STAINLESS STEEL
AISI-304
TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Stara -1
Pada Progran Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Disusun Oleh : WAHYUDIN 2012 013 0236
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Stara -1
Pada Progran Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Disusun Oleh :
WAHYUDIN 2012 013 0236
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
iii
Struktur Mikro, Struktur Makro, Kekasaran, Ketebalan dan Kekerasan
Menggunakan Steel Ball 0,7 mm Pada Material Stainless Steel AISI 304” ini
adalah asli hasil karya saya dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dalam naskah dan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 1 Desember 2016 Yang menyatakan,
iv
“Dengan nama Allah Yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang”
Skripsi ini khusus saya persembahkan untuk :
Kedua orang tua tercinta, Bapak (Waryo) dan Ibu (Wasri),
Sebagai ucapan syukur dan terima kasih atas segala jasa yang telah diberikan selama ini berupa do’a, nasehat, semangat dan dukungan materil sehingga penulis
dapat
menyelesaikan seluruh masa studi di Teknik Mesin UMY.
Kakak (Rasyono dan Dartini)
Atas do’a dan berbagai masukan yang telah diberikan kepada penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini.
“Semoga skripsi ini dapat menjadi bermanfaat dan dapat membalas berbagai jasa
yang telah diberikan kepada penulis.”
Wahyudin S.T.
v
rahmat, nikmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga pelaksanaan laporan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Sholawat serta salam semoga tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW yang telah menuntun kita dari jaman jahiliyah ke jaman terang benderang yang saat ini kita rasakan.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui Pengaruh Variasi Jarak Penembakan Shot Peening Terhadap Struktur Mikro, Struktur Makro, Kekasaran, Ketebalan dan Kekerasan Menggunakan Steel Ball 0,7 mm Pada Material Biomedik Plat Penyambung Tulang Stainless Steel AISI 304. Dari penelitian yang dilakukan didapatkan butiran struktur mikro paling halus pada jarak 120 mm, butiran struktur makro paling kasar pada jarak 100 mm, nilai kekasaran tertinggi pada jarak 100 mm, pengurangan ketebalan tertinggi pada jarak 120 mm, dan nilai kekerasan tertinggi pada jarak 120 mm.
Penulis menyadari bahwa keberhasilan dalam menyusun Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih dan apresiasi setinggi-tingginya kepada:
1. Novi Caroko, S.T., M.Eng., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
2. Ir. Aris Widyo Nugroho, M.T., Ph.D., selaku dosen pembimbing Utama Tugas Akhir atas pengarahan, motivasi, dan bimbingannya selama proses pengerjaan Tugas Akhir.
3. Sunardi, S.T., M.Eng. selaku dosen pembimbing kedua yang telah banyak membimbing dan membantu selama proses pengerjaan Tugas Akhir. 4. Novi Caroko, S.T., M.Eng selaku dosen penguji yang telah memberi
vi
6. Seluruh karyawan, karyawati Prodi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta atas bantuan yang telah diberikan selama masa kuliah.
7. Bapak Lilik Dwi Setyana, S.T., M.T., selaku laboran Laboratorium Bahan Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada yang telah membantu penulis dalam melakukan pengujian Tugas Akhir.
8. Kepada Ayah - Ibu tercinta Bapak Waryo dan Ibu Wasri yang tidak pernah lelah untuk memberikan dukungan moril, materi, dan doa selama ini. 9. Kakak tercinta Rasyono yang selalu mengingatkan dan memberikan
semangat baru dalam menyelesaikan tugas - tugas selama masa studi. 10.Seluruh rekan seperjuangan Teknik Mesin Angkatan 2012 terutama
kepada Dhani, Syahrudiyanto, Adi, Rudi, Putu, Yusuf, Zamhari, Martin, Adit, Sayogo, Erwin dan semuanya yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu yang selalu memberikan kritik, saran serta motivasi untuk terus berjuang.
11.Semua pihak yang telah berperan dalam seluruh proses pembelajaran yang tidak bisa penulis sebutkan satu - persatu.
Penulis sangat menyadari akan keterbatasan penulis, sehingga Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan. Harapan penulis adalah Tugas Akhir ini dapat menjadi sumbangan wawasan yang bermanfaat bagi siapapun yang membacanya. Aamiin.
