METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian
Pada penelitian ini menggunakan metode eksperimental. Metode penelitian eksperimental yang dilakukan terdiri dari pengujian kekerasan dan pengujian struktur mikro. Gambar diagram alir penelitian ini ditunjukan pada gambar 3.1. Penelitian ini dimulai dengan studi literature, pembuatan spesimen, preparasi spesimen, perlakuan panas quenching, pengujian kekerasan Vickers (HV), dan pengujian struktur mikro. Sebelum material diuji kekerasan terlebih dahulu harus menentukan beban penekanan, waktu pembebanan, dan alat uji kekerasan yang akan digunakan. Untuk penelitian ini alat yang digunakan yaitu uji kekerasan
Vickers. Selanjutnya, untuk bahan baja tanpa perlakukan dilakukan uji kekerasan.
Tahap berikutnya yaitu untuk enam buah spesimen benda uji ini dilakukan proses perlakukan panas dengan tiga variasi suhu quenching yaitu 800, 850, dan 900oC serta di holding time selama 25 menit. Setelah dilakukan proses perlakuan panas pada enam buah spesimen ini, tahap berikutnya melakukan pengujian kekerasan untuk mengetahui nilai kekerasan pada material tersebut. Pada penelitian ini jenis media pendingin yang digunakan yaitu air dan oli SAE 20W-50 guna mendapatkan nilai kekerasan optimum pada baja AISI 1045. Pada proses perlakuan panas
quenching, pengujian kekerasan Vickers (HV), dan pengujian struktur mikro
dilakukan di Laboratorium Ilmu Logam Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Setelah data penelitian didapat maka langkah selanjutnya dilakukan dengan analisa data penelitian.
28
Gambar 3.2. Diagram alir penelitian Mulai
Kajian Pustaka
Pembuatan dan Preparasi Spesimen
Tanpa Perlakuan
Proses Perlakuan Panas Quenching 800oC, 850oC, dan 900oC holding
time 25 menit
Quenching oli SAE
20W-50
Quenching Air
Pengujian Kekerasan Vickers dan Pengujian Struktur Mikro Analisis Data Penelitian dan Kajian Pustaka Kesimpulan Selesai No Yes
29 3.2 Alat Yang Digunakan Pada Pengujian
Pada pengujian ini menggunakan beberapa peralatan untuk mendukung kelancaran dalam pengujian ini diantaranya adalah :
1) Alat Uji Kekerasan Vickers
Pada pengujian ini menggunakan alat uji kekerasan Vickers (HV) dengan model DHV-50D. Alat ini digunakan untuk menguji kekerasan yang terdapat pada material baja AISI 1045. Tujuan dari pengujian kekerasan ini adalah untuk mendapatkan harga nilai kekerasan dan membandingkan harga nilai kekerasan pada setiap spesimen. Alat uji ini dilengkapi dengan sistem digital, sistem program, dan mikroskop metalurgy sehingga pada saat proses pengujian berlangsung nilai kekerasan akan terbaca dan terlihat pada layar komputer yang terdapat pada mesin uji kekerasan tersebut. Gambar alat uji kekerasan Vickers dapat dilihat pada gambar 3.2.
Gambar 3.2. Alat uji kekerasan Vickers
2) Furnace (Tungku pembakaran)
Furnace (Tungku pembakaran), alat ini digunakan dalam proses perlakuan
panas quenching pada material baja AISI 1045. Furnace atau tungku pembakaran dengan tipe Ney M525 seri II memiliki spesifikasi dengan tegangan pemakaian 120
30
V dan range temperatur diantara 0-1200oC. Pada furnace dilengkapi dengan tombol putaran temperatur (tombol power) dan lampu indikator. Tombol power berfungsi untuk mengatur kecepatan proses pemanasan dan lampu indikator yang berwarna merah berfungsi sebagai penunjuk proses pemanasan berlangsung didalam tungku pembakaran. Gambar furnace atau tungku pembakaran terdapat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3. Furnace (tungku pembakaran)
3) Mesin Polishing
Mesin polishing adalah mesin yang digunakan untuk memoles, mengamplas, meratakan, dan menghaluskan permukaan logam setelah melewati proses tahap pembubutan dan pemotongan benda kerja. Pada penelitian ini jenis mesin polishing yang digunakan yaitu seri TNP-2020FRX. Mesin ini memiliki spesifikasi kecepatan pemutaran motor (rotary motor) dengan range 50-800 rpm/60 Hz. Jenis amplas yang digunakan dalam proses pengamplasan ini terdiri dari ukuran kertas amplas yang paling kasar 360, 660, 860, 1000, 1200, dan 1500. Amplas tersebut selanjutnya dipotong melingkar dan disesuaikan dengan diameter dudukan tempat amplas yang terdapat pada mesin polishing. Gambar mesin polishing terdapat pada gambar 3.4.
