BAB III METODE PENELITIAN
3.7 Pengujian Spesimen
3.7.3 Pengujian Kelelahan
Pengujian kelelahan merupakan pengujian untuk mengetahui kegagalan bahan setelah diberi beban bukan karena mampu menahan beban, melainkan karena lelah setelah mengalami siklus pembebanan tertentu.
Pengujian ini dilakukan dengan cara memberikan beban pada material yang didapatkan dari perhitungan tegangan lentur berkisar 75% dari kekuatan tarik bahan.
Proses pengujian kelelahan adalah sebagai berikut:
1. Benda uji yang telah dibentuk sesuai standar yang telah ditentukan yaitu menggunakan standar JIS 2274.
2. Spesimen dipasang pada kolet mesin uji kelelahan, usahakan kedua cuck sejajar.
3. Kencangkan cuck dengan mengganjal terlebih dahulu pada tuas bagian bawah mesin supaya bahan tidak mengalami defleksi.
4. Berikan pembebanan yang menghasilkan tegangan lentur berkisar 75% dari kekuatan tarik bahan.
5. Hidupkan mesin dan putar perlahan tuas pembebanan supaya bahan terkenan beban secara siklus.
6. Catat berapa jumlah siklus (putaran) yang diperlukan sampai spesimen mengalami kegagalan/patah.
7. Ulangi langkah 1-6 dengan beberapa spesimen sampai batas lelah yang ditentukan dengan mengurangi beban.
8. Buatlah diagram S-N menggunakan data yang telah didapatkan setelah pengujian kelelahan.
41 BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 HASIL PENGUJIAN
Sebelum melakukan penelitian, terlebih dahulu dilakukan pengujian komposisi terhadap bahan material yang akan diteliti, yaitu Baja S45C.
Dalam pengujian ini dilakukan dua pengujian yaitu pengujian kekerasan Brinell dan pengujian kelelahan. Setelah dilakukan pengujian tersebut didapatkan hasil data dan dilakukan pengolahan data serta perhitungan. Hasil pengujian yang diperoleh ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik.
4.1.1 Hasil Uji Komposisi
Hasil uji komposisi yang dilakukan di PT. ITOKOH CEPERINDO menunjukkan bahwa spesimen mengandung :
Tabel uji 4.1 Uji komposisi baja S45C
Fe C Si Cr Mn Cu
98,40% 0,47% 0,23% 0,02% 0,69% 0,03%
Dalam spesimen ini masih mengandung unsur lain yang berdasarkan prosentasenya bisa diabaikan. Untuk hasil uji komposisi yang lebih lengkap dapat dilihat dalam lampiran.
4.2 DATA HASIL PENGUJIAN KEKERASAN BRINELL
Pengujian kekerasan Brinell ini bertujuan untuk mengetahui nilai kekerasan pada Baja S45C sebelum dan sesudah terkorosi dengan proses tempering 400°C. Pembebanan yang diberikan pada pengujian kekerasan Brinell ini adalah 187,5 kg dengan diameter indentor 2,5 mm. Hasil dari
pengujian kekerasan dapat dilihat pada Tabel 4.2 dan pada Gambar 4.2.
Untuk mendapatkan hasil uji kekerasan Brinell dapat dihitung menggunakan persamaan (2.2) :
P = Beban yang diberikan pada indentor (kg) D = Diameter indentor (mm)
d = Diameter bekas injakan (mm)
Tabel 4.2 Data hasil pengujian kekerasan Brinell Baja S45C tanpa perlakuan quenching tempering 400°C.
Material d (mm) P (kg) D (mm) Kekerasan Brinell (BHN)
Sebelum terkorosi
1 187,5 2,5 228,88
1,04 187,5 2,5 210,83
1,06 187,5 2,5 202,55
1,10 187,5 2,5 187,33
1,04 187,5 2,5 210,83
Rata-rata 208,08
Terkorosi 45 hari
1,12 187,5 2,5 180,32
1,08 187,5 2,5 194,73
1,06 187,5 2,5 202,55
1,08 187,5 2,5 194,73
1,10 187,5 2,5 187,33
Rata-rata 191,93
Terkorosi 90 hari
1,18 187,5 2,5 161,39
1,22 187,5 2,5 150,27
1,18 187,5 2,5 161,39
1,16 187,5 2,5 167,37
1,14 187,5 2,5 173,68
Rata-rata 162,82
Tabel 4.3 Data hasil pengujian kekerasan Brinell Baja S45C dengan perlakuan quenching tempering 400°C.
Material d (mm) P (kg) D (mm) Kekerasan Brinell
(BHN)
Sebelum terkorosi
0,96 187,5 2,5 249,24
1 187,5 2,5 228,88
0,98 187,5 2,5 238,75
0,94 187,5 2,5 260,40
0,96 187,5 2,5 249,24
Rata-rata 245,30
Terkorosi 45 hari
0,94 187,5 2,5 260,40
1,02 187,5 2,5 219,59
1,04 187,5 2,5 210,83
0,98 187,5 2,5 238,75
0,96 187,5 2,5 249,24
Rata-rata 235,76
Terkorosi 90 hari
1,14 187,5 2,5 173,68
1,12 187,5 2,5 180,32
1,16 187,5 2,5 167,37
1,2 187,5 2,5 155,69
1,12 187,5 2,5 180,32
Rata-rata 171,48
Gambar 4.1 Grafik hasil pengujian kekerasan Brinell Baja S45C tanpa perlakuan quenching tempering 400°C.
Gambar 4.2 Grafik hasil pengujian kekerasan Brinell Baja S45C dengan perlakuan tempering 400°C.
Gambar 4.3 Grafik hasil pengujian kekerasan Brinell Baja S45C tanpa dan dengan perlakuan quenching tempering 400°C.
Dari Tabel 4.3 nampak bahwa spesimen dengan perlakuan panas quenching tempering memiliki nilai kekerasan yang lebih besar dibandingkan spesimen tanpa perlakuan panas quenching tempering. Hal tersebut terjadi karena spesimen uji mengalami proses quenching terlebih dahulu untuk menaikkan kekuatannya kemudian di tempering dengan suhu 400°C. Oleh karena itu kekuatan antara spesimen uji tanpa perlakuan panas dengan spesimen tempering mempunyai selisih kekuatan yang signifikan.
Spesimen dengan perlakuan panas quenching tempering sebelum terkorosi mempunyai nilai kekerasan 245,30 BHN, kemudian mengalami penurunan kekerasan setelah dikorosi selama 45 hari yaitu mempunyai nilai sebesar 235,76 BHN dan 171,48 BHN karena spesimen telah mengalami korosi pada 0 hari, 45 hari dan 90 hari. Spesimen tanpa perlakuan panas quenching tempering nilai kekerasannya lebih kecil yaitu 208,08 BHN.
191,93 BHN dan 162,82 BHN.
Penurunan nilai kekerasan bahan terjadi karena pada permukaan terdapat ketidakrataan yang disebabkan waktu kontakya spesimen dengan lingkungan pantai yang mengakibatkan korosi. Penurunan luas penampang akibat korosi berpengaruh terhadap kekerasan spesimen yang terkena korosi lebih lama, sehingga diameter uji spesimen semakin berkurang dan kualitas spesimen semakin menurun. Spesimen uji kekerasan yang mengalami peningkatan kekasaran akibat korosi dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Permukaan spesimen uji kekerasan yang mengalami peningkatan kekasaran akibat korosi.
4.3 DATA HASIL PENGUJIAN KELELAHAN
Pengujian kelelahan merupakan pengujian untuk mengetahui kegagalan bahan setelah diberi beban siklus sebelum dan sesudah mengalami korosi serta diberi perlakuan panas tempering. Hasil pengujian kelelahan dapat dilihat pada Tabel 4.4 pengujian kelelahan Baja S45C tanpa perlakuan panas quenching tempering dan Tabel 4.5 pengujian kelelahan Baja S45C dengan perlakuan panas quenching tempering.
Didapatkan grafik perbandingan pada Gambar 4.4 perbandingan spesimen sebelum terkorosi, Gambar 4.5 perbandingan spesimen setelah terkorosi 45 hari dan Gambar 4.6 perbandingan spesimen setelah terkorosi 90 hari. Untuk menentukan tegangan lentur yaitu berkisar 75% dari kekuatan tarik bahan, dapat dihitung dengan persamaan (2.4) :
32
W = Beban yang diberikan (kg)
l = Jarak antara beban dan bantalan (mm) d = Diameter benda uji (mm)
w l
Tabel 4.4 Data hasil pengujian kelelahan Baja S45C tanpa perlakuan
Tabel 4.5 Data hasil pengujian kelelahan Baja S45C dengan perlakuan
Gambar 4.5 Grafik perbandingan hasil pengujian kelelahan Baja S45C tanpa dan dengan quenching tempering 400°C sebelum terkorosi.
Gambar 4.6 Grafik perbandingan hasil pengujian kelelahan Baja S45C tanpa dan dengan quenching tempering 400°C terkorosi 45 hari.
Dari Tabel 4.4 dan Tabel 4.5 dapat dibuat grafik perbandingan seperti Gambar 4.5, Gambar 4.6 dan Gambar 4.7 nampak bahwa spesimen uji kelelahan dengan perlakuan quenching tempering sebelum terkorosi pada tegangan lentur 18 kg didapatkan jumlah siklus 42178, spesimen setelah terkorosi 45 hari pada beban 18 kg didapatkan jumlah siklus 36823 dan spesimen setelah terkorosi 90 hari pada beban yang sama yaitu 18 kg didapatkan jumlah siklus 27669. Spesimen uji kelelahan tanpa perlakuan quenching tempering sebelum terkorosi pada tegangan lentur 18 kg didapatkan jumlah siklus 16835, spesimen setelah terkorosi 45 hari pada beban 18 kg didapatkan jumlah siklus 14973 dan spesimen setelah terkorosi 90 hari pada beban yang sama yaitu 18 kg didapatkan jumlah siklus 13263.
Dari data tersebut spesimen dengan perlakuan quenching tempering memiliki umur patah yang lebih lama dibandingkan spesimen tanpa perlakuan quenching tempering, hal itu disebabkan spesimen uji sebelumnnya mengalami proses quenching terlebih dahulu untuk menaikkan kekuatannya
Gambar 4.7 Grafik perbandingan hasil pengujian kelelahan Baja S45C tanpa dan dengan quenching tempering 400°C terkorosi 90 hari.
sehingga spesimen menjdai keras, kemudian di tempering dengan suhu 400°C untuk menurunkan tegangan sisa.
Penurunan umur patah bahan terjadi karena pada permukaan terdapat ketidakrataan yang disebabkan waktu kontakya spesimen dengan lingkungan pantai yang mengakibatkan korosi. Penurunan luas penampang akibat korosi berpengaruh terhadap umur patah spesimen yang terkena korosi lebih lama, sehingga diameter uji spesimen semakin berkurang dan kualitas spesimen semakin menurun. Spesimen kelelahan yang mengalami peningkatan kekasaran akibat korosi dapat dilihat pada Gambar 4.8 dan Gambar 4.9.
Gambar 4.8 Permukaan baja S45C spesimen kelelahan tanpa tempering.
Gambar 4.9 Permukaan baja S45C spesimen kelelahan dengan tempering.
4.4 DATA HASIL LAJU KOROSI
Laju korosi digunakan untuk mengetahui kecepatam spesimen uji terkorosi pada setiap bulannya. Perhitungan laju korosi untuk membandingkan spesimen tanpa tempering dengan spesimen dengan tempering.
1. Data perhitungan laju korosi spesimen kekerasan menggunakan rumus mdd seperti persamaan (2.1) :
T mdd
Tabel 4.6 Data laju korosi uji kekerasan Baja S45C tanpa quenching tempering 400°C.
luas (cm²) Laju Korosi (mdd)
Sebelum terkorosi 0 0 0 0
Terkorosi 45 hari 0,5 11,11 8,74 127,13
Terkorosi 90 hari 1,1 12,22 8,65 141,30
Tabel 4.7 Data laju korosi uji kekerasan Baja S45C dengan quenching tempering 400°C.
Spesimen Penurunan berat (gram)
Pengurangan berat per hari
(mg)
Perhitungan
luas (cm²) Laju Korosi (mdd)
Sebelum terkorosi 0 0 0 0
Terkorosi 45 hari 0,3 6,67 8,66 76,98
Terkorosi 90 hari 0,7 7,78 8,64 90,02
Gambar 4.10 Grafik laju korosi uji kekerasan Baja S45C tanpa quenching tempering 400°C.
Gambar 4.11 Grafik laju korosi uji kekerasan Baja S45C dengan quenching tempering 400°C.
Gambar 4.12 Grafik perbandingan laju korosi uji kekerasan Baja S45C tanpa dan dengan perlakuan quenching tempering 400°C.
Dari Gambar 4.12 nampak bahwa laju korosi spesimen kekerasan dengan perlakuan quenching tempering lebih rendah dari pada spesimen kekerasan tanpa perlakuan quenching tempering. Saat terkorosi 45 hari spesimen kekerasan dengan quenching tempering nilai laju korosi sebesar 76,98 mdd, setelah terkorosi 90 hari meningkat menjadi 90,02 mdd. Sedangkan pada spesimen kekerasan tanpa perlakuan quenching tempering mengalami laju korosi lebih tinggi. Saat spesimen uji terkorosi 45 hari nilai laju korosi sebesar 127,13 mdd, setelah terkorosi 90 hari nilai laju korosi meningkat menjadi 141,30 mdd.
Data tersebut membuktikan bahwa semakin tinggi suhu tempering yang diberikan pada spesimen uji maka laju korosi akan semakin rendah dan ketahanan spesimen uji terhadap korosi akan semakin meningkat. Hal tersebut juga sejalan dengan pendapat Perdana, dkk. (2017), peningkatan suhu tempering dapat menurunkan tegangan sisa dan meningkatkan ketahanan korosi baja
2. Laju korosi digunakan untuk mengetahui kecepatam spesimen uji terkorosi pada setiap bulannya. Perhitungan laju korosi spesimen kelelahan dapat dihitung dengan persamaan (2.1) :
T mdd
Tabel 4.8 Data laju korosi uji kelelahan Baja S45C tanpa perlakuan quenching
luas (cm²) Laju korosi (mdd)
2,10 46,67 37,07 125,89
2,20 48,89 36,69 133,25
2,20 48,89 36,88 132,56
2,10 46,67 33,91 137,62
2,10 46,67 36,79 126,85
2,40 53,33 36,79 144,97
2,20 48,89 36,98 132,20
2,50 55,56 36,69 151,42
2,70 60,00 36,88 162,69
Rata-rata 2,278 50,62 36,52 138,60
Tterkorosi 90 hari
5,70 63,33 36,69 172,62
5,75 63,89 36,69 174,13
6,10 67,78 37,07 182,84
5,90 65,56 36,98 177,27
5,30 58,89 36,79 160,07
5,90 65,56 36,79 178,19
4,00 44,44 36,69 121,14
5,80 64,44 36,88 174,74
4,90 54,44 36,98 147,23
Rata-rata 5,483 60,93 36,84 165,36
tempering 400°C.
luas (cm²) Laju korosi (mdd)
1,55 34,44 36,60 94,11
1,65 36,67 36,79 108,74
1,55 34,44 36,88 101,88
1,70 37,78 36,60 112,67
1,60 35,56 36,69 105,76
1,55 34,44 36,51 103,00
1,65 36,67 36,74 108,90
1,80 40,00 36,79 118,62
1,75 38,89 36,69 115,67
Rata-rata 1,644 36,543 36,70 107,71
Terkorosi 90 hari
4,1 45,56 36,79 123,83
3,9 43,33 36,60 118,40
3,6 40,00 36,51 109,56
3,7 41,11 36,69 112,05
4,2 46,67 36,79 126,85
4,1 45,56 36,84 123,66
3,9 43,33 36,74 117,95
4,1 45,56 36,88 123,52
3,8 42,22 37,83 111,61
Rata-rata 3,933 43,70 36,85 118,60
Gambar 4.13 Grafik laju korosi uji kelelahan Baja S45C tanpa quenching tempering 400°
Gambar 4.14 Grafik laju korosi uji kelelahan Baja S45C dengan quenching tempering 400°
Gambar 4.15 Grafik perbandingan laju korosi uji kelelahan Baja S45C tanpa dan dengan perlakuan quenching tempering 400°C.
Dari Gambar 4.15 nampak bahwa laju korosi spesimen kelelahan dengan perlakuan quenching tempering lebih kecil dari pada spesimen kelelahan tanpa perlakuan quenching tempering. Saat terkorosi 45 hari spesimen kelelahan dengan perlakuan quenching tempering nilai laju korosi sebesar 107,71 mdd, setelah terkorosi 90 hari meningkat menjadi 118,80 mdd.
Sedangkan pada spesimen kelelahan tanpa perlakuan quenching tempering mengalami laju korosi lebih tinggi. Saat spesimen uji terkorosi 45 hari nilai laju korosi sebesar 138,60 mdd, setelah terkorosi 90 hari nilai laju korosi meningkat menjadi 165,36 mdd.
Dari data yang diperoleh menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu tempering yang diberikan pada spesimen uji maka laju korosi akan semakin rendah dan ketahanan spesimen uji terhadap korosi akan semakin meningkat.
Hal tersebut juga sejalan dengan pendapat Perdana, dkk. (2017), peningkatan suhu tempering dapat menurunkan tegangan sisa dan meningkatkan ketahanan korosi baja.
60 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Dari data-data yang diperoleh berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat dibuat beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Nilai kekerasan pada spesimen dengan quenching temepring lebih tinggi dibandingkan dengan spesimen tanpa perlakuan panas. Spesimen dengan perlakuan panas quenching tempering memiliki nilai kekerasan tertinggi 245,30 BHN sebelum terkorosi dan spesimen tanpa perlakuan panas nilai kekerasan tertinggi 208,08 BHN sebelum terkorosi. Kedua spesimen uji mengalami penurunan nilai kekerasan setiap waktu kontaknya dengan lingkungan pantai.
2. Jumlah siklus spesimen kelelahan dengan quenching tempering lebih tinggi dibandingkan dengan spesimen tanpa quenching tempering.
Spesimen dengan tempering pada beban awal 18 kg sebelum terkorosi mempunyai jumlah siklus 42178 dan spesimen tanpa tempering pada beban awal 18 kg sebelum terkorosi mempunyai jumlah siklus 16835 . Kedua Spesimen uji mengalami penurunan kekuatan setiap waktu kontaknya dengan lingkungan pantai.
3. Spesimen uji dengan perlakuan quenching tempering mempunyai laju korosi lebih rendah dibanding dengan spesimen uji tanpa perlakuan quenching tempering, dan spesimen uji mengalami kenaikan nilai laju korosi setiap waktu kontaknya dengan lingkungan pantai. Spesimen kekerasan dengan perlakuan panas mempunyai nilai laju korosi 90,02 mdd setelah terkorosi 90 hari. Spesimen tanpa perlakuan panas mempunyai nilai laju korosi 141,30 mdd setelah terkorosi 90 hari.
Spesimen kelelahan dengan perlakuan panas mempunyai nilai laju korosi 118,60 mdd setelah terkorosi 90 hari. Spesimen tanpa perlakuan panas mempunyai nilai laju korosi 165,36 mdd setelah terkorosi 90 hari.
5.2 SARAN
Untuk proses penelitian lebih lanjut dan mendapatkan hasil yang lebih baik. Maka, disarankan untuk :
1. Penelitian ini dilakukan penempatan spesimen dengan jarak 100 meter dari bibir pantai. Berikutnya dapat dijadikan topik penelitian lebih lanjut dengan jarak lebih jauh dari bibir pantai.
2. Penelitian ini dilakukan pada bulan Maret-Juni saat musim hujan.
Berikutnya dapat dijadikan judul topik penelitian lebih lanjut saat musim kemarau.
3. Penelitian ini memerlukan waktu kontak terhadap lingkungan pantai paling lama 90 hari. Berikutnya dapat dijadikan topik penelitian lebih lanjut dengan waktu kontak terhadap lingkungan pantai dengan waktu yang lebih lama.
4. Dapat dijadikan topik penelitian selanjutnya yang berkaitan dengan pengaruh bentuk spesimen terhadap korosi.
DAFTAR PUSTAKA
Affandi, Y.K., dkk (2015). Analisa Laju Korosi pada Pelat Baja Karbon dengan Variasi Ketebalan Coating, JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1.
ASTM E140-52 2008. Standard Test Method and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products. ASTM International.
Bima, W. (2017). Pengaruh Lingkungan Pantai Terhadap Laju Korosi Dan Sifat Mekanik Pada Baja Karbon Sedang Dengan Perlakuan Quenching Dan tempering, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
Diater, G.E. (1992). Metalurgi Mekanik, Jilid 2, edisi ketiga, alih bahasa oleh Sriati Djaprie, Erlangga, Jakarta.
Fontana, M.G. (1987). Corrosion Engineering, Third Edition, Department of Metallurgy Engineering Fontana Corrosion Center The Ohio State University.
Guide To Fatigue Testing. www.imrtest.com. New York : IMR Test Labs
Hadi Perdana, Moch. Syaiful Anwarb, Andinnie Juniarsiha dan Efendi Mabrurib., 2017, Pengaruh Suhu Dan Waktu Tempering Terhadapkekerasan, Struktur Mikro, Dan Laju Korosi Baja Tahan Karat Martensitik 13cr3mo3ni,
Handoyo, Yopi (2015).Pengaruh Quenching Dan tempering Pada Baja JIS Grade S45C Terhadap Sifat Mekanis Dan Struktur Mikro Crankshaft.
Indonesia Corrosion Assosiation, Jurnal Korosi dan Material,: (2000).
JIS Z 2274. 1973 JIS Hand Book Non- Ferrous Metals and Metallurgy, Jepanese Standards Association.
Meisilia, A. (2016). Pengaruh Heat Treatment Dengan Variasi Media Quenching Air Garam Dan Oli Terhadap Struktur Mikro Dan Nilai Kekerasan Baja Pegas Daun AISI 6135, Universitas Lampung, Lampung.
Najamudin, dkk. (2016). Pengaruh Perlakuan Quenching- tempering Terhadap Kekuatan Impak Pada Baja Karbon Sedang. Bandar Lampung : Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Bandar Lampung.
Setyahandana, B. Materi Kuliah Bahan Teknik Manufaktur, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Smallman, R.E. (1991). Metalurgi Fisik Modern, PT.Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Sotya, A., (2017), Pengaruh Perlakuan Panas Quenching Dan Tempering Terhadap Laju Korosi Pada Baja Aisi 420, JURNAL ENGINE Vol.1 No.2, Nopember 2017, pp no 19-29.
Wilson Instrument. 2005. Hardness Testers. USA : University Avenue.
Zamri, A. (2006). Pengaruh Temperatur Pemanasan Pada Proses tempering Terhadap Laju Korosi Besi Tuang Kelabu.
http://teknikmesin.org/pengertian-pengujian-impak/. Diakses pada tanggal 9 Mei 2019.
http://www.academia.edu/9027468/Jenis-Jenis Korosi. Diakses pada tanggal 9 Mei 2019.
http://www.calphad.com/iron-carbon.html. Diakses pada tanggal 9 mei 2019
LAMPIRAN
Lampiran Uji Komposisi