Yogyakarta, 1 Desember 2016 Penyusun,
vii
BAB III METODE PENELITIAN ...19
3.1 Alat dan Bahan Penelitian ...19
3.1.1 Pembuatan Mesin Shot peening ...19
3.1.2 Proses Perlakuan Shot peening ...19
3.1.3 Proses Pengujian ...21
3.2 Variabel Penelitian ...24
3.3 Tahap Penelitian ...24
3.3.1 Proses Pembuatan Sampel ...24
3.3.2 Proses Pembuatan Mesin shot peening ...25
3.3.3 Proses Shot peening ...26
3.3.4 Proses Pengujian ...27
3.3.5 Proses Pengolahan Data ...28
viii
4.5 Data hasil uji ketebalan........37
4.6 Data hasil uji kekerasan...38
BAB V KESIMPULAN 5.1Kesimpulan...42
5.2 Saran ...43
DAFTAR PUSTAKA ...44
ix
Gambar 2.3 Skema stylus permukaan sampel...8
Gambar 2.4 Pengaruh perlakuan permukaan terhadap ukuran dimensi sampel....10
Gambar 2.5 Distribusi nilai kekerasan mikro pada perlakuan shot peening...11
Gambar 2.6 Struktur Kristal ferrite stainless steel body centered cubic ...12
Gambar 2.7Struktur kristal austenite stainless steel face centered cubic ...12
Gambar 2.8 Struktur Kristal martensitic stainless steel body centered ...13
Gambar 2.9 Mekanisme pembentukan tegangan ...15
Gambar 2.10 Skema proses shot peening ...16
Gambar 2.11 Skema proses uji kekerasan ...17
Gambar 2.12 Skematik prinsip indentasi dengan metode Vickers...17
Gambar 2.13Tipe-tipe lekukan piramid intan ...18
Gambar 3.1 Shot peening box ...20
Gambar 3.2 Kompresor ...20
Gambar 3.3 Ukuran diameter steel ball ...21
Gambar 3.4Alat uji struktur mikro ...21
Gambar 3.5 Alat uji struktur makro...22
Gambar 3.6 Alat uji kekasaran...22
Gambar 3.7Alat uji kekerasan ...23
Gambar 3.8 Alat uji ketebalan...23
Gambar 3.9 Pat Sampel ...25
Gambar 3.10 Proses shot peening ...26
Gambar 3.11 Diagram alir penelitian ...29
Gambar 4.1 Hasil Perlakuan shot peening ...30
Gambar 4.2 Hasil uji struktrur mikro ...31
Gambar 4.3 Hasil uji struktur makro...34
Gambar 4.4 hasil uji kekasaran...35
Gambar 4.5 Pengaruh penumbukan bola baja ...36
Gambar 4.6 Grafik nilai rata penurunan ketebalan...37
Gambar 4.7Grafik nilai rata-rata uji kekerasan permukaan ...39
x
Lampiran 3. Proses Shot Peening...49
Lampiran 4. Alat Pengujian...50
Lampiran 5. Hasil Pengujian Struktur Mikro...53
Lampiran 6. Hasil Pengujian Struktur Makro...54
Lampiran 7. Hasil Pengujian Kekasaran...55
Lampiran 8. Hasil Pengujian Kekerasan...83
vi tangguh, mudah di bentuk, murah dan mudah dipasaran. Akan tetapi material jenis ini masih rentan terhadap retak permukaan. Sehingga perlu adanya perlakuan permukaan untuk memperbaiki kekurangan dari material stainless steel AISI304. Salah satu metode untuk perbaikan permukaannya adalah shot peening. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh variasi jarak shot peening terhadap struktur mikro, struktur makro, kekasaran, kekerasan dan ketebalan pada stainless steel AISI 304.
Proses shot peening AISI 304 dimulai dengan penyiapan sampel dengan cara memotong plat spesimen dengan ukuran panjang 20 mm, lebar 15 mm, dan tebal 4 mm, kemudian dilakukan pembersihan dan pengampelasan dengan no mesh 600, 1000, 1500, dan 2000, selanjutnya dibersihkan dengan autosol. Shot peening dilakukan dengan tekanan penyemprotan 6 bar, dan waktu penyemprotan 10 menit, variasi jarak yang digunakan adalah 80, 90, 100, 110 dan 120 mm. Spesimen yang telah diproses dilakukan karakterisasi meliputi struktur mikro dengan alat Optical microscope, struktur makro dengan alat Optical microscope, kekasaran dengan alat MR 110, kekerasan dengan alat Vickers hardness dan ketebalan dengan alat mikro meter sekrup.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses shot peening mengubah ukuran butir struktur mikro permukaan menjadi lebih halus dan pipih dan struktur makro menjadi lebih kasar. Perlakuan shot peening meningkatkan kekasaran permukaan dari kekasaran awal 0,1065 µm menjadi 1,34475 µm. Perlakuan shot peening mengurangi ketebalan plat sampel SS 304 menjadi 3,70 mm dari ketebalan sebelum di shot peening 3,96 mm. Hasil uji kekerasan menjadi meningkat, kekerasan meningkat dari 222,5 kg/mm² menjadi 596,9 kg/mm².
