BAB III METODOLOGI PENELITIAN
D. Tahap Penelitian
2. Tahap Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian ini adalah prosedur dari pembuatan awal material FCD hingga pengujian dan pengambilan data pada material tersebut yang sudah disesuikan kebutuhan saat pengujian. Ada beberapa tahap untuk melakukan prosedur penelitian ini yaitu;
1. Tahap pembuatan material
Pada tahap pembuatan material ada beberapa penjelasan untuk membuat material, yaitu;
1. Pembuatan pola material
Pembuatan pola material ini dibuat diluar PT. Aneka Adhilogam Karya, Pola tersebut bebahan kayu yang dibentuk sesuai kebutuhan dan dapat digunakan setiap saat seperti pada Gambar 3.3.1.
Gambar 3.3.1 Pola 2. Pembuatan cetakan material
Pembuatan cetakan material ini berbahan pasir putih yang sudah diolah dan dicampur dengan semen dan tetes tebu, seperti pada Gambar 3.3.2.
Gambar 3.3.2 Pasir Cetak
lalu semua akan dicampur hingga rata. Setelah semuanya tercampur dengan rata, maka dapat digunakan untuk pembuatan cetakan material tetapi cetakan ini hanya sekali pakai dan di bongkar seperti pada Gambar 3.3.3.
27
Gambar 3.3.3 Cetakan 3. Pembuatan cairan besi cor
Pembuatan cairan besi cor ini dilakukan dalam tungku induksi, bahan - bahan seperti besi, rem kereta api dan hasil coran yang gagal seperti pada Gambar 3.3.4.
Gambar 3.3.4 Bahan Baku Besi Cor
lalu dimasukkan ke dalam tungku dan dilebur hingga cair seperti pada Gambar 3.3.5.
Gambar 3.3.5 Proses Peleburan
Setelah semuanya cair, maka akan ditambahkan bahan – bahan tambahan seperti karbon (C), silikon (Si), mangan (Mn) dan diaduk hingga tercampur rata, seperti pada Gambar 3.3.6.
Karbon (C) Mangan (Mn) Silikon (Si) Gambar 3.3.6 Bahan Tambahan
Setelah semuanya sudah tercampur rata, maka akan dilakukan pengujian komposisi pada cairan besi cor pada alat yang bernama polyspek. Bila ada kekurangan bahan tambahan pada cairan besi cor tersebut maka akan ditambahkan langsung dan diuji kembali komposisinya hingga dinyatakan baik. Seperti pada Gambar 3.3.7.
29
Gambar 3.3.7 Pengujian Komposisi Cairan Besi Cor 4. Penuangan cairan besi cor ke dalam cetakan
Penuangan besi cor ini menggunakan ladel utama yang diisi dari tungku induksi seperti pada Gambar 3.3.8.
Gambar 3.3.8 Penuangan Cairan Besi Cor
Setelah dipindah kedalam ladel utama, maka ladel utama akan dipindahkan mendekati cetakan. Lalu pekerja membawa ladel kecil untuk mengambil cairan besi cor dan akan di tuangkan kedalam cetakan, seperti pada Gambar 3.3.9.
Gambar 3.3.9 Penuangan Kedalam Cetakan
5. Pembongkaran cetakan
Pembongkaran cetakan ini dilakukan setelah proses penuangan selesai dan akan di diamkan selama 3 - 5 jam ada juga yang 24 jam agar benar - benar sudah dingin dan siap untuk dibongkar. Seperti pada Gambar 3.3.10.
Gambar 3.3.10 Pembongkaran Cetakan 2. Tahap pembuatan spesimen
Pada tahap pembuatan spesimen ini dilakukan setelah pembuatan material selesai. Spesimen memiliki ukuran tertentu agar dapat dilakukan untuk pengujian terutama uji impak. Ukuran yang di butuhkan adalah 10mm x 10mm x 55mm agar dapat di uji impak dan pengujian lainnya dapat menggunakan spesimen setelah uji impak. Ada beberapa tahap untuk pembuatan spesimen yaitu,
1. Perataan spesimen
Perataan spesimen ini bertujuan untuk membuang kulit kasar pada material yang sudah jadi, pada perataan spesimen ini menggunakan gerinda tangan untuk meratakan permukaan pada material agar bagian - bagian yang kropos hilang, seperti pada Gambar 3.4.1.
31
Gambar 3.4.1 Perataan Permukaan Material 2. Pemotongan spesimen
Pemotongan spesimen ini dilakukan menggunakan gergaji tangan, agar tidak menimbulkan panas berlebih pada spesimen. Pemotongan dengan ukuran 10mm x 10mm x 55mm sebanyak 3 kali, agar 1 material mendapatkan 3 spesimen, seperti pada Gambar 3.4.2.
Gambar 3.4.2 Potongan Spesimen
Setelah terpotong sesuai ukuran, maka bagian tengah spesimen di beri coakan segitiga dengan ukuran kedalaman 2mm dan sudut 45°.
Semua spesimen harus di buat seperti itu karena mengikuti standarisasi mesin uji impak yaitu V Notch Charpy type, seperti pada Gambar 3.4.3.
Gambar 3.4.3 Spesimen 3. Tahap pengujian/pengambilan data
Pada tahap pengujian/pengambilan data ini dilakukan setelah pembuatan spesimen selesai dan siap untuk pengujian. Ada 3 pengujian yang akan dilakukan pada spesimen tersebut yaitu,
1. Pengujian impak
Pengujian impak ini dilakukan untuk mengetahui ketangguhan pada setiap spesimen yang telah diuji, dan akan menghasilkan data yang berbeda - beda, seperti pada Gambar 3.5.1.
Gambar 3.5.1 Mesin Impak
Pada pengujian impak, spesimen di letakkan pada tengah pendulum dan posisi coakan segitiga pada spesimen bertolak belakang dengan pendulum, seperti pada Gambar 3.5.2.
33
Gambar 3.5.2 Posisi Spesimen
Lakukan pada semua spesimen yang sudah di sediakan dan catat hasil dari pengujian terhadap spesimen, seperti pada Gambar 3.5.3.
Gambar 3.5.3 Hasil Pengujian Impak Tabel 3.3.1 Data Hasil Pengujian Impak
No Spesimen 20mm Spesimen 40mm Spesimen 60mm
1 0,012 0,037 0,074
2 0,024 0,024 0,037
3 0,024 0,086 0,024
2. Pengujian kekerasan
Pengujian kekerasan ini dilakukan untuk mengetahui kekerasan pada spesimen yang di uji. Spesimen diambil dari potongan uji impak, masing - masing di ambil 1 dari 3 ketebalan, seperti pada Gambar 3.5.4.
Gambar 3.5.4 Mesin Uji Kekerasan
Sebelum pengujian kekerasan spesimen harus memiliki permukaan yang rata dan halus, agar saat pengujian belah ketupat pada uji kekerasan terlihat jelas, seperti pada Gambar 3.5.5.
35
Gambar 3.5.5 Pengamplasan Spesimen
Setelah 3 spesimen sudah di amplas dan sudah halus, maka dapat di uji kekerasan, seperti pada Gambar 3.4.6.
Gambar 3.5.6 Proses Pengujian Kekerasan
Pada pengujian kekerasan ambil data minimal 3, agar mendapatkan perbandingan pada hasil pengujian, seperti pada Gambar 3.5.7.
Gambar 3.5.7 Hasil Pengujian Kekerasan Tabel 3.3.2 Data Hasil Pengujian Kekerasan
No Spesimen 20mm Spesimen 40mm Spesimen 60mm
1 256,3 267,2 228,3
2 234,2 210,5 212,2
3 266,4 184,6 181,8
4 203,3 244,7 196,9
3. Pengujian mikro struktur
Pengujian mikro struktur ini dilakukan untuk mengetahui grafit pada spesimen yang di uji, seperti pada Gambar 3.5.8.
Gambar 3.5.8 Mesin Uji Mikro Struktur
Sebelum melakukan pengujian mikro struktur, spesimen harus di amplas terlebih dahulu hingga gaaris - garis bekas amplas tidak terlihat, seperti pada Gambar 3.5.9.
