 52.5

18 3 54

No

Posisi titik

Dari tepi (mm)

lokasi Titik uji

d1 d2 d rata-

rata Kekerasan

(VHN) Kekerasan rata2(VHN)

1

0.2

I

1 23.66 24.03 23.84 652.2

645.0 2 2 23.35 23.99 23.67 650.3

3 3 24.06 24.36 24.21 632.7

4

0.6

II

1 24.10 24.25 24.17 634.6

643.9 5 2 23.88 23.80 23.84 652.5

6 3 24.62 23.35 23.98 644.6

7

1.0

III

1 23.84 23.84 23.84 652.5

636.1 8 2 23.64 24.57 24.10 638.2

9 3 24.20 24.81 24.50 617.6

10

1.4

IV

1 24.50 24.71 24.60 612.6

611.9 11 2 25.09 24.45 24.77 604.4

12 3 24.15 24.81 24.48 618.8

13

1.8

V

1 25.57 25.33 24.45 572.6

558.6 14 2 25.64 26.47 26.05 546.3

15 3 25.75 25.85 25.80 557.1

16

2.2

VI

1 26.37 26.84 26.60 523.9

515.8 17 2 26.78 27.49 27.13 503.7

18 3 26.67 26.75 26.71 519.8

Tabel 9. Nilai kekerasan Mikro Vickers raw material front gear chain

Honda Supra X


commit to user

60

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

I II III IV V VI

Sproket honda

Sproket Dayang

Dari data hasil Pengujian tersebut kekerasan dapat disusun Grafik

kekerasan makro dan kekerasan mikro yang diambil dari data diatas. Sehingga

dapat diketahui ada atau tidak adanya distribusi kekerasan dari specimen front

gear chain tersebut.

No

Posisi titik

Dari tepi (mm)

lokasi Titik uji

d1 d2 d rata-

rata Kekerasan


1

0.2

I

1 27.40 27.82 27.61 486.5

486.7 2 2 26.54 28.53 27.53 489.1

3 3 26.65 26.55 26.60 484.6

4

0.6

II

1 31.35 31.56 31.45 374.8

377.6 5 2 31.55 31.34 31.44 375.0

6 3 31.19 31.04 31.11 383.0

7

1.0

III

1 31.91 32.12 32.01 361.8

365.4 8 2 32.06 32.04 32.05 361.0

9 3 31.80 31.23 31.51 373.4

10

1.4

IV

1 32.03 32.55 32.29 355.7

364.9 11 2 31.91 31.09 31.50 373.7

12 3 31.37 32.34 31.85 365.4

13

1.8

V

1 32.21 32.38 32.29 355.6

360.2 14 2 32.13 31.73 31.93 365.7

15 3 32.18 32.05 32.11 359.5

16

2.2

VI

1 32.22 33.37 32.79 344.8

344.7 17 2 32.54 32.50 32.52 350.5

18 3 33.17 32.98 33.07 339.0

Gambar 22. Grafik kekerasan Makro raw material front gear chain Honda Supra X

dan Dayang Super X

Tabel 10. Nilai kekerasan Mikro Vickers raw material front gear chain Dayang

Super X

HRA

LOKASI UJI


commit to user

61

0

100

200

300

400

500

600

700

I II III IV V VI

Mikro Honda

Mikro Dayang

Gambar 23. Grafik kekerasan Mikro raw material front gear chain Honda Supra

X dan Dayang Super X

Pada pengujian kekerasan makro pada front gear chain Honda Supra X

di dapatkan hasil uji kekerasan tertinggi berada pada lokasi I yang mencapai 79,6

HRA. Sedangkan kekerasan terendah pada lokasi III dan IV yaitu 73.1 HRA.

Selanjutnya niai kekerasan makro juga diperoleh dari frot gear chain motor

Dayang Super X dengan nilai kekerasan tertinggi pada lokasi I yang mencapai

71,9 HRA. Kekerasan terendah pada lokasi VI yaitu 52,8 HRA. Dari gambar

Grafik kekerasan makro (gambar 22), dapat terlihat bahwa distribusi kekerasan

pada kedua front gear chain tersebut. Dapat diketahui juga bahwa nilai kekerasan

pada front gear chain Honda Supra X lebih tinggi dibandingkan dengan nilai

kekerasan front gear chain Dayang Super X, hal ini ditunjukkan dengan nilai

kekerasan kekerasan rata-ratanya.

Sedangkan pada pengujian kekerasan mikro didapatkan Nilai kekerasan

tertinggi terdapat pada lokasi I yang mencapai 645.0 VHN dan nilai kekerasan

terendah terdapat di lokasi VI yang mencapai 515.8 VHN. Untuk front gear chain

Dayang Super X memiliki nilai kekerasan mikro Vickers yang lebih rendah dari

pada front gear chain Honda Supra X yaitu pada lokasi I yang mencapai 486,7

VHN dan nilai kekerasan terendah terdapat di lokasi VI yang mencapai 344,7

VHN. Dari Grafik kekerasan mikro (gambar 23) terlihat adanya distribusi

HRV


commit to user

62

kekerasan dari kedua front gear chain yang mengalami kecenderungan menurun,

yang titiknya diambil dari jarak 0,2 mm dari daerah tepi menuju ke inti dengan

jarak 0,4 mm pada setiap titik.

