1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Pada era modern seperti saat ini masyarakat banyak yang menggunakan sepeda motor untuk alat transportasi. Peningkatan jumlah permintaaan masyarakat terhadap kebutuhan sepeda motor semakin banyak, sehingga sepeda motor pada saat ini bukan merupakan barang yang mewah lagi. Sepeda motor merupakan salah satu alat transportasi favorit pilihan masyarakat karena bisa menghindari kemacetan lalu lintas, belakangan ini sepeda motor juga merupakan alat transportasi yang marak digunakan untuk mudik lebaran.
Penggunaan sepeda motor sebagai alat transportasi favorit dikalangan masyarakat hendaknya harus disertai degan perawatan yang baik juga, sepeda motor yang baik biasanya rutin diservis dan diganti oli secara berkala, serta menggunakan suku cadang atau sparepart original untuk mengganti komponen-komponen yang mengalami kerusakan. Perawatan yang demikian mampu membuat sepeda motor kita menjadi lebih prima daripada motor yang jarang mendapat perawatan.
2
Sproket merupakan salah satu komponen penting pada sepeda motor, bentuknya roda bergerigi yang berpasangan dengan rantai, tarack atau benda panjang yang bergerigi lainnya. Sproket ini berguna sebagai tranfer tenaga dari mesin menuju ke penggerak belakang atau roda belakang (Anandita Budi Suryana, 2012). Sproket ini harus di cek dan dibersihkan secara teratur. Jika tidak dibersihkan, akan mempercepat kerusakan, sproket menjadi cepat aus, dan rantai menjadi terlalu longgar sehingga perlu mengganti dengan sproket yang baru.
Penggantian sproket original yang aus seringkali diikuti dengan penggantian rantai karena rantai dan sproket itu satu paket, jadi penggantiannya harus bersamaan. Berbeda dengan sproket buatan Cina yang penggantiannya tidak harus bersamaan dengan rantai. Kualitas dari kekerasan sproket berbeda-beda tergantung dari mereknya, ada sproket berkualitas tinggi dengan harga yang mahal dan ada juga sproket berkualitas rendah dengan harga yang murah.
Harga sproket yang mahal tidak selamanya menjamin kualitas yang bagus dan keawetan dari sproket tersebut karena dalam pengoprasiannya komponen sproket selalu bergesekan dengan rantai dari sepeda motor,dari gesekan tersebut yang akan menyebabkan keausan dan berkurangnya umur pakai. (Abrianto, 2007).
3
Untuk mencegah keausan pada logam, maka logam perlu mendapatkan kekerasan pada bagian permukaan saja sedang inti tetap ulet. Untuk itu perlu dilakukan proses pengerasan permukaan (surface treatment). Jadi dalam hal ini pengerasan dapat dilakukan pada bagian-bagian tertentu saja sesuai kebutuhan dan fungsi alat tersebut. (Amanto, 1999). Pengerasan permukaan untuk mengerasakan permukaan pada benda kerja (komponen) dilakukan dengan mendifusikan atom C, N dan lainnya kepermukaan.
Perlakuan permukaan terdiri dari carburizing, nitriding, nitrocarburizing, carbonitriding, dan lain-lain. Pada bagian-bagian komponen tertentu atau khusus dari suatu mesin yang terbuat dari baja dirancang untuk menerima beban, gesekan, dan kekuatan endurance yang tinggi, tentunya dibutuhkan baja yang mempunyai sifat kekerasan yang sangat tinggi tetapi tetap memiliki tingkat keuletan yang tinggi, dengan proses carburizing di harapkan gabungan sifat mekanik antara keras dipermukaan dan ulet di bagian inti yang diinginkan dapat tercapai.
Carburizing yaitu proses pemberian atau penambahan kandungan karbon yang lebih banyak pada bagian permukaan dibanding dengan dinding bagian dalam, sehingga kekerasan permukaannya lebih meningkat. Sedang pada bagian dalamnya diharapkan masih memiliki keuletan atau keliatan. (Palallo, 1995).