Kata kunci: Shot peening, Stainless Steel AISI 304, Struktur Mikro,
1
Dalam bidang kedokteran banyak digunakan implan untuk membantu proses penyembuhan patah tulang. Implan merupakan sebuah perangkat medis yang dibuat untuk mendukung struktur biologis yang perlu diperbaiki atau diganti. Implan ini terbuat dari beberapa jenis material seperti, logam, keramik, titanium, komposit karbon dan stainless steell. Salah satu material yang sering digunakan adalah stainless steel AISI 304. Karena material tersebut harganya murah, mudah di dapat dan banyak dipasaran.
Stainless steel AISI 304 memiliki sifat seperti, ulet, tangguh dan mudah dibentuk. Akan tetapi perlu adanya perlakuan permukaan. Karena dengan perlakuan permukaan, implan menjadi lebih tahan lelah atau fatique (Amin dan Yavari dkk, 2008), kekasaran permukaan bertambah dan lebih tahan terhadap korosi (Arifvianto dkk, 2009). Stainless steel AISI 304 tidak dapat diberi perlakuan panas (heat treatment) dan hanya dapat dikeraskan dengan perlakuan dingin (cool worked).
Prinsip dari perlakuan dingin adalah untuk mengubah sifat mekanik material dengan cara penekanan terhadap material sehingga menyebabkan deformasi plastis. Ada banyak perlakuan dingin (cool worked) yang dapat dilakukan untuk meningkatkan sifat material stainless steel AISI 304 seperti, shotpeening, Surface Mechanical Attrition Treatment (SMAT), dan sandblasting (Mukhsen, 2012).
Shot peening adalah teknik yang akan terus dikembangkan secara efektif dengan tujuan membuat permukaan material lebih kasar. Prinsip dari shot peening
penelitian Saputra (2016), Sunardi (2013) dan Ahqiyar (2011) menunjukan peningkatan nilai kekerasan pada material uji karena deformasi plastis dan terjadi perubahan ukuran butiran struktur mikro. Peningkatan kekerasan paling tinggi terjadi pada perrmukaan sampel kemudian semakin dalam semakin menurun.
Saat ini penelitian shot peening dengan variasi jarak masih sangat terbatas, sebagian besar penelitian masih berkisaran pada variasi waktu dan tekanan dengan jarak konstan 88-150 mm. Oleh karena itu penelitian ini menggunakan variasi jarak penembakan shot peening terhadap struktur mikro, struktur makro, kekasaran, ketebalan dan kekerasan stainless steel AISI 304. Sehingga diharapkan penelitian ini dapat meningkatkan kualitas dari stainlees steel AISI 304.
1.2.Rumusan Masalah
Uraian masalah yang telah dibahas sebelumnya maka dapat disusun perumusan masalah sebagai berikut:
a. Bagaimana pengaruh variasi jarak penembakan shot peening terhadap struktur mikro dan struktur makro plat penyambung tulang stainless steel
AISI 304.
b. Bagaimana pengaruh variasi jarak penembakan shot peening terhadap kekasaran plat penyambung tulang stainless steel AISI 304.
c. Bagaimana pengaruh variasi jarak penembakan shot peening terhadap pengurangan ketebalan plat penyambung tulang stainless steel AISI 304. d. Bagaimana pengaruh variasi jarak penembakan shot peening terhadap
kekerasan plat penyambung tulang stainless steel AISI 304.