Dari kedua hasil pengujian kekerasan dapat diketahui bahwa pada bagian

permukaan memiliki kekerasan yang tinggi kemudian terjadi penurunan menuju

ke daerah poros front gear chain. Jadi dapat disimpulkan bahwa pada proses

pembuatannya ada usaha untuk melakukan peningkatan kekerasan pada bagian

permukaan. Dimungkinkan pada proses pembuatanya setelah front gear chain

dicasting (cor) dan dimachining kemudian dilakukan proses heat treatment.

Proses heat treatment yang memungkinkan pada kedua front gear chain tersebut

adalah pengerasan permukaan (surface treatment) yang meliputi karburisasi

(carburizing), flame hardening, nitriding, cyaniding. Karena pengerasan yang

terjadi hanya pada bagian permukaan dari mata gear yang semakin menuju ke titik

puncak gear semakin keras. Jenis perlakuan panas yang memungkinkan telah

dilakukan adalah antar carburizing dan flame hardening karena sangat tidak

mungkin apabila menggunakan nitriding karena dilihat dari komposisi nitrogen

cenderung kecil pada komposisinya.

Untuk mengetahui perlakuan panas yang telah dilakukan lebih jelasnya

bisa dilihat dengan foto struktur mikro, namun jika dilihat dari Grafik kekerasan

makro maka pengerasan yang telah dilakukan dari kedua front gear chain tersebut

adalah flame hardening (pengerasan pada bagian ujung gear dengan menggunakan

nyala api dan kemudian didinginkan dengan air secara cepat). Hal ini dilihat

dengan nilai kekerasan yang cenderung tinggi dan mengalami distribusi kekerasan

dari 0 - 4 mm dari tepi dan terdapat titik yang memiliki nilai kekerasan yang

cenderung setara pada jarak 5 – 11 mm dari daerah tepi, daerah ini merupakan

daerah diluar dari jarak mata gear (gambar 22). Pada pengerasan flame hardening

hanya mempengaruhi daerah pengerasan sejauh 4 mm dari tepi. Namun flame

hardening ini memiliki kelemahan yaitu terjadi perbedaan kekerasan yang

signifikan pada daerah perbatasan perlakuan flame hardening dan daerah yang

tidak mengalami perlakuan. Daerah tersebut dinamakan daerah transisi, pada

daerah transisi ini terdapat 2 struktur mikro yang berlainan yaitu pada jarak 4 mm


commit to user

63

dari tepi. Dari daerah transisi tersebut akan terjadi daerah sambungan antara

daerah keras dan yang lunak. Dapat disimpulkan bahwa akan mudah patah pada

daerah tersebut. Jadi antara Dayang dan Honda, front gear chain Honda akan

lebih tahan Patah dari pada Dayang karena front gear chan Honda lebih keras dari

pada Dayang.

Hasil dari nilai kekerasan antara kekerasan makro dan mikro maka dapat

di tentukan perlakuan panas yang akan dilakukan selanjutnya untuk memperbaiki

sifat fisis dan mekanis dari pada front gear chain Dayang Super X. Perlakuuan

panas yang akan dilakukan adalah hardening (Pengerasan). Namun untuk

perlakuan panas hardening yang akan dilakukan memerlukan beberapa faktor-

faktor yang menunjang proses perlakuan panas tersebut yaitu Titik panas (Ac3),

holding time dan media pendingin. Karena specimen yang akan di hardening

merupakan baja karbon rendah (tabel 5) dengan komposisi karbon 0,25 % C maka

titik panas Ac3 adalah dengan suhu 850° C (suhu diagram fasa Fe-C dengan

komposisi 0,25 % C). Untuk holding time yang dilakukan adalah antara 5-15

menit untuk baja karbon rendah, serta untuk media pendingin yang digunakan

adalah air garam 10 %. Untuk didapatkan nilai kekerasan yang maksimal

dibutuhkan pendinginan yang maksimal pula sehingga air garam sangat cocok

untuk pendinginan tersebut. Kekerasan maksimal dari baja karbon rendah dengan

kandungan karbon 0,25 % C adalah ± 46 HRC yang mengandung 99,9 %

martensit (tabel 2) atau kalau di konversikan kedalam satuan Rockwell A adalah

73 HRA (Tabel Konversi).


commit to user

64

B. Pembahasan Hasil Hardening Quenching Air Garam 10 %

1. Hasil Uji kekerasan Hardening Quenching air garam 10%

Pengujian kekerasan makro sama-sama menggunakan Pengujian

metode Rockwell A milik laboratorium S1 Teknik Mesin UNS. Untuk pengujian

mikro alat yang digunakan juga sama yaitu alat uji kekerasan knoop

microhardness tester model MXT70 milik S1 Teknik Mesin UNS. Metode

pengujian juga sama dengan specimen raw material. Pengujian ini dilakukan pada

specimen front gear chain Dayang Super X yang telah mengalami proses

Hardening yang di quenching dengan air garam, karena air garam merupakan

pendingin yang paling efektif untuk mengahasilkan kekerasan yang maksimal.

Proses hardening sendiri dilakukan dengan variasi holding time yang paling

efektif yaitu 5 menit, 10 menit dan 15 menit, karena untuk baja karbon rendah

(tabel 5) dalam perlakuan panasnya menggunakan holding time yang efektif yaitu

antara 5-15 menit. Pengujian ini juga dilakukan di 18 titik dengan 3 titik pada

daerah yang sama pada setiap daerahnya dan dilakukan pada pengujian makro dan

mikro. Hasil pengujian kekerasan yang didapatkan adalah sebagai berikut.