31
Gambar 3.4. Mesin polishing
4) Optical Microscopy
Optical Microscopy adalah alat yang digunakan untuk mengamati struktur
mikro dari spesimen benda uji baik sebelum dan sesudah dilakukannya proses perlakuan panas quenching. Optical microscopy yang digunakan dalam penelitian ini adalah seri Union Tokyo 2009. Pada alat ini dilengkapi lensa dengan berbagai ukuran dari pembesaran: M 10 x 0,45, M 20 x 0,90, M 40 x 0,45, dan M 100. Pada lensa mikroskop terdapat pencahayaan guna membantu dalam mengamati struktur mikro. Pencahayaan dalam hal ini menjadi faktor terpenting dikarenakan pada saat proses pengamatan, pantulan cahaya pada permukaan benda uji akan terlihat struktur apa yang terbentuk setelah diamati melalui lensa setiap masing-masing pembesaran. Gambar alat optical microscopy dapat dilihat pada gambar 3.5.
32
Gambar 3.5. Optical microscopy
5) Thermometer
Pada pengujian ini, alat yang digunakan untuk menunjang keberhasilan dalam proses perlakuan panas quenching yaitu thermometer. Thermometer berfungsi untuk mendeteksi suhu pada saat berlangsungnya proses perlakuan panas
quenching. Alat ini dilengkapi dengan sistem digital dan sensor untuk pengukur
suhu yang disebut thermocouple. Alat ini diletakkan disamping tungku pemanasan dan pada bagian kabel diletakkan didalam ruang furnace. Gambar thermometer dapat dilihat pada gambar 3.6.
33 6) Media Pendingin
Media pendingin merupakan salah satu bahan yang digunakan pada saat proses quenching guna mendapatkan nilai kekerasan baja AISI 1045. Media pendingin yang digunakan pada penelitian ini yaitu volume air 65 liter dan volume oli SAE 20W-50 sebanyak 25 liter. Sumber air dan oli SAE 20W-50 yang digunakan berasal dari Laboratorium Ilmu Logam dengan temperatur ruangan sekitar 26oC.
7) Larutan Etsa
Larutan etsa yang digunakan dalam pengujian struktur mikro yaitu HNO3
dengan kandungan sebesar 100% dan alkohol dengan berat 70%. Pemilihan jenis larutan tersebut harus disesuaikan dengan komposisi kandungan yang terdapat pada material baja. Pada proses pencampuran bahan etsa antara HNO3 100%dengan alkohol 70% ini dilakukan pada gelas ukur kimia dan material dicelupkan kedalam gelas kimia, setelah material dimasukan maka selanjutnya dilakukan proses pengadukan dengan cara menggoyangkan (mengocok) gelas yang berisi larutan etsa dan spesimen benda uji. Pada proses etsa ini memberikan pengaruh korosi yang terdapat pada permukaan spesimen benda uji sehingga ketika dilakukan pengamatan akan terlihat bentuk struktur. Selanjutnya, setelah melewati proses pengetsaan, spesimen benda uji dicuci dan dibersihkan dengan menggunakan air yang mengalir pada kran. Gambar larutan etsa dapat dilihat pada gambar 3.7.