4
selalu bergesekan dengan rantai dari sepeda motor, gesekan tersebut dapat menyebabkan keausan dan berkurangnya umur pakai sproket sehingga perlu adanya perlakuan panas permukaan pada gerigi dan lembah gerigi sproket.
Memahami persoalan diatas, maka peneliti mencoba untuk lebih meningkatkan kwalitas kekerasan dan keuletan sproket original agar lebih tahan aus melalui proses pack carburising dengan menambahkan unsur karbon dari serbuk arang kayu jati dan serbuk CaCO3.
1.2. Rumusan Masalah
Masalah yang bisa dirumuskan antara lain :
a. Bagaimana pengaruh variasi temperatur Heat Treatment Pack Carburizing terhadap kekerasan sproket ?
b. Bagaimana bentuk struktur mikro sproket sebelum dan sesudah proses Heat Treatment Pack Carburizing ?
c. Berapa kedalaman difusi karbon pada sproket sebelum dan sesudah proses Heat Treatment Pack Carburizing ?
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
a. Untuk mengetahui sejauh mana pengaruh variasi temperatur Heat Treatment Pack Karburizing terhadap perbedaan tingkat kekerasan
sproket.
b. Untuk mengetahui bentuk serta persentase struktur mikro pearlite dan ferrite pada sproket sebelum dan sesudah proses Heat Treatment Pack
5
c. Untuk mengetahui kedalaman difusi karbon pada sproket sebelum dan sesudah proses Heat Treatment Pack Carburizing
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini antara lain :
a. Menambah ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan pengujian kekerasan dan struktur mikro logam.
b. Sebagai acuan untuk penelitian tentang Pack Carburizing selanjutnya. 1.5. Batasan Masalah
Batasan masalah yang perlu diperhatikan dengan tujuan agar pembahasan lebih mengarah pada permasalahan dan tidak keluar dari permasalahan yang dibahas antara lain :
a. Benda uji Sproket belakang sepeda motor original merek Z. b. Tidak membahas komposisi material dan umur sproket.
c. Variasi suhu Pack Carburizing yang digunakan 850° C, 900° C, 950° C.
d. Proses Pack Carburizing menggunakan arang kayu jati dan CaCo3.
e. Proses Quenching hanya menggunakan air.
i
TUGAS AKHIR
Bidang Rekayasa Material
PENGARUH VARIASI TEMPERATUR
PACK
CARBURIZING
TERHADAP KEKERASAN DAN
STRUKTUR MIKRO SPROKET
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan
Program Sarjana Teknik (S1)
Disusun Oleh : GALUNG PRASETIYO
201010120311126
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
ii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Mesin (S1)
iii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang mana hanya atas limpahan rahmat, taufiq dan hidayahnya laporan tugas akhir dengan judul “Pengaruh Variasi Temperatur Pack Carburizing Terhadap Kekerasan Dan Struktur Mikro Sproket” ini akhirnya dapat terselesaikan.
Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat banyak hambatan dan rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingannya sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi ini. Ungkapan terima kasih tersebut disampaikan kepada :
1. ALLAH SWT yang selalu memberikan rahmat, taufiq dan hidayahnya kepada saya.
2. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non
materiil, mendo’akan, mengingatkan akan pesan - pesannya yang tak akan
terlupakan.
3. Keluarga Besar saya yang selau mendoakan dan mensupport saya.
4. Bapak Drs. Moh. Jufri, ST, MT. selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga terselesaikannya skripsi ini.
5. Bapak Budiono, SSi, MT. selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan nasehat dan saran sehingga skripsi ini terselesaikan.
iv
7. Bapak Budiono, SSi, MT. selaku Sekertaris Jurusan Teknik Mesin UMM. 8. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan
teoritis secara langsung mau pun tidak langsung.
9. Teman – teman seperjuangan, sebimbingan, dan teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2010 A, B, C dan D.
10.Teman – teman serdadu wayang yang selalu menghibur saya (Njo, imam, falian, habul, diki, rosi, adit, komar, erik, sofyan) dan teman-teman satu kos. 11.Teman-teman sekampung (PIRATE’S group) yang saya sayangi
12.Keluarga Besar KSR PMI UMM yang saya cintai dan saya banggakan.
13.Adek-adek saya ( Lely,adit, rama, vira, dan yati) terima kasih sudah menjadi adek yang baik bagi saya.
14.Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan kalian semua.
Dalam penyusunan skripsi ini tentunya masih terdapat kekurangan yang tidak terbahas, oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan sangat diharapkan untuk pengembangan skripsi ini. Semoga ALLAH SWT memberikan rahmat, taufiq, serta hidayah-Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.
v DAFTAR ISI
COVER ... i
POSTER ... ii
LEMBARAN PENGESAHAN SKRIPSI ... iii
LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I ... iv
LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II ... v
LEMBARAN PERNYATAAN ... vi
ABSTRAK ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1.Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 4
1.3. Tujuan Penelitian ... 4
1.4. Manfaat Penelitian ... 5
1.5.Batasan Masalah... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Sproket. ... 6
2.2. Fungsi Sproket Sepeda Motor ... 7
2.2.1. Sproket Depan ... 7
2.2.2. Sproket Belakang ... 7
2.3. Penyabab Keausan Sproket ... 7
2.4. Heat Treatment (Perlakuan Panas) ... 8
2.4.1. Karburasi Padat ... 9
2.4.2. Karburasi Cair ... 11
2.4.3. Karburasi Gas... 12
2.5. Struktur Mikro Baja Karbon ... 12
2.5.1. Baja Karbon Rendah (Low Carbon Steel) ... 13
2.5.2. Baja Karbon Menengah (Medium Carbon Steel) ... 14
vi
2.6. Struktur Atom Pada Besi danBaja ... 14
2.6.1. Body Centered Cubic (BCC) ... 14
2.6.2. Face Centered Cubic ... 15
2.6.3. Hexagonal Close Packed (HCP) ... 15
2.6.4. Body Cetered Tetragonal (BCT) ... 16
2.7. Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C ... 16
2.8. Diagram waktu dan temperatur transformasi ... 19
2.9. Holding Time ... 21
2.10. Quenching ... 21
2.11. Pengaruh Temperatur, Holding Time, Dan Quenching Terhadap Kekerasan Material ... 22
2.12. Pengujian Kekerasan Dengan Metode Indentasi Rockwell ... 23
2.13. Pengamatan Struktur mikro ... 25
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 27
3.1. Jenis Penelitian ... 27
3.2.Lokasi dan Waktu Penelitian ... 27
3.3. Variabel Penelitian ... 27
3.4. Alat dan Bahan ... 28
3.5. Gambar Sproket ... 29
3.6. Langkah-Langkah Pelaksanaan Penelitian ... 30
3.7. Diagram Alir Penelitian ... 34
BAB IVANALISA DAN PEMBAHASAN ... 35
4.1. Data Pengamatan ... 35
4.1.1. Hasil Pengujian Kekerasan Sproket Non Heat Treatmemt ... 35
4.1.2. Hasil Pengujian Kekerasan Sproket Setelah Heat Treatmen ... 36
4.2. Perhitungan Data ... 37
4.2.1. Perhitungan Pengujian Kekerasan Non Heat Treatment ... 37
4.2.2. Perhitungan Kekerasan Setelah Heat Treatment ... 39
4.2.3. Hasil Pengamatan Foto Mikro ... 44
4.2.4. Hasil Pengamatan Difusi Karbon ... 45
4.3. Pembahasan ... 48
vii
4.3.2. Pembahasan Pengamatan Foto Mikrostruktur ... 50
4.3.3. Pembahasan Kedalaman Difusi Karbon ... 52
BAB V KESIMPULAN ... 55
5.1. Kesimpulan ... 55
5.2. Saran ... 55
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 : Sproket Sepeda Motor ... 6
Gambar 2.2 : Gigi Sproket Mengalami Keausan ... 8
Gambar 2.3: Mekanisme Difusi Intertisi ... 11
Gambar 2.4 : Struktur Kristal BCC ... 15
Gambar 2.5 : Struktur Kristal FCC ... 15
Gambar 2.6 : Struktur Kristal HCP ... 16
Gambar 2.7 : Struktur Kristal BCT ... 16
Gambar 2.8: Keseimbangan Fe-Fe3C ... 17
Gambar 2.9:Diagram Waktu Dan Temperatur Transformasi ... 20
Gambar 2.10: Pemeriksaan Benda Uji Mikroskop Metalurgi ... 23
Gambar 3.1 : Sproket motor ... 30
Gambar 3.2: Kotak pack carburizing ... 31
Gambar 3.3: Diagram alir penelitian ... 34
Gambar 4.1: Foto mikro specimen sproket non heat treatment ... 44
Gambar 4.2: Foto mikro spesimen pack carburizing suhu 850 oC ... 44
Gambar 4.3: Foto mikro spesimen pack carburizing 900 oC ... 45
Gambar 4.4 : Foto mikro spesimen pack carburizing 950 oC ... 45
Gambar 4.6 : Foto mikro difusi karbon non heat treatment ... 46
Gambar 4.7 : Foto mikro difusi karbon pack carburizing 850 oC ... 47
Gambar 4.8 : Foto mikro difusi karbon pack carburizing 900 oC ... 47
Gambar 4.9 : Foto mikro difusi karbon pack carburizing 950 oC ... 47
Gambar 4.10 : Grafik pengujian dengan hasil rata-rata kekerasan ... 49
Gambar 4.11 : Grafik pengamatan foto mikro sproket ... 51
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : Perbedaan Gear Dan Sproket ... 7
Tabel 2.2 : Skala Kekerasan Rockwell ... 24
Tabel 4.1: Data Hasil Penelitian Uji Kekerasan Non Heat Treatment ... 35
Tabel 4.2 : Data Hasil Penelitian Uji Kekerasan Heat Treatment ... 36
Tabel 4.3 : Perhitungan Nilai Kekerasan Non Heat Treatment ... 37
Tabel 4.4 : Perhitungan Nilai Kekerasan Heat Treatment 850 0C ... 39
Tabel 4.5 : Perhitungan Nilai Kekerasan Heat Treatment 900 0C ... 41
Tabel 4.6: Perhitungan Nilai Kekerasan Heat Treatment 950 0C ... 42
x
DAFTAR PUSTAKA
Abrianto Akuan, 2007 “Analisa Keausan Sproket Pada Rantai”, Univesitas Mataram, Press Mataram
Amanto Hari, 1999 “Ilmu Bahan”, Jakarta: Bumi Angkasa.
Anandita Budi Suryana, 2012 “Buku pintar sepeda motor”, Yogyakarta: Media Presindo.
ASM, 1991 “ASM Metal Handbook Vol. 4:Heat Treating“, New York: ASM Handbook Committee
Avner H S, 1974, “Introduction to Physical Metallurgy 2nd edition”, New York: McGraw-Hill International Editions.
Beumer B.J.M, 1980 “Pengetahuan Bahan”, Semarang: PT. Bhratara Karya Aksara.
B.H Amstead, 1979 “Teknologi Mekanik Jilid 1”, alih bahasa Sratie Djaprie, Jakarta: Erlangga
Budinski G, Budinski K, 1999 “Engineering Materials-properties and selection
6th edition”, Prentice Hall International, Inc, New Jersey,USA.
Callister William, 2007 “Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C“, Handbook Material Science and engineering.
Chandra Dewi, Estuti Budimulyani, 2003 “Pengetahuan Bahan Teknik”, Politeknik Negeri Jakarta
Hermantoro, Wahyu, 2013, Perbedaan Gear Dan Sprocket, wordpress.com
Krauss George, “Steel: heat treatment and processing principles”, Ohio: ASM international
Koswara Engkos, 1999 “Pengujian Bahan Logam”, Bandung : Humaniora Utama Press.
Kozin Muhammad, 2012, “Pengaruh Proses Perlakuan Panas”, Jakarta : FMIPA, Universitas Indonesia.
Kurniawan Fajar, 2012 “Pengaruh Variasi Temperatur Terhadap Kekerasan, Strukturmikro, dan Ketangguhan Dengan Proses Heat Treatment Pada Baja Karbon AISI 4140H” ITS, Surabaya.
Lelana Cahya Putra, Solechan dan Raharjo Samsudi, 2013. “Studi Peningkatan Sifat Mekanis Sproket Imitasi Supra 125 Dengan Sistim Pack Karburising”, Universitas Muhammadiyah Semarang.
Mulyadi, 2007 “Media Yang Digunakan Dalam Quenching”, Universitas Sumatera Utara.
Nevada J. M. Nanulaitta, Eka. R. M. A. P. Lillipaly, 2012, “Analisa Sifat Kekerasan Baja St-42 Dengan Pengaruh Besarnya Butiran Media Katalisator ( Tulang sapi (CaCO3) Melalui Proses Pengarbonan Padat (Pack Carburising)”, Jurnal Teknologi, Volume 9 Nomor 1 , Politeknik Negeri Ambon.
Palallo Frederick, 1995, “Perlakuan Panas Logam”, Bandung: PPPG Teknologi Bandung.
xi
Material Baja Karbon Rendah Dengan Metode Carburizing”, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Malang.
Rochiem Rochman, Purwaningsih Hariyati, Edwin, Susanto Setiawan, “Pengaruh Proses Perlakuan Panas Terhadap Kekerasan Dan Struktur Mikro Baja Aisi 310 S”, ITS : Surabaya.
Suherman Wahid, 1998 “Perlakuan Panas”, Surabaya: ITS
Surdia Tata, Saito S, 2000 “Pengetahuan Bahan Teknik”, cetakan kelima, Jakarta: Pradnya Paramita.
Sunitra Eka, Mulyadi, 2010 “Kajian Perubahan Kekerasan Dan Difusi Karbon Sebagai Akibat Dari Proses Quenching Pada Material Gigi Perontok Power Thresher”, Jurnal Teknik Mesin Vol. 7, Politeknik Negeri Padang.
Schonmetz, Alois, Karl Gruber, 1985 “Pengetahuan Bahan dalam Pengerjaan Logam”, Bandung: Angkasa.
Sugianto Bibit, Hariyanto Agus, 2007 “Pengaruh Karburisasi Roda Gigi Sproket”, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Sofiyyudin Ahmad Aniq, 2007 “Pengaruh Carburizing Menggunakan Media Arang Batok Kelapa Terhadap Kekerasan Dan Ketahanan Aus Roda Gigi Baja AISI 4140”, Universitas Negeri Semarang.
Soemowidagdo A.L, 2006 “Kalsium Karbonat Sebagai Energizer Pada Proses Karburising Untuk Meningkatkan Kekerasan Baja Karbon Rendah”, Yogyakarta: Fakultas Teknik UGM.
Totten GE, Bates CE, Clinton NA, 1993 “Handbook of Quenchant and Quenching Technology”, USA: ASM International.
Van Vlack Lawrence, 1985 “Elements Of Materials Science and Engineering 5th Edition”,USA: Addison-Wesley Publishing Company.
William D Callister Jr. 1982, “Material Science and Engineering”, University of Utah.