Tabel 11. Pengujian Kekerasan Makro Raw material front gear chain Honda

Supra X, Dayang Super X dan front gear chain Dayang Super X yang

mengalami hardening dengan holding time 5, 10, 15 Menit dengan

quenching air garam 10%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

I II III IV V VI

Makro Honda

Makro Dayang

Hold T. 5 mnt

Hold. T. 10 mnt

Hold. T. 15 mnt


commit to user

65

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

I II III IV V VI

Makro Honda

Makro Dayang

Hold T. 5 mnt

Hold. T. 10 mnt

Hold. T. 15 mnt

No

Posisi titik

Dari tepi (mm)

lokasi Titik uji

d1 d2 d rata-

rata Kekerasan


1

0.2

I

1 27.18 26.82 27.00 508.7 505.5

2 2 26.91 26.86 26.88 513.1

3 3 27.51 27.25 27.38 494.7

4

0.6

II

1 29.02 26.38 27.70 483.3 469.9

5 2 28.00 28.75 28.37 460.6

6 3 27.91 28.52 28.21 465.8

7

1.0

III

1 32.74 31.28 32.01 361.9 367.6

8 2 31.31 32.51 31.91 364.3

9 3 31.94 30.80 31.37 376.7

10

1.4

IV

1 34.23 33.85 34.04 322.0 306.0

11 2 36.17 34.51 35.34 296.9

12 3 35.17 35.24 35.20 299.2

13

1.8

V

1 38.90 37.56 38.23 253.7 264.9

14 2 38.71 36.63 37.67 261.3

15 3 36.27 36.56 36.41 279.6

16

2.2

VI

1 36.36 37.37 36.86 276.3

270.5 17 2 36.86 37.97 37.41 264.9

18 3 36.15 37.73 36.94 270.4

Gambar 24. Grafik Pengujian Kekerasan Makro Raw material front gear chain Honda Supra

X, Dayang Super X dan front gear chain Dayang Super X yang mengalami

hardening dengan holding time 5, 10, 15 Menit dengan quenching air garam

10% Tabel 12. Pengujian Kekerasan mikro front gear chain Dayang Super X yang mengalami

hardening dengan holding time 5 Menit dengan quenching air garam 10%

HRA


commit to user

66

No

Posisi titik

Dari tepi (mm)

lokasi Titik uji

d1 d2 d rata-

rata Kekerasan


1

0.2

I

1 29.61 30.13 29.87 422.5 425.1

2 2 29.33 30.11 29.72 419.8

3 3 28.88 29.78 29.33 432.9

4

0.6

II

1 30.49 30.62 30.55 400.9 395.9

5 2 30.32 30.79 30.55 402.5

6 3 31.14 30.98 31.06 384.4

7

1.0

III

1 30.59 31.44 31.01 385.5 425.2

8 2 28.33 29.58 28.95 448.0

9 3 28.45 29.48 28.96 442.2

10

1.4

IV

1 28.03 29.51 28.77 448.0 422.5

11 2 29.85 29.77 29.81 415.6

12 3 30.26 30.34 30.30 403.9

13

1.8

V

1 30.88 30.56 30.72 329.2 378.1

14 2 30.74 29.85 30.29 403.8

15 3 30.39 30.40 30.39 401.4

16

2.2

VI

1 30.59 30.95 30.77 392.1

384.1 17 2 30.53 31.98 31.25 379.6

18 3 30.42 31.98 31.20 380.6

No

Posisi titik

Dari tepi (mm)

lokasi Titik uji

d1 d2 d rata-

rata Kekerasan (VHN)

Kekerasan rata2(VHN)

1

0.2

I

1 28.35 28.89 28.62 452.7 474.7

2 2 27.75 28.90 28.36 462.2

3 3 28.02 26.61 27.31 509.3

4

0.6

II

1 31.33 31.12 31.22 380.3 375.5

5 2 32.41 31.04 31.72 368.4

6 3 31.40 31.52 31.46 377.7

7

1.0

III

1 37.15 36.63 36.89 272.6 295.2

8 2 33.64 36.59 35.11 300.7

9 3 35.37 35.57 35.47 312.2

10

1.4

IV

1 38.93 38.82 38.87 245.4 250.5

11 2 37.04 38.01 37.52 263.3

12 3 39.78 38.30 39.04 242.8

13

1.8

V

1 38.60 37.24 37.92 257.9 267

14 2 37.20 37.73 37.46 264.3

15 3 36.86 36.08 36.47 278.8

16

2.2

VI

1 37.74 33.23 35.48 321.2

304.7 17 2 36.51 34.79 35.65 291.9

18 3 34.62 35.59 35.10 300.9

Tabel 13. Pengujian Kekerasan mikro front gear chain Dayang Super X yang mengalami


Tabel 14. Pengujian Kekerasan mikro front gear chain Dayang Super X yang mengalami



commit to user

67

0

100

200

300

400

500

600

700

I II III IV V VI

Mikro HondaMikro DayangHold T. 5 mntHold. T. 10 mntHold. T. 15 mnt

LOKASI UJI

Gambar 25. Grafik Pengujian Kekerasan Mikro Raw material front gear chain

Honda Supra X, Dayang Super X dan front gear chain Dayang Super

X yang mengalami hardening dengan holding time 5, 10, 15 Menit

dengan quenching air garam 10%

Proses perlakuan panas dilakukan pada front gear chain dayang Super X

yang memiliki nilai kekerasan lebih rendah dari pada front gear chain Honda

Supra X. Perlakuan panas ini dilakukan agar front gear chain Dayang Super X

memiliki nilai kekerasan yang mendekati dengan nilai kekerasan Honda. Selain

itu juga perlakuan panas ini dimaksudkan agar meningkatkan nilai kekerasan

bagian tengah front gear chain Dayang Super X agar tidak terlalu lunak. Proses

perlakuan panas ini dilakukan dengan media pendingin air garam karena air garam

dianggap memiliki sifat pendingin yang baik dan maksimal.

Hasil pengujian kekerasan terlihat bahwa nilai kekerasan yang paling

baik diantara 3 variasi Holding time 5, 10 dan 15 menit pada proses hardening

dengan quenching air garam adalah variasi holding time 10 menit (Gambar 24).

Pada variasi holding time 5 menit nilai kekerasan yang didapat mengalami

peningkatan pada titik IV,V,VI. Namun terjadi penurunan pada titik I,II,III dari

raw materialnya, dan kekerasan maksimal terjadi pada titik I namun lebih rendah

dari pada raw meterialnya. Hal ini terjadi karena pada hardening dengan variasi

holding time 5 menit belum melewati daerah kritis Ac3 secara maksimal sehingga

pada suhu ini struktur yang terjadi dari fasa austenite terbentuk struktur yang

kasar sehingga peningkatan pengerasanya juga kurang bermanfaat karena butir

HRV


commit to user

68

yang terbentuk pada saat pencelupan cenderung mengalami retak atau distorsi.

Pada variasi holding time 10 menit terjadi peningkatan kekerasan pada titik

II,III,IV,V,VI. Namun pada titik I mengalami penurunan nilai kekerasan yang

sangat tipis sekali yaitu pada raw material 71,9 HRA, pada titik I yang mengalami

treatment yaitu 69,8 HRA. Perbedaan ini tidak cukup signifikan sekali karena

masih berada batas toleransi. Pengerasan yang terjadi pada perlakuan panas tahap

ini memiliki hasil yang homogen.. Pada variasi holding time ini memiliki nilai

kekerasan terbesar yaitu pada titik IV yaitu 73,5 dengan kekerasan pada titik-titik

yang lain cenderung mirip, karena berada pada titik Ac3 yang sangat tepat dan

membentuk nilai kekerasan yang maksimal. Pada variasi holding time 15 menit

terjadi peningkatan kekerasan pada titik I,IV,V,VI dan terjadi penurunan nilai

kekersan pada titik II,III dari kekerasan raw materialnya. Kekerasan maksimal

pada pengujian ini terjadi pada titik I dengan nilai 71,1HRA. Penurunan pada

tahap ini dikarenakan suhu yang mempengaruhi specimen berada pada posisi

diatas Ac3 dan menimbulkan fase austenite yang sangat halus. Austenite yang

berbutir halus sangat sulit sekali dikeraskan karena pada saat pendinginan sangat

sulit sekali untuk timbul butir-butir baru untuk menjadi martensit sehingga terjadi

penurunan nilai kekerasan dari tahap dengan holding time 10 menit.

Terjadi peningkatan kekerasan pada daerah berlainan dikarenakan front

gear chain Dayang Super X telah mengalami proses perlakuan panas sebelumnya.

Sehingga jika dilihat dari struktur mikronya maka terdapat daerah-daerah tertentu

yang memiliki perbedaan butir austenitnya, khususnya adalah pada daerah yang

telah mengalami perlakuan panas sehingga sangat sulit untuk mentransformasi

dari ferrit dan perlit untuk menjadi austenite, serta austenite yang dihasilkan juga

akan terbentuk austenite yang halus sehingga pada bagian ini akan menghasilkan

kekerasan yang sulit untuk dikeraskan. Untuk pengerasan efektif harus didukung

dengan faktor-faktor yang efektif pula, karena sifat baja karbon rendah yang sulit

untuk dikeraskan.

Pada pengujian dengan variasi holding time 5 menit daerah tepi belum

melewati garis transofmasi Ac3 secara maksimal, namun daerah tengah lebih

mudah untuk menuju ke garis transformasi Ac3 sehingga terjadi penurunan


commit to user

69

kekerasan pada titik I, II dan III sebaliknya terjadi peningkatan pada titik IV, V,

VI. Pada pengujian dengan variasi 10 menit, nilai kekerasan yang dihasilkan

cenderung setara pada titik II,III,IV,V,VI karena struktur yang terbentuk berada

pada garis transformasi Ac3 secara maksimal (Gambar 24) dan didinginkan secara

cepat. Melihat hasil pengujian dengan variasi holding time 15 menit maka di

indikasikan bahwa struktur mikro yang terbentuk sudah melebihi garis

transformasi Ac3. Struktur yang timbul dari tranformasi ini adalah terbentuk

austenite yang halus dan perubahan dari austenite menuju martensit dengan

pendinginan yang cepat juga cukup lambat sehingga kecenderungan untuk

mendorong diagram TTT ke arah kanan. Pengerasan yang dihasilkan justru

menurun dari variasi holding time 10 menit dan meningkat daripada variasi

holding time 5 menit, sehingga pengerasan yang terjadi yaitu pada titik IV,V,VI.

Dari ke 3 variasi diatas pada titik I sulit sekali dikeraskan karena pada titik ini

terdapat pada daerah tepi yang pemanasanya justru lebih panas dari pada daerah

tengah. Daerah ini mengalami pemanasan dari berbagai tepi sehingga

pemanasanya lebih panas dan jika didinginkan maka daerah yang paling cepat

didinginkan adalah daerah tepi. Hal ini disebabkan karena front gear chain

dayang termasuk baja karbon rendah maka daerah tepi akan cepat menuju ke

daerah Ac3 dan jika tidak terletak pada posisi tepi maka kekerasan akan turun.

Dapat disimpulkan bahwa variasi holding time yang terbaik adalah variasi

dengan holding time 10 menit. Karena dengan perlakuan panas hardening

quenching air garam dan holding time 10 menit maka akan dihasilkan nilai

kekerasan maksimal yaitu antara 73 HRA yang mengandung 99 % martensit

(tabel 2).

Untuk pengujian kekerasan mikro maka dapat dilihat dan dibandingkan

dengan kekerasan mikro raw material (tabel 9,10). Nilai kekerasan yang terjadi

bahwa pada variasi holding time 5 menit memiliki data nilai kekerasan yang

semuanya meningkat dibandingkan dengan raw materialnya kecuali pada titik I

yang menurun daripada raw materialnya. Pada variasi holding time 10 menit juga

cenderung meningkat pada titik I,II,III dan mengalami penurunan pada titik

IV,V,VI. Pada variasi holding time 15 menit justru mengalami penurunan pada


commit to user

70

semua titiknya dari raw materialnya. Artinya adalah pada daerah tepi ini dan diuji

dengan kekerasan mikro juga memiliki nilai kerasan yang bervariasi. Hal ini

dikarenakan proses pemanasan dan pendinginan yang yang tidak sama karena

pengaruh bentuk gear yang memiliki lekuk-lekuk ke luar dan ke dalam.

Pada specimen yang telah diuji juga telah mengalami perlakuan panas

terlebih dahulu jadi sulit dibuat nilai kekerasan mikro yang sama atau homogen.

Kekerasan mikro yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh struktur mikro yang

terbentuk pada setiap titiknya sehingga antara titik satu denan titik yang lain

memiliki nilai kekerasan yang berbeda-beda. Pengerasan yang terjadi pada gear

ini tergantung dari bentuk dari pada sisi-sisi sepecimen yang menyebabkan

banyak sedikitnya panas dan pendinginan yang masuk dalam proses hardening

tersebut.

Kekerasan yang diperoleh dari pengujian mikro vikers ini dapat dilihat

bahwa pengerasan maksimal terjadi pada hardening dengan holding time 5 menit

yang menghasilkan kekerasan yang melebihi nilai kekerasan raw materialnya.

Kemudian kekerasan ke dua diteruskan dengan kekerasan dengan holding time 10

menit dan terakhir diteruskan oleh kekerasan hasil hardening dengan holding time

15 menit yang kedua-duanya memiliki nilai kekerasan yang lebih rendah dari raw

materialnya. Hal ini sebanding dengan pengujian kekerasan makro yang terletak

pada titik pengujian nomor 2 yang menghasilkan nilai kekerasan makro terbesar

pada hasil hardening dengan holding time 5 menit, diteruskan dengan hardening

holding time 10 menit dan 15 menit. Karena pengujian mikro ini terletak pada titik

daerah yang hampir sama dengan titik pengujian makro pada no 2 (tabel. 10).

Pada pengujian jenis ini juga dapat dilihat telah menghilangnya distribusi

kekerasan yang sebelumnya berlaku pada nilai kekerasan raw material.

Hasil kekerasan makro dan mikro dapat dibandingkan dengan raw

material front gear chain Honda Supra X maka hasil terbaik akan ditunjukkan

dengan variasi holding time 10 menit. Pada holding time dengan variasi ini

memiliki kekerasan yang meningkat dan mendekati dengan kekersan pada daerah

tengah raw material front gear chain Honda Supra X. Kekerasan dari variasi

holding time 10 menit memiliki nilai kekerasan yang mayoritas untuk mendekati


commit to user

71

dengan raw material raw material material front gear chain Honda Supra X,

namun kekerasan yang benar-benar mendekati dan hampir sama terletak pada

daerah lebih 7,9,11 mm dari daerah tepi. Pada daerah ini memiliki nilai kekerasan

yaitu pada raw material front gear chain Honda Supra X yaitu 73.1, 73.3, 73.3

HRA. Sedang pada raw material material front gear chain Dayang Super X

kekerasan pada daerah ini yaitu 73.5, 72.5, 72.5 HRA.

2. Hasil dan Pembahasan Foto Struktur Mikro Hasil Hardening

a. Hasil Hardening Quenching air garam 10% Holding Time 5 Menit

i ii

iii

Martensit

Martensit

Martensit

Ferrit

Ferrit

Pearlit

Ferrit

Pearlit

Garis transisi


hardening quenching air garam 10 % dengan holding time 5 menit

dan perbesaran 200 X : i). daerah tepi, ii). Daerah transisi ± 2 mm

dari tepi, iii). Derah tengah


commit to user

72

Hasil foto struktur mikro front gear chain Dayang Super X Hasil

hardening quenching air garam 10 % dengan holding time 5 menit terlihat

memiliki 3 daerah hasil yang disebut dengan daerah tepi, daerah transisi dan

daerah tengah. Daerah tepi ini terlihat jelas bahwa gambar didominasi dengan

warna gelap yang berarti adalah pearlit dan bercampur dengan martensit yang

terlihat seperti jarum. Sedangkan yang berwarna cerah adalah ferrit. Namun jika

dibandingkan dengan (gambar 20. i) raw material Dayang Super X pada daerah

tepi hasil heat treatment holding time 5 menit memiliki struktur martensit yang

lebih halus dari pada raw materialnya sehingga pada titik ini lebih lunak.

Pada tahap ini memiliki daerah transisi yang terlihat pada (gambar 26.

ii), ada 2 daerah yang memiliki perbedaan struktur atom. Daerah transisi ini

memiliki 2 perbedaan yaitu satu sisi memiliki ferrit yang banyak yang

ditunjukkan ke arah kiri atau menuju ke daerah tengah dan satu sisi memiliki

kandungan ferrit yang sedikit sekali yang ditunjukkan ke arah kanan atau menuju

ke daearah tepi. Sehingga daerah transisi ini memiliki 2 nilai kekerasan yang

berbeda cukup signifikan. Daerah transisi ini terjadi karena imbas dari treatment

flame hardening yang pernah dilakukan sebelumnya. Namun yang sebelumnya 4

mm dari daerah tepi kemudian mengecil menjadi 2 mm dari tepi, ini dikarenakan

pendinginan dan pemanasan yang terjadi pada daerah ujung dan daerah tengah

sangat berbeda sekali sehingga sulit untuk menyamakan pemanasan dan

pendinginan pada kedua daerah tersebut karena bentuk yang berbeda antara tepi

dan tengah.

Daerah tengah memiliki martensit yang lebih sedikit dari pada gambar

(26.iii), karena daerah ini terdapat di daerah tengah dan lebih tebal sehingga pada

saat pendinginan memiliki mengalami pendinginan yang lebih lambat daripada

daerah tepi.

Hasil foto struktur mikro tersebut dibandingkan dengan raw material

dayang (gambar 20.i) terlihat jelas bahwa pada hasil holding time 5 menit daerah

tengah ini memiliki martensit, pearlit halus, dan ferrit yang banyak, sehingga

sangat berbeda jauh sekali dengan daerah tengah raw material. Untuk itu daerah


commit to user

73

hasil ini memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi daripada raw materialnya

(tabel 11).

b. Hasil Hardening Quenching Air Garam 10% Holding time 10 Menit


hardening quenching air garam 10 % dengan holding time 10 menit

dan perbesaran 200 X : i). daerah tepi, iii). Derah tengah


hardening quenching air garam 10 % dengan holding time 10 menit memiliki 2

daerah hasil yang disebut dengan daerah tepi dan daerah tengah. Pada daerah ini

tidak memiliki daerah transisi atau tidak terlihat jelas sehingga yang ditampilkan

hanya daerah tepi dan tengah. Hal ini dikarenakan bahwa panas yang terjadi

tersebar rata dan menghilangkan daerah transisi. Pada daerah tepi terlihat jelas

bahwa daerah ini memiliki martensit yang banyak sekali bahkan jika

dibandingkan dengan raw materialnya (gambar 20.i) daerah tepi hasil holding

time 10 menit ini jauh lebih halus dan lebih banyak martensit dan perlit nya yang

terlihat jelas dan halus. Sehingga jika dilihat nilai kekerasanya menjadi lebih keras

daripada raw materialnya. Daerah tengah juga memiliki daerah martensit yang

banyak dan hampir sama dengan daerah tepi, nilai kekerasan yang dihasilkan juga

sama (tabel 11).

Pada perlakuan tahap ini yaitu hardening dengan holding time 10 menit

memiliki jumlah martensit yang berbentuk seperti jarum yang halus dalam jumlah

ii i

Martensit

Ferrit

Martensit

Ferrit


commit to user

74

yang banyak sekali, dapat dikatakan bahwa tahap ini memiliki jumlah martensit

yaitu ±99%, hal ini sesuai dengan table martensit (tabel 2). Namun jika

dibandingkan dengan daerah tepi raw material front gear chain Dayang Super X,

jumlah martensit terlihat lebih sediki sekali, karena pengaruh flame hardening ini

sangat berpengaruh sekali terhadap strukur mikro yang terjadi. Tampak bahwa

masih ada sedikit perlit yang timbul dari perlakuan panas yang telah dilakukan

(gambar 27). Namun pada daerah tengah hasil hardening dengan holding time 10

menit ini memiliki martensit yang sangat besar dan berbeda sekali dengan daerah

tengah raw material. Jika dibandingkan dengan hasil holding time 5 menit maka

daerah tengah ini juga memiliki martensit yang lebih besar daripada daerah tengah

hasil hardening holding time 5 menit. Sehingga daerah tengah hasil holding time

10 menit memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi.

c. Hasil Hardening Quenching Air Garam 10% Holding time 15 Menit

Martensit

Martensit

Ferrit Ferrit

Pearlit kasar

Ferrit

i ii

iii

Garis transisi

Gambar 28. Foto Struktur mikro front gear chain Dayang Super X Hasil hardening

quenching air garam 10 % dengan holding time 15 menit dan perbesaran

200 X : i). daerah tepi, ii). Daerah transisi ± 1 mm dari tepi, iii). Derah

tengah


commit to user

75


hardening quenching air garam 10 % dengan holding time 15 menit juga memiliki

3 daerah hasil yang disebut dengan daerah tepi, daerah transisi dan daerah tengah.

Daerah tepi ini terlihat jelas bahwa gambar didominasi dengan warna gelap yang

disini berarti pearlit. Sedangkan yang berwarna cerah adalah ferrit. Namun jika

dibandingkan dengan (gambar 20.i) raw material Dayang Super X pada daerah

tepi hasil heat treatment holding time 15 menit memiliki ferrit yang lebih sedikit

daripada raw materialnya sehingga pada titik ini lebih keras.

Pada tahap ini memiliki daerah transisi yang terlihat pada (gambar 28.

ii), ada 2 daerah yang memiliki perbedaan kandungan pearlit. Pada daerah ini

terjadi karena pemanasan yang berlebihan sehingga struktur yang timbul menuju

ke austenit sehingga specimen yang terjadi akan menjaidi lebih lunak dan daerah

ujung mengalami pendinginan yang lebih cepat dari pada daerah tengah sehingga

terjadi daerah transisi tersebut. Pengerasan yang ditimbulkan juga lebih lunak dari

pada spesimen yang terkena holding time 10 menit (tabel 10).

Pada daerah tengah memiliki struktur perlit yang relative berukuran

kasar juga memiliki martensit yang lebih sedikit daripada daerah tepi, karena

daerah ini terdapat di daerah yang ukuranya lebih tebal sehingga pada saat

pendinginan memiliki mengalami pendinginan yang lebih lambat dari pada daerah

tepi. Hasil struktur mikro tersebut jika dibandingkan dengan raw material dayang

(gambar 20.iii) terlihat jelas bahwa pada hasil holding time 15 menit, daerah

tengah ini memiliki martensit, pearlit halus yang lebih banyak sehingga sangat

berbeda jauh sekali dengan daerah tengah raw material. Untuk itu daerah hasil ini

memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi dari pada raw materialnya (tabel 11).

Hasil struktur mikro tersebut apabila dibandingkan dengan hasil holding

time 5 menit maka daerah tengah ini hampir memiliki jumlah martensit, pearlit

halus, dan ferrit yang hampir sama. Sehingga kekerasan yang terjadi juga hampir

sama antara ke duanya. Namun jika dibandingakan dengan hasil hardening

dengan holding time 10 menit, maka variasi dengan holding time 10 menit ini


commit to user

76

memiliki struktur yang lebih bagus pada daerah tengahnya karena terlihat pearlit

yang jelas dan martensit yang banyak.

Untuk hasil foto struktur mikro dengan variasi 5, 10, 15 menit tersebut

yang dibandingkan dengan raw material Honda maka masih belum bisa untuk

menyamai struktur mikro raw material Honda. Hal ini dikaarenakan pada raw

material Honda Super X tergolong baja karbon tinggi yang memiliki jumlah

karbon yang sangat banyak sehingga martensit yang timbul pada kondisi yang

normal akan jauh lebih halus. Untuk itu sangat sulit sekali untuk menyamakan

struktur mikro antara hasil perlakuan panas dengan raw material Honda Supra X.

Pada kondisi normal raw material Honda Supra X akan jauh lebih baik karena

sifatnya yang jauh dari kerapuhan.


commit to user

77

BAB V

PENUTUP

A. Simpulan

Berdasarkan penelitian dan pembahasan, maka dapat ditarik kesimpulan

sebagai berikut:

1. Karakteristik sifat fisis dan mekanis raw material front gear chain Honda

Supra X dan Dayang Super X yaitu :

a. Hasil uji komposisi kimia menunjukkan bahwa specimen front gear chain

Honda Supra X memiliki kandungan karbon yang tinggi mencapai 0,772

% C dan termasuk dalam golongan baja karbon tinggi. Berbeda sekali

dengan front gear chain Dayang Super X yang termasuk baja dalam

golongan rendah yaitu yang mengandung jumlah karbon 0,244 %C. Jika

dibandingkan dengan standar AISI (American Iron and Steel Instute) front

gear chain Honda Supra X termasuk dalam golongan AISI 1075. Untuk

front gear chain Dayang Super X termasuk dalam golongan AISI 1023.

Untuk baja AISI 1075 memiliki sifat yang lebih baik karena memiliki

jumlah karbon yang cukup banyak.

b. Hasil pengamatan foto struktur mikro menunjukkan bahwa front gear

chain Honda Supra X dan Dayang Super X memiliki 3 daerah, yaitu

daerah tepi, transisi dan tengah karena keduanya merupakan hasil

perlakuan panas. struktur mikro front gear chain Honda Supra X di daerah

tepi memiliki struktur pearlit yang sangat halus dan menjadi martensit.

c. Sifat mekanis yang dihasilkan adalah bahwa front gear chain Honda supra

X memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi daripada front gear chain

Dayang Supra X baik kekerasan makro maupun mikro. Terjadi distribusi

kekerasan pada kedua spesimen ini karena keduanya merupakan hasil dari

flame hardening karena terjadi pemerataan nilai kekerasan lebih dari 4 mm

dari titik tepi. Pada front gear chain Honda Supra X nilai kekerasan

makro terbesar terjadi pada titik I (1mm dari tepi) sebesar 79.6 HRA, dan

terendah terjadi pada titik II dan III yaitu sebesar 73.1 HRA. Kekerasan


commit to user

78

mikro terbesar ada pada titik I (0.2 mm dari tepi) yaitu 645 VHN, terendah

ada pada titik VI (2.2 mm dari tepi) yaitu sebesar 515.8 VHN. Untuk front

gear chain Dayang Super X nilai kekerasan makro terbesar terjadi pada

titik I (1mm dari tepi) sebesar 71.9 HRA, dan terendah terjadi pada titik V

yaitu sebesar 52.8 HRA. Kekerasan mikro terbesar ada pada titik I (0.2

mm dari tepi) yaitu 486 VHN, terandah ada pada titik VI (2.2 mm dari

tepi) yaitu sebesar 344.7 VHN.

2. Perlakuan panas yang dilakukan untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis

front gear chain Dayang Super X adalah hardening dengan quenching air

garam 10 % karena memiliki nilai kekerasan yang lebih rendah dari pada nilai

kekerasan front gear chain Honda Supra X, dan agar didapatkan nilai

kekerasan yang maksimal agar mendekati dengan nilai kekerasan front gear


3. Karakteristik sifat fisis dan mekanis front gear chain Dayang Super X yang

mengalami heat treatment yaitu:

a. Sifat fisis yang berupa hasil foto struktur mikro pada front gear chain

Dayang Super X yang mengalami heat treatment hardening quenching air

garam 10 % dengan variasi holding time 5,10,15 menit memiliki hasil

yang berbeda-beda. Struktur mikro yang paling baik dari variasi tersebut

adalah variasi dengan holding time 10 menit karena sudah tidak memiliki

daerah transisi.

b. Sifat mekanis yang berupa kekerasan yang diperlakukan pada pada front

gear chain Dayang Super X yang mengalami heat treatment hardening

quenching air garam 10 % dengan variasi holding time 5,10,15 menit juga

memiliki hasil yang berbeda-beda. Kekerasan terbesar dimiliki oleh variasi

dengan holding time 10 menit selain nilai kekerasannya mendekati dengan

kekerasan raw material front gear chain Honda Supra X juga kekerasan

yang dihasilkan relatif homogen. Pada variasi holding time 10 menit

memiliki nilai kekerasan makro pada titik IV (7 mm dari tepi) senilai 73.5

HRA dan terendah pada titik I (1 mm dari tepi) senilai 69,8 HRA. Untuk

kekerasan mikro yang dihasilkan terbesar pada titik I (I mm dari tepi)


commit to user

79

senilai 505,5 VHN dan terendah pada titik V (1,8 mm dari tepi) senilai

264.9 VHN.

B. Implikasi Penelitian

Berdasarkan hasil penelitian yang didukung oleh landasan teori yang

telah dikemukakan, tentang Study Sifat Fisis dan Mekanis Front gear chain

Honda Supra X dan Front gear chain Dayang Super X yang mengalami heat

treatment, dapat diterapkan kedalam implikasi yang dapat dikemukakan sebagai

berikut.

1. Implikasi Teoritis

Dari penelitian ini dapat diketahui bahwa front gear cahain Honda

Supra X termasuk dalam klasifikasi standart AISI 1075 dan untuk front gear

chain Dayang Super X termasuk dalam klasifikasi standart baja AISI 1023.

Dengan penelitian ini dapat diketahui karakteristik fisis dari front gear chain yang

berupa struktur mikro yang terdiri dari martensit padat pada seluruh lapisan gear

Honda dan struktur martensit yang hanya pada ujungnya saja untuk gear Dayang.

Dapat diketahui pula karakteristik mekanis yaitu kekerasan front gear chain

Honda Supra X yang lebih besar dari kekerasan front gear chain Dayang Super X.

Hasil pengujian kekerasan tersebut terlihat bahwa adanya distribusi kekerasan

yang semakin menurun dari ujung hingga ke bagian tengah. Setalah front gear

chain mengalami hardening maka dihasilkan nilai kekerasan yang meningkat.

Selain itu struktur mikro yang terlihat mengandung martensit yang lebih banyak

sehingga kekerasan antara daerah ujung dan tengah memiliki nilai kekerasan yang

hampir rata. Sehingga masa pakai untuk front gear chain Dayang Super X lebih

lama. Hasil penelitian ini juga dapat digunakan sebagai acuan pengembangan

penelitian selanjutnya karena masih ada metode pengerasan lain untuk

meningkatkan kekerasan dari pada front gear chain Dayang Super X.

2. Implikasi Praktis

Dari Hasil penelitian ini dapat dijadikan suatu pertimbangan bagi

industri logam dan mesin dalam menentukan komposisi kimia, karakteristik fisis,

dan mekanis yang digunakan untuk proses pembuatan front gear chain agar


commit to user

80

didapatkan nilai kerasan yang lebih baik serta dapat ditentukan pula metode

pengerasan yang cocok untuk pengerasan front gear chain mendapatkan

kekerasan yang maksimal agar didapatkan kualitas produk yang sesuai dengan

keinginan konsumen.

C. Saran

Berdasarkan kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian, maka

dapat disampaikan saran-saran sebagai berikut:

1. Untuk proses pengerasan front gear chain Dayang Super X dengan kadar

karbon 0,25 % maka diperlukan pengerasan dengan holding time yang efektif

yaitu antara 5-10 menit.

2. Sebelum dilakukan proses perlakuan panas hardening quenching air garam

10% seharusnya terlebih dahulu dilakukan tempering agar menghilangkan

bekas perlakuan panas flame hardening dari raw materialnya agar didapatkan

hasil perlakuan panas hardening yang nilai kekerasanya homogen.

STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS FRONT GEAR CHAIN HONDA ...

Documents

Transcript of STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS FRONT GEAR CHAIN HONDA ...