METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian
C. Populasi dan Sampel 1.Populasi Penelitian 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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
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 )
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
commit to user
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 chain Honda Supra X.
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.