1.3. Batasan Masalah
Penelitian ini dibatasi oleh hal-hal berikut:
a. Material yang digunakan adalat plat stainless steel AISI 304 dengan tebal plat awal 4 mm.
c. Tekanan udara 6 bar dijaga konstan.
d. Penelitian ini dibatasi pada pengujian struktur makro, struktur mikro, kekasaran, ketebalan dan kekerasan plat penyambung tulang stainless steel
AISI 304.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah;
a. Mengetahui pengaruh variasi jarak penembakan shot peening terhadap struktur makro dan struktur mikro plat stainless steel AISI 304.
b. Mengetahui pengaruh variasi jarak penembakan shot peening terhadap kekasaran permukaan plat stainless steel AISI 304.
c. Mengetahui pengaruh variasi jarak penembakan shot peening terhadap pengurangan ketebalan plat stainless steel AISI 304.
d. Mengetahui pengaruh variasi jarak penembakan shot peening terhadap kekerasan plat stainless steel AISI 304.
1.5. Manfaat Penelitian
a. Penelitian ini diharapkan dapat menemukan perlakuan shot peening yang tepat pada bahan plat stainless steel AISI 304, sehingga dapat diterapkan dalam pembuatan yang lebih baik dan sesuai dengan standar yang dibutuhkan.
b. Penelitian ini diharapkan dapat memberi kontribusi pada dunia pengetahuan tentang pengaruh shot peening terhadap stainless steel AISI 304 yang memiliki kekerasan yang lebih baik dibanding dengan material dasar.
4
Shot peening merupakan salah satu perlakuan permukaan yang bertujuan untuk memberikan tegangan sisa tekan pada permukaan suatu komponen sehingga dapat memperbaiki sifat bahan terhadap beban dinamis. Selain dapat memperbaiki karakteristik ketahanan terhadap beban dinamis, perlakuan shot peening juga dapat berpengaruh terhadap kekerasan bahan.
Penelitian ini berpedoman pada penelitian-penelitian sebelumnya, sehingga diharapkan dapat membandingkan adanya perbedaan dengan penelitian-penelitian terdahulu. Berikut macam-macam pengelompokan dari beberapa penelitian tentang metode perlakuan dingin (coold working) berdasarkan parameter pengujiannya (Anugrah, 2013).
1. Variasi jarak penembakan
Pada penelitian Hidayat (2013) dengan jarak 88 mm, sedangkan pada penelitian Sunardi (2013) dan Saputra (2015) menggunakan jarak penembakan shot peening 100 mm, Wibowo dan Setianingrum (2015) menggunakan jarak 100 – 150 mm, Karo (2002) menggunakan jarak 750 mm, dan Setiawan (2013) menggunakan jarak 150 mm. Pada penelitian ini penulis menggunakan jarak penembakan shot peening 80 – 120 mm.
2. Bentuk material yang diuji
3. Beberapa material shot peening
Jiang dkk (2006) menggunakan silika oksida yang memiliki diameter 200 –300 μm, Adriawan (2011)menggunakan bahan slag ball dengan variabelnya adalah ukuran dari slag ball tersebut. Ashari dan As’ad
(2008) melakukan perlakuan shot peening menggunakan serbuk besi standar ISO 9001, sedangkan Tang dan Li (2008) menggunakan pasir silika dengan ukuran ayakan atau mesh yang berukuran 500 –700 μm, Multigner dkk (2009) menggunakan bahan alumina ((Al O ) yang memiliki diameter 750 μm. Beberapa penelitian lain yang menggunakan pasir silika (SiO2) adalah Pramudia (2011), Widodo (2011), Ishak (2011), Arivianto dkk (2011), dan Mukhsen (2012). 4. Variabel tekanan
Wang dan Li (2003); Jiang dkk (2006) dengan tekanan penyemprotan 300 Psi. Ashari (2008); As’ad (2008) menggunakan variabel tekanan mulai dari 4-6 kg/cm². Tang dan Li (2008)menggunakan tekanan 300 kPa, hampir sama dengan Multigner dkk (2009) yang menggunakan 350 kPa. Arifvianto dkk (2011a) menggunakan 8 kg/cm², sedangkan Pramudia (2011) menggunakan tekanan 6-7 kg/cm². Adriawan (2011); Widodo (2011); Ishak (2011) menggunakan 5-7 kg/cm². Pada penelitian ini penulis menggunakan tekanan sebesar 6 bar.
5. Material yang diuji
kekasaran, pengurangan ukuran/dimensi spesimen dan pengecilan struktur mikro pada butiran permukaan. Berikut merupakan hasil dari beberapa pengujian penelitian – penelitian sebelumnya (Anugerah, 2013).
2.1.1. Struktur Mikro
Perlakuan shot peening dapat merubah ukuran butiran pada bagian permukaan akibat terjadinya deformasi penumbukan material abrasif sehingga pada permukaan terjadi peningkatan kekerasan. Terjadinya peningkatan kekerasan karena adanya proses several plastic deformation (SPD) sehingga menyebabkan penghalusan ukuran butiran (Multigner dkk), dan strain hardening. Hukum Hall-Petch menyatakan bahwa kekerasan akan meningkat seiring penurunan ukuran butiran. Ukuran butiran mengalami pengecilan hingga berukuran nano (Multigner dkk, 2009). Butiran kembali membesar seiring dengan bertambahnya jarak kedalaman permukaan hingga mencapai ukuran material dasarnya. Hasil pengambilan foto struktur mikro permukaan ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Kekasaran merupakan ukuran tekstur dari permukaan. Untuk menentukan tingkat kekasaran suatu material tidak cukup hanya dengan melihat langsung atau rabaan tangan pada permukaannya, tetapi harus ada standar baku yang digunakan dalam pengukuran permukaan yaitu Ra, Rz, atau Rmax. Ra adalah tinggi rata-rata, Rz adalah tinggi maksimum rata-rata, sedangkan Rmax adalah jarak antara bukit tertinggi dengan lembah terendah. Adapun cara analisis dalam penentuan nilai Ra yaitu menggunakan rumus seperti persamaan 1 dan visualisasinya pada gambar 2.2.
(a)
(b)
Gambar 2.2 (a) Rz, (b) Ra dan Rmax (Hidayat, 2013)
Gambar 2.3 Skema stylus membaca permukaan sampel (Hidayat, 2013)
2.1.3. Ketebalan Plat
Pada proses perlakuan shot peening terjadi deformasi plastis akibat dari pengaruh penumbukan material abrasif yang berupa bola-bola baja (steel ball). Hal inilah yang mengakibatkan struktur mikro mengalami pengikisan (deformasi plastis) dan cenderung pipih. Fenomena deformasi plastis akibat perlakuan permukaan telah diteliti oleh peneliti sebelumnya seperti Arifvianto dkk (2011), Multigner dkk (2009), Pramudia (2011), Adriawan (2011), dan Mukhsen (2012). Hasil penelitian tersebut menunjukkan terjadinya pemadatan, pengikisan, pemipihan struktur mikro, dan perbedaan batas butir antara daerah permukaan material dengan daerah inti material.
Hasil penelitian Iqbal dkk (2011) menunjukaan dimensi dari spesimen uji setelah diberi perlakuan sandblasting mengalami pengurangan ukuran diameter (Gambar 2.5.a). Sedangkan pada penelitian Arifvianto (2011), menunjukan terjadi pengurangan massa dari spesimen uji akibat perlakuan SMAT (Gambar 2.5.b). Sehingga dapat ditarik hipotesis bahwa perlakuan shot peening pada bagian permukaan material menyebabkan deformasi plastis.
Gambar 2.4 Pengaruh perlakuan permukaan terhadap ukuran dimensi sampel (a) Pada perlakuan sandblasting (Iqbal dkk, 2011) dan (b) Pada perlakuan SMAT
(Arifvianto, 2011)
Pada penelitian ini menggunakan variabel jarak penyemprotan shot peening yang diharapkan dapat melihat pengaruh perlakuan shot peening terhadap pengurangan ukuran dimensi ketebalan akibat pemadatan dan terkikisnya permukaan plat.
2.1.4. Kekerasan
Hasil pengujian kekerasan yang ditunjukan oleh Multigner dkk (2009), Arifvianto dkk (2011), Pramudia (2011), dan Adriawan (2011), Setiawan (2013), Anugerah (2013) dan Hidayat (2013) menunjukkan perbandingan nilai kekerasan dengan jarak kedalaman spesimen akibat adanya perlakuan permukaan dengan metode shot peening. Gambar 2.4 menunjukkan bahwa bagian permukaan material benda uji yang terkena material abrasif pada perlakuan shot peening
tingkat kekerasannya lebih tinggi dibandingkan dengan daerah dalam materialnya. Semakin dalam jarak dari permukaan maka tingkat kekerasannya akan menurun mendekati kekerasan dari material dasarnya. Penurunan kekerasan permukaan akibat perlakuan shot peening hingga kedalaman tertentu ini terjadi pada beberapa peneliti sebelumnya.
Gambar 2.5 Distribusi nilai kekerasan mikro pada perlakuan shot peening
(Hidayat, 2013)
2.2. Dasar Teori 2.2.1. Stainless Steel
Baja tahan karat atau lebih dikenal dengan Stainless Steel adalah senyawa besi yang mengandung kromium 10,5% untuk mencegah proses korosi (pengkaratan logam). Kemampuan tahan karat diperoleh dari terbentuknya lapisan film oksida kromium, dimana lapisan oksida ini menghalangi proses oksidasi besi
(Ferum). Baja tahan karat memiliki daya tahan terhadap oksidasi yang tinggi di udara dalam suhu lingkungan biasa dapat dicapai karena adanya tambahan krom. Krom membentuk sebuah lapisan yang tidak aktif dapat melindungi material baja ketika bertemu dengan oksigen. Lapisan krom tersebut sangat tipis sehingga logam akan tetap berkilau. Logam yang dilapisi akan tahan terhadap air dan udara, fenomena tersebut biasa disebut pasivation.
Baja tahan karat dibagi menjadi empat yaitu: a. Ferritik
Baja tahan karat ferritik yang paling sederhana hanya mengandung besi dan kromium dengan struktur kristal BCC (Gambar 2.6) anti karat. Hal ini disebabkan karena klorida magnetik dan kekuatan luluhnya sangatt tinggi tetapi rendah keuletaannya, artinya getas. Secara umum ferritic stainless steel
tahan karat yang lain. Tetapi disamping itu baja tahan karat jenis ini tingkat ketahan korosinya kurang karena kandungan nikel dan kromium yang lebih sedikit.
a) b) c)
Gambar 2.6 Struktur Kristal ferrite stainless steel body centered cubic
(BCC)(a)sel atom bulat penuh, (b) sel atom yang disederhanakan, (c) gabungan dari banyak sel. (Callister, 2001)
b. Austenitic
Austenitic stainless steel memiliki struktur kristal FCC (Gambar 2.7) didapatkan dari fase ferrite stainless steel dengan penambahan nikel mangan, dan nitrogen pada suhu ruang. Austenitic ini memiliki kekuatan luluh yang sedikit rendah, tetapi ketangguhannya lebih tinggi (Davis, 2001). Baja tahan karat jenis ini sangat umum hampir 70% baja tahan karat adalah jenis ini. Baja jenis ini memiliki kandungan 0,15% karbon, 16% kromium, dan beberapa mangan atau nikel untuk menahan struktur pada saat temperatur dari cryogenic sampai titik leleh.
a) b) c) Gambar 2.7 Struktur kristal austenite stainless steel face centered cubic
c. Martensitic
Martensitic stainless steel memiliki struktur kristal body centered
tetragonal (Gambar 2.8) dengan tingkat krom yang rendah dan tingkat karbonnya tinggi, dengan mendapatkan struktur austenitic pada temperatur tinggi kemudian didinginkan secara tiba-tiba untuk mengubah fase austenitic ke martensitic (Davis, 2001). Pada baja tahan karat jenis ini, tidak begitu memiliki ketahanan karat yang begitu baik tetapi memiliki sifat yang kuat dan tangguh, dan tingkat
machineable yang sangat baik, dan juga dapat diberi perlakuan panas.
Gambar 2.8 Struktur Kristal martensitic stainless steel body centered tetragonal. (Callister, 2001)
d. Duplex
Duplex stainless steel dapat dianggap sebagai kromium-molibdenum. Precipitation hardening stainless steel mempunyai struktur martensitic atau austenitic dengan penambahan unsur tembaga, titanium, aluminium, molibdenum, niobium, atau nitrogen.
Ferrite stainless steel dibentuk dengan keseimbangan ferritic dan
austenitic pada suhu kamar menghasilkan kromium tinggi dan molibdenum, bertujuan agar ketahanan korosi yang baik dari ferrite stainless steel serta menguntungkan sifat mekanik austenitic stainless steel (Davis, 2001: 259).
yang tahan karat. Penggunaan baja tahan karat AISI 304 sudah banyak digunakan dalam dunia biomedis, khususnya implan terhadap jaringan tulang manusia. Baja tahan karat AISI 304 ini sangat banyak digunakan sebagai alat orthopedic, walaupun pengaruh untuk aplikasi biologis hasilnya masih kurang (Bordji dkk, 1996). Baja tahan karat merupakan material yang sering digunakan oleh para medis sebagai alat bantu, walaupun baja AISI 304 masih rendah tingkat ketahanan korosinya dibanding titanium tetapi telah memenuhi standar medis.
Tabel 2.1 Komposisi kimia baja AISI 304 (Wijaya makmur sentosa)
Unsur Berat (wt%)
Stainless steel AISI 304 merupakan baja austenite yang memiliki struktur
(Zhao, 2000: 358), mesin jet, pesawat terbang (Adriawan, 2011), turbin, industri kimia (McGuire, 2008: 72), material kawat implan (Disegi dan Zardiackas, 2003) dan aplikasi ortopedik lainnya (Shanbhag dkk, 2006).
2.2.2. Shot peening
Shot peening adalah metode perlakuan permukaan yang digunakan untuk meningkatkan kekerasan dan memperhalus ukuran butiran dengan cara menembakkan steel ball secara tegak lurus ke permukaan material dengan tekanan tinggi. Peningkatan kekerasan terjadi akibat dari proses several plastic deformation (SPD) yang menyebabkan terjadinya penghalusan butiran dan strain hardening. Hukum hall-Petch menyatakan bahwa kekerasan akan meningkat seiring penurunan butiran.
Gambar 2.9 Mekanisme pembentukan tegangan tekan akibat
tumbukan material abrasif (Kumar, 2013)
Gambar 2.10 Skema proses shot peening
2.2.3. Uji Kekerasan
Kekerasan yaitu kemampuan suatu material untuk menahan goresan dan menahan penekanan supaya tidak terdeformasi. prinsip kerjanya yaitu indentor ditekan pada permukaan material dengan gaya tertentu sehingga terjadi deformasi karena adanya perubahan secara elastis dan plastis pada permukaan benda kerja. Suatu material pasti memiliki tingkat kekerasan, karena kekerasan merupakan salah satu sifat mekanik yang pasti dimiliki suatu material. Kekerasan yaitu kemampuan suatu material untuk menahan tekanan atau goresan (Callister, 2001). Dari uraian diatas maka dapat di simpulkan bahwa kekerasan suatu material adalah ketahanan material tehadap gaya penekanan yang diberikan dari material lain yang lebih keras. Tekanan tersebut bisa berupa metode penggoresan (scratching), metode elastis/pantulan, dan metode indentasi dari material keras pada suatu permukaan material yang diuji (Fauji, 2010).
kedalaman jejak yang ditinggalkan. Jejak yang ditinggalkan menunjukkan bahwa material tersebut sudah terdeformasi plastis.
Gambar 2.11 Skema proses uji kekerasan universal dengan metode indentasi
(Kuhn, 2000)
Gambar 2.12 Skematik prinsip indentasi dengan metode Vickers (Kuhn,
2000)
Gambar 2.12 merupakan metode vickers menggunakan indentor intan piramida dengan sudut 136º. Prinsip pengujiannya sama dengan metode brinell, perbedaannya terletak pada indentor dan hasil injakan. Metode vickers
diukur berdasarkan panjang rata-rata kedua diagonalnya supaya dpat dihitung hasil dari nilai kekerasannya.
Panjang diagonal pada bekas injakan diukur dengan skala pada mikroskop pengukur. Nilai kekerasan suata material diukur menggunakan standar ASTM E384-84 (dalam Saputra, 2015) ditunjukkan pada persamaan (2.1).
HVN=1,854
...
(2.1) dengan : HVN = Hardness vickers(
)
F = Beban yang diberikan (kgf) d²= Panjang diagonal rata-rata (mm)
Gambar 2.13 Tipe-tipe lekukan piramid intan : (a) lekukan sempurna, (b) lekukan bantal jarum, (c) lekukan berbentuk tong (Dieter, 1987)
19
3.1.1. Pembuatan Mesin Shot Peening
1. Alat
a. Kotak plastik kapasitas 10 liter b. Selang kompor gas diameter 15 mm c. Plat baja
3.1.2. Proses Perlakuan Shot Peening
1. Alat
a. Mesin shot peening
Gambar 3.1 Shot peening box
b. Kompresor
Gambar 3.2 Kompresor
c. Stopwatch
2. Bahan
b. Steel ball diameter 0.7 mm
0,7 mm Gambar 3.3 Ukuran diameter steel ball 0,7
c. Double tape 3.1.3. Proses Pengujian
1. Alat
a. Optical microscope dengan pembesaran 200 x
b. Mikroskop optik dengan perbesaran 30x
Gambar 3.5 Alat uji struktur makro c. Unit kompresor
d. Alat pengujian kekasaran (MR-110)
e. Alat pengujian kekerasan (Vickers hardness)
Gambar 3.7 Alat uji kekerasan
f. Alat pengujian ketebalan plat sampel (mikro meter sekrup)
Gambar 3.8 Alat uji ketebalan g. Mistar
h. Gergaji
k. Kamera digital
c. Ampelas dengan mesh nomor 600, 1000, 1500,2000 d. Pasta poles logam
e. Alkohol 70% f. Kain
3.2. Variabel Penelitian
pada penelitian kali ini mengggunakan variabel jarak penembakan shot peening, 80 mm, 90 mm, 100 mm, 110 mm, 120 mm. Durasi penyemprotan tiap spesimen adalah selama 10 menit dan tekanan penyemprotan tiap spesimen dipertahankan pada 6 bar. Proses shot peening dan pengujian dilakukan pada plat
stainless steel AISI 304 dengan dimensi 20 mm x 15 mm x 4 mm. 3.3. Tahap Penelitian
3.3.1. Proses pembuatan plat sampel
Gambar 3.9 Plat sampel
3.3.2. Proses pembuatan mesin shot peening
Mesin shot peening dalam penelitian ini merupakan desain ulang (redesign) dari peneliti sebelumnya (Sunardi, 2013). Peneliti hanya melakukan sedikit perubahan di antaranya .
1. Perubahan pemegang spesimen (specimen holder). 2. Perubahan jarak nozzle dengan pemegang spesimen
3. Penambahan air filter pada dinding atas kotak shoot peening sehingga dapat memperbaiki sirkulasi udara pada saat shot peening berlangsung. 4. Penambahan pressure gauge pada spray gun sehingga tekanan
penyemprotan dapat dikontrol dengan baik.
5. Perubahan diameter selang steel ball menjadi lebih besar, yaitu menjadi diameter 10 mm.
Proses perakitan mesin shot peening dimulai dengan merakit kerangka baja sesuai dimensi kotak plastik shot peening. Perakitan kerangka baja dilakukan dengan menggunakan mesin las listrik. Pada kerangka baja tersebut, specimen holder dipasang mulai dari jarak 80 mm, 90 mm, 100mm 110 mm, dan 120 mm dari ujung nozzle. Specimen holder ini didesain sebagai dudukan spesimen saat proses shot peening
berlangsung.
Sedangkan perakitan spray gun dilakukan dengan melubangi bagian pusat
(center) dari penutup kotak shot peening dan merakitnya dengan snap ring.
3.3.3. Proses Shot Peening
Proses perlakuan shot peening dilakukan dengan menyemprotkan steel ball bertekanan tinggi ke permukaan spesimen. Berikut ini adalah langkah-langkahdalam proses shot peening.
1. Menghidupkan kompresor sampai tangki terisi udara dengan tekanan diatas 6 bar.
2. Memasukkan steel ball berdiameter 0,7 mm ke dalam shot peening box.
3. Memasang plat sampel dengan jarak 80 mm pada pemegang spesimen dengan double tape dan memastikannya agar benar-benar terpasang dengan baik.
4. Menggunakan alat keselamatan kerja seperti masker, sarung tangan dan kacamata pelindung.
5. Melakukan proses shot peening plat selama 10 menit dengan tekanan penyemprotan dipertahankan pada 6 bar.
6. Jika tekanan penyemprotan kurang dari 6 bar maka penyemprotan di hentikan dulu hingga tangki kompresor terisi kembali.
7. Melanjutkan proses penyemprotan pada variasi jarak yang sudah disesuaikan.
3.3.4. Proses pengujian
1. Pengamatan struktur mikro permukaan
a. Bagian yang diuji adalah penampang melintang sampel.
b. Sampel dicetak bersama resin yang telah dicampur katalis untuk memudahkan dalam memegang sampel.
c. Sampel diampelas untuk menghaluskan penampang melintang sampel dan
membersihkan dari sisa resin dengan amplas nomor kecil sampai besar
secara bertahap, yaitu 600, 1000, 1500 dan 2000.
d. Sampel dipoles dengan kain beludru dan autosol untuk mengkilapkan
penampang melintang sampel sehingga mudah terlihat. Sampel di-etsa
menggunakan cairan etsa, untuk baja AