BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.2. Hubungan Variasi Campuran Grafit Terhadap Kekerasan
Dari hasil pengujian kekerasan diperoleh diameter jejak indentor seperti ditunjukkan pada Tabel 4.2 di bawah. Pengukuran diameter dilakukan terhadap dua sisi lingkjaran atau jejak indentor yang terbentuk setelah tekanan indentor (bola baja) dilepaskan dari spesimen. Kemudian dari hasil pengukuran diameter pertama dan kedua dihitung diameter rata-rata. Selanjutnya diameter rata-rata ini juga akan digabungkan dengan diameter rata-rata dari pengukuran di titik sampel yang lain yang nantinya didapatlah diameter rata-rata dari ketiga titik sampel yang diuji. Diameter rata-rata inilah nantinya yang digunakan untuk dimasukkan dalam perhitungan nilai kekerasan Brinell.
Table 4.1. Hasil pengukuran diameter jejak indentor (bola baja)yang terbentuk pada spesimen Formulasi I
Tabel di atas menunjukkan hasil pengukuran diameter jejak yang terbentuk pada spesimen dengan formulasi 0% grafit. Artinya belum ada serbuk grafit yang ditambahkan saat pengadukan. Tabel Formulasi dapat dilihat pada bab III. Selanjutnya dari data pada tabel di atas akan dapat dihitung besarnya nilai/angka kekerasan Brinell. Perhitungan nilai kekerasan brinell dari formulasi I dibahas pada bagian subbab 4.4.2.
Pada perhitungan diperoleh besarnya angka/nilai kekerasan spesimen dari ketiga titik sampel dan nilai yang akan ditetapkan sebagai BHN ( Brinell Hardness Number) ialah nilai rata-rata dari ketiga hasil yang diperoleh.
4.2.2. Perhitungan Angka Kekerasan Brinell
Angka/Nilai kekerasan Brinell diperolah dengan menggunakan persamaan (2.1) sebagai berikut :
BHN =
Untuk spesimen ujitanpa penambahan grafit(Formulasi I) diperoleh hasil percobaan pada titik sampel I dengan diameter jejak1( 2,1 mm dan diameter jejak2 ( 2,2 mm. Maka diameter rata-ratanya menjadi = 2,15 mm.
Dari hasil pengukuran ini dapat dihitung nilai kekerasan dengan menggunakan persamaan di bawah. Untuk menghitung nilai P yang sesuai dengan material yang diuji maka harus digunakan rumus perhitungan P dengan menggunakan konstanta uji material 30 sebagai berikut:
BHN =
P = C x
P = 30 x kg
Angka inilah yang akan terus digunakan untuk menghitung nilai kekerasan dari spesimen-spesimen yang lainnya dan setiap spesimen diuji pada dua titik sampel. Pada perhitungan hasil pengukuran pada Titik Sampel yang pertama dibuat dan Titik Sampel 2 .
Untuk nilai kekerasan (BHN) berdasarkan hasil pengukuran pada Titik Sampel I ( ) diperoleh BHN sebagai berikut:
BHN ( ) =
=
=
= 39,021 BHN
Dengan menggunakan cara yang sama pada perhitungan angka kekerasan di titik sampel I maka diperoleh angka kekerasan brinell (BHN) pada titik sampel II dan III berturut-turut adalah 43,187 BHN dan 46,199 BHN. Setelah menghitung angka kekerasan brinell(BHN) ketiga titik sampel terlihat bahwa hasil yang diperoleh berbeda-beda untuk setiap titik sampelnya. Itulah sebabnya angka kekerasan yang ditetapkan untuk spesimen tersebut merupakan angka kekerasan rata-rata dari ketiga titik sampel. Dari hasil pengukuran diameter jejak indentor yang terbentuk pada ketiga titik sampel maka didapat nilai kekerasan untuk spesimen pada Titik Sampel I, II dan III berturut-turut 37,94 0 BHN, 43,187 BHN dan 46, 199 BHN. Kemudian dari ketiga angka ini dihitunglah nilai kekerasan rata-rata sebagi berikut :
=
=
= 42,802 BHN ≈ 43 BHN
Angka kekerasan Brinell telah diperoleh untuk Formulasi I. Seperti telah ditetapkan pada bagian Bab III bahwa ada lima formulasi bahan yang berbeda-beda. Hal yang membedakan kelima formulasi ini adalah fraksi berat grafit yang ditambahkan pada tahap pengadukan (mixing). Untuk formulasi I penambahan grafit ialah 0% artinya belum ada grafit yang diaduk dalam mini powder mixer.
Selanjutnya untuk Formulasi II penambahan grafit adalah sebesar 0,5%.