Gambar 3.5.9 Spesimen Setelah Pengamplasan
Setelah tidak ada bekas garis - garis pengamplasan dan sudah terlihat seperti Gambar 3.5.9, maka tahap selanjutnya adalah pemolesan terhadap spesimen dan dilakukan hingga spesimen terlihat mengkilap, seperti pada Gambar 3.5.10.
37
Gambar 3.5.10 Pemolesan Spesimen
Setelah sudah terlihat mengkilap, lalu menyiapkan campuran bahan kimia di antaranya HNO3 dan alkohol dengan takaran 2ml dan 20ml.
Setelah itu lakukan pengetsaan dengan waktu 6 - 7 detik agar hasil pembentukan grafit bagus, seperti pada Gambar 3.5.11.
Gambar 3.5.11 Bahan Kimia
Etsa semua spesimen dan lakukan pencarian grafit yang terbaik dengan menggunakan mesin uji mikro struktur, lakukan pemotretan 3 kali dalam perbesaran 10x, 20x, 50x, dan 100x seperti pada Gambar 3.5.12.
Gambar 3.5.12 Setelah Pengetsaan 20 mm Perbesaran 20x E. Analisis Data
Pada penelitian ini, penulis menggunakan metode analisis data kuantitatif deskriptif, yaitu mendeskripsikan data hasil pengujian secara sistematis dalam bentuk tabel grafik. Analisa data menggunakan data yang diperoleh dari hasil pengujian laboratorium yang dilakukan kemudian dimasukkan kedalam tabel, dan ditampilkan dalam bentuk grafik yang kemudian akan dianalisa dan ditarik kesimpulan. Dapat diketahui persentase pengaruh proses penuangan dan ketebalan terhadap tingkat kekerasan, ketangguhan dan mikro struktur pada FCD.
39
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Dan Pembahasan Penelitian
Pada hasil pembahasan penelitian ini, penulis akan membahas tentang hasil uji mikro struktur, uji kekerasan, dan uji impak pada spesimen.
1. Hasil Uji Mikro Struktur
Pada pembahasan pertama di mulai dari pembahasan hasil uji mikro struktur yang membahas pembentukan grafit pada setiap spesimen, membahas diameter grafit pada spesimen yang di teliti dan pembentukan fasa dan grafit pada spesimen. Pembentukan grafit bulat dilihat pada perbesaran 10x, dan 20x karena dapat di lihat dengan baik dan dapat sebagai perbandingan yang jelas dan pada perbesaran 50x untuk melihat bentuk dan diameter pada grafit bulat yang dihasilkan dan pada perbesaran 100x untuk melihat fasa ferrit, perlit dan grafit.
Pada spesimen 20 mm perbesaran 10x dapat dilihat pada Gambar 4.1.1 dibawah ini,
Gambar 4.1.1 Hasil Etsa Spesimen 20 mm Perbesaran 10x
Pada spesimen 20 mm perbesaran 20x dapat dilihat pada Gambar 4.1.2 dibawah ini,
perlit
grafit ferrit
Gambar 4.1.2 Hasil Etsa Spesimen 20 mm Perbesaran 20x
Pada spesimen 40 mm perbesaran 10x dapat dilihat pada Gambar 4.1.3 dibawah ini,
Gambar 4.1.3 Hasil Etsa Spesimen 40 mm Perbesaran 10x
Pada spesimen 40 mm perbesaran 20x dapat dilihat pada Gambar 4.1.4 dibawah ini,
perlit
grafit
ferrit
perlit
grafit
ferrit
41
Gambar 4.1.4 Hasil Etsa Spesimen 40 mm Perbesaran 20x
Pada spesimen 60 mm perbesaran 10x dapat dilihat pada Gambar 4.1.5 dibawah ini,
Gambar 4.1.5 Hasil Etsa Spesimen 60 mm Perbesaran 10x
Pada spesimen 60 mm perbesaran 20x dapat dilihat pada Gambar 4.1.6 dibawah ini,
perlit
grafit
ferrit
perlit
grafit
ferrit
Gambar 4.1.6 Hasil Etsa Spesimen 60 mm Perbesaran 20x
Pada hasil pengetsaan perbesaran 10x dan 20x setiap spesimen 20 mm, 40 mm, dan 60 mm mendapatkan hasil bervariasi, pada spesimen 20 mm terdapat menghasilkan banyak fasa perlit dibandingkan pada spesimen 40 mm dan spesimen 60 mm dapat dilihat pada Gambar 4.1.1. Pada spesimen 40 mm terdapat menghasilkan fasa ferrit dan perlit yang sama banyaknya dapat dilihat pada Gambar 4.1.3. Pada spesimen 60 mm terdapat menghasilkan banyak fasa ferrit dibandingkan pada spesimen 20 mm dan spesimen 40 mm dapat dilihat pada Gambar 4.1.5. Pada spesimen 60 mm juga lebih banyak pembentukan grafit bulat dibandingkan pada spesimen 20 mm dan spesimen 40 mm dapat dilihat pada Gambar 4.1.5.
Pada spesimen 20 mm, 40 mm, dan 60 mm perbesaran 50x membahas bentuk dan diameter grafit pada setiap hasil dari spesimen. Pada spesimen 20 mm perbesaran 50x dapat dilihat pada Gambar 4.1.7 dibawah ini,
perlit
grafit
ferrit
43
Gambar 4.1.7 Hasil Etsa Spesimen 20 mm Perbesaran 50x
Pada spesimen 40 mm perbesaran 50x dapat dilihat pada Gambar 4.1.8 dibawah ini,
Gambar 4.1.8 Hasil Etsa Spesiemen 40 mm Perbesaran 50x
Pada spesimen 60 mm perbesaran 50x dapat dilihat pada Gambar 4.1.9 dibawah ini,
Gambar 4.1.9 Hasil Etsa Spesimen 60 mm Perbesaran 50x
Pada hasil pengetsaan perbesaran 50x setiap spesimen 20 mm, 40 mm dan 60 mm mendapatkan hasil pada spesimen 20 mm memiliki bentuk grafit yang agak melonjong dan banyak yang pecah, dan memiliki diameter dengan ukuran kecil dibandingkan pada spesimen 40 mm dan spesimen 60 mm dapat dilihhat pada Gambar 4.1.7. Pada spesimen 40 mm memiliki bentuk grafit yang agak bulat dan memiliki diameter lebih besar dari spesimen 20 mm, dan bentuk grafitnya juga masih ada yang pecah dapat dilihat pada Gambar 4.1.8. Pada spesimen 60 mm memiliki bentuk grafit yang lebih bulat dari spesimen 40 mm dan memiliki diameter lebih besar dari spesimen 20 mm dan spesimen 40 mm, dan bentuk grafit yang pecah juga lebih sedikit dari spesimen 20 mm dan spesimen 40 mm dapat dilihat pada Gambar 4.1.9.
Pada spesimen 20 mm, 40 mm dan 60 mm perbesaran 100x membahas fasa ferrit, perlit dan grafit pada setiap hasil dari spesimen. Pada spesimen 20 mm perbesaran 100x dapat dilihat pada Gambar 4.1.10 dibawah ini,
45
Gambar 4.1.10 Hasil Etsa Spesimen 20 mm Perbesaran 100x
Pada spesimen 40 mm perbesaran 100x dapat dilihat pada Gambar 4.4.11 dibawah ini,
Gambar 4.1.11 Hasil Etsa Spesimen 40 mm Perbesaran 100x
ferrit
grafit perlit
grafit perlit
ferrit
Pada spesimen 60 mm perbesaran 100x dapat dilihat pada Gambar 4.1.12 dibawah ini,
Gambar 4.1.12 Hasil Etsa Spesimen 60 mm Perbesaran 100x
grafit perlit
ferrit
47
2. Hasil Uji Kekersan
Pada pembahasan kedua penulis akan membahas tentang hasil pengujian kekerasan terhadap spesimen 20 mm, 40 mm, dan 60 mm. Hasil - hasil pengujian kekerasan akan dirata - rata dan akan dibandingkan agar dapat mengetahui spesimen yang memiliki nilai kekerasan yang tertinggi. Pada hasil pengujian kekersan dapat dilihat pada Tabel 4.2.1 dibawah ini,
Tabel 4.2.1 Hasil Rata - Rata Pengujian Kekerasan
No Spesimen 20 mm Spesimen 40 mm Spesimen 60 mm
1 256,3 267,2 228,3
2 234,2 210,5 212,2
3 266,4 184,6 181,8
4 230,3 244,7 196,9
Hasil Rata - rata 246,8 226,75 204,8
STD Deviasi 17,37 36,51 19,99
Pada hasil pengujian kekerasan pada Tabel 4.2.1 mendapatkan hasil rata – rata dan dibuat grafik. Pada grafik uji kekersan dapat dilihat pada Grafik 4.2.1 dibawah ini,
Grafik 4.2.1 Uji Kekerasan
Pada Tabel 4.2.1 dan Grafik 4.2.1 diatas maka penulis menyimpulkan bahwa nilai kekerasan tertinggi terdapat pada spesimen 20 mm, karena tingkat pembekuan pada spesimen 20 mm terlalu cepat dibandingkan pada spesimen 40 mm dan spesimen 60 mm dan pada spesimen 20 mm memiliki fasa perlit yang banyak dan mengakibatkan nilai kekerasannya lebih tinggi dari pada spesimen 40 mm dan spesimen 60 mm yang memiliki fasa ferrit yang banyak dibandingkan pada spesimen 20 mm.
0 50 100 150 200 250 300
spesimen 20mm spesimen 40mm spesimen 60mm
GRAFIK UJI KEKERASAN
spesimen
49
3. Hasil Uji Impak
Pada pembahasan ketiga penulis akan membahas tentang hasil pengujian impak terhadap spesimen 20 mm, 40 mm, dan 60 mm. Hasil - hasil pengujian impak akan di rata - rata dan akan dibandingkan agar dapat mengetahui spesimen yang memiliki nilai ketangguhan yang tinggi. Pada hasil pengujian impak dapat dilihat pada Tabel 4.3.2 dibawah ini,
Tabel 4.3.2 Hasil Rata - Rata Pengujian Impak
No Spesimen 20 mm Spesimen 40 mm Spesimen 60 mm
Pada hasil pengujian impak pada Tabel 4.3.2 mendapatkan hasil rata – rata dan dibuat grafik. Pada grafik uji impak dapat dilihat pada Grafik 4.3.2 dibawah ini,
spesimen 20mm spesimen 40mm spesimen 60mm
GRAFIK UJI IMPAK
spesimen
Pada Tabel 4.3.2 dan Grafik 4.3.2 diatas maka penulis menyimpulkan bahwa nilai ketangguhan tertinggi terdapat pada spesimen 40 mm, karena tingkat pembekuan pada spesimen 40 mm lebih baik dibandingkan pada spesimen 20 mm dan spesimen 60 mm dan pada spesimen 40 mm memiliki fasa ferrit dan perlit yang baik dan mengakibatkan nilai ketangguhannya lebih tinggi dari pada spesimen 20 mm dan spesimen 60 mm yang memiliki fasa ferrit dan perlit yang kurang baik dibandingkan pada spesimen 40 mm.
51
BAB V PENUTUP
A. Simpulan
Pada penelitian ini, penulis mendapatkan kesimpulan :
1. Pengaruh yang dihasilkan pada setiap spesimen berfariasi, pada spesimen ketebalan 20 mm mengalami sedikit terbentuknya grafit nodular. Pada spesimen ketebalan 40 mm mengalami penambahan pembentukan grafit nodular, tetapi pada spesimen ketebalan 60 mm pembentukan grafit nodular lebih banyak dan lebih baik dari pada spesimen ketebalan 20 mm dan spesimen ketebalan 40 mm. Dapat disimpulkan pembentukan grafit nodular yang baik dikarenakan lama proses pendinginan cairan besi cor.
2. Pada hasil pengujian kekerasan setiap spesimen berfariasi, pada spesimen ketebalan 20 mm menghasilkan nilai kekerasan 246,8 HVN yang lebih tinggi dari pada spesimen ketebalan 40 mm yang menghasilkan nilai kekerasan 226,75 HVN dan spesimen ketebalan 60 mm yang menghasilkan nilai kekerasan 205,8 HVN. Dapat disimpulkan bahwa pada spesimen ketebalan 20 mm mengalami peningkatan nilai kekerasan karena pedinginan pada spesimen ketebalan 20 mm lebih cepat dari pada spesimen ketebalan 40 mm dan spesimen ketebalan 60 mm.
3. Pada hasil pengujian impak setiap spesimen berfariasi, pada spesimen ketebalan 20 mm menghasilkan nilai ketangguhan 0,02 J/mm2 yang kecil dibandingkan pada spesimen ketebalan 40 mm yang menghasilkan nilai ketangguhan 0,049 J/mm2 dan spesimen ketebalan 60 mm yang menghasilkan nilai ketangguhan 0,045 J/mm2. Dapat disimpulkan pada spesimen ketebalan 20 mm memiliki nilai ketangguhan yang kecil dikarenakan pendinginan pada spesimen ketebalan 20 mm lebih cepat dibandingkan pada spesimen ketebalan 40 mm dan spesimen ketebalan 60 mm.
B. Saran
Pada penelitian ini, penulis mendapatkan saran :
1. Pada pembuatan produk lebih baik membuat produk dengan ketebalan minimal 40 mm, karena pembentukan grafit nodular pada keteblalan 40 mm dan ketebalan 60 mm sangat baik dari pada ketebalan 20 mm.
2. Pada besi cor nodular/FCD 50 memiliki nilai kekerasan yang kecil, jika membutuhkan nilai kekerasan yang tinggi maka memilih pada ketebalan 20 mm karena hasil nilai kekerasan lebih tinggi dari pada nilai kekerasan pada ketebalan 40 mm dan ketebalan 60 mm.
3. Pada besi cor nodular/FCD 50 memiliki nilai ketangguhan yang besar, jika membutuhkan nilai ketangguhan yang tinggi maka memilih pada ketebalan 40 mm dan ketebalan 60 mm karena hasil nilai ketangguhan lebih tinggi dari pada nilai ketangguhan pada ketebalan 20 mm.
53
DAFTAR PUSTAKA
Ainur Rosyida, Kaleb Prianto, Musabbikhah, Rahmat, Roedy Kristiawan, Pedoman Tugas Akhir Akademi Teknologi Warga Surakarta, Surakarta, 2018.
Buku Pedoman Akademik 2017-2018. Sukoharjo: Akademi Teknologi Warga Surakarta, 2018.
Callister, W.D., 2000, Fundamental of Materialis Science and Engneering fifth edition. USA : Jhon Willey and Sons, Inc.
Didi Darul Fadli, Studi Pengaruh Carbon Equivalent Terhadap Struktur Mikro Dan Sifat Mekanis Pada TWDI, Fakultas Teknik Program Studi Teknik Metalurgi Dan Material, Depok, Desember 2009.
Dieter, G., Terjemahan Oleh Sriati Djaprei, 1987, Metalurgi Mekanik, Jilid 1 - 11, Edisi Ketiga, Erlangga, Jakarta.
Nugroho, 2002, Tugas Akhir : Penelitian Sifat Fisis Dan Mekanis Besi Cor Nodular/FCD50 Hasil Pengecoran Dengan Material Steel Scrap Tanpa Inokulasi, UMS, Surakarta
Surdia, Chijiwa, 1989, Teknik Pengecoran Logam , Pradnya Paramita, Jakarta.
Surojo. E, dkk, 2013, Studi Pengaruh Struktur Mikro Terhadap Ketahanan Aus Besi Cor, Simposium Nasional RAPI XII FT UMS.
Widodo R, 2010, Perhitungan Sistem Saluran, Diakses 23 Mei 2014,
http://hapli.wordpress.com/foundry/teknik-perancangan-pengecoran/perhitungan-sistem-saluran/.