Selanjutnya pada Formulasi III, IV, dan V penambahan grafitnya ialah 1%, 1,5 % dan 2,5%. Pada halaman 70 dapat diperhatikan perhitungan angka kekerasan untuk Formulasi I(spesimen tanpa penambahan grafit) dan diperoleh angka kekerasan brinelnya sebesar 43 BHN dan untuk menghitung angka kekerasan brinell pada Formulasi-formulasi yang lainnya (II,III, IV dan V) digunakan cara pengujian dan perhitungan yang sama, yaitu semua spesimen harus diuji sebanyak tiga kali (tiga titik sampel) dan hasil pengukuran diameter jejak indentor tersebut dicatat lalu dihitung nilai kekerasannya dengan menggunakan diameter jejak indentor dari masing-masing titik sampel yang terbentuk. Setelah diperoleh angka kekerasan masing-masing titik sampel lalu dihitung nilai rata-rata dari ketiga angka kekerasannya. Nilai rata-rata inilah yang ditetapkan sebagai angka
kekerasan brinellnya sehingga keseluruhan hasil pengujian kekerasan dirangkum dalam Tabel 4.2. berikut:
Tabel 4.2. BHN Formulasi I sampai Formulasi V
FORMULASI KOMPOSISI MATERIAL (%) BHN
TEMBAGA TIMAH SENG GRAFIT
I 88,00 9,00 3,00 0,0 42,802
II 88,00 9,00 3,00 0,5 44,991
III 88,00 9,00 3,00 1,0 46,037
IV 88,00 9,00 3,00 1,5 38,493
V 88,00 9,00 3,00 2,5 30,556
Terlihat pada Tabel 4.2 dapat kita simpulkan bahwa dengan adanya penambahan grafit pada masing-masing formulasi didapat nilai BHN yang bervariasi. Dan nilai BHN ini meningkat seiring dengan adanya penambahan grafit artinya nilai kekerasan material meningkat berbanding lurus dengan bertambahnya fraksi berat grafit pada masing-masing spesimen sampai pada batas penambahan fraksi berat grafit sebesar 1 %. Pada Tabel 4.3 dapat diperhatikan (tepatnya pada data Formulasi II) yaitu penambahan fraksi berat grafit sebesar 0,5
% mengakibatkan adanya penambahan nilai kekerasan sebesar 2,189 BHN dari kondisi awal (kondisi spesimen tanpa penambahan grafit) yang sebelumnya 42,802 BHN meningkat menjadi 44,991 BHN atau sekitar 0,051 %.
Pada Tabel 4.3 data pada formulasi II dan III menunjukkan adanya peningkatan nilai kekerasan Brinell, namun tidaklah demikian halnya pada formulasi IV dan V, pada tabel terlihat bahwa hasil pengujian menunjukkan adanya penurunan nilai kekerasan bantalan. Hal ini disebabkan semakin banyaknya grafit yang sudah ditambahkan ternyata mengakibatkan bantalan menjadi rapuh dan akibatnya kekerasan bantalan akan terus menurun sampai pada
formulasi V. Pada saat jumlah grafit dalam formulasi masih sampai 1%, grafit masih berperan optimal dalam mengisi celah material bantalan yang terbentuk sesudah kompaksi dan sintering. Walaupun pada saat pengadukan fraksi berat grafit merupakan fraksi yang paling sedikit bila dibandingkan terhadap masing-masing fraksi berat material lainnya. Sesuai karakteristik grafit yang lunak dan rapuh membuat grafit akan menurunkan kekerasan bantalan jika ditambahkan dalam jumlah yang banyak. Hal ini dapat dibuktikan ketika fraksi berat grafit ditambah terus sampai 2,5% sifat grafit yang rapuh mengakibatkan kekerasan material bantalan mulai berkurang sebab kekuatan ikatan antar atom sudah semakin melemah. Memang untuk kebutuhan pelumasan, sifat grafit yang licin tentu dibutuhkan, tetapi penambahan grafit yang terlalu banyak mengakibatkan nilai kekerasan banatalan terus menurun. Penurunan nilai kekerasan paling signifikan dapat diperhatikan pada grafik hubungan penambahan serbuk grafit terhadap nilai kekerasan pada Gambar 4. 1.
Gambar 4.1. Grafik hubungan penambahan Grafit terhadap nilai kekerasan Brinell (BHN)
Pada grafik di atas dapat diperhatikan bahwa nilai kekerasan meningkat sampai pada penambahan grafit sebesar 1,0% sedangkan penambahan grafit lebih dari 1,0% mengakibatkan terjadinya penurunan nilai kekerasan Brinell. Penurunan paling signifikan dapat kita perhatikan pada penambahan grafit sebesar 2,5 % (di
mana angka BHN pada titik ini hanya mencapai 30,556 BHN . Hal ini disebabkan sifat grafit yang lunak dan rapuh membuat ikatan antar atom semakin melemah yang mengakibatkan menurunnya nilai kekerasan. Penambahan grafit yang optimal ialah pada penambahan 1,0% di mana pada penambahan sebesar 1,0%
fraksi berat grafit diperoleh nilai kekerasan tertinggi yaitu sebesar 44,037 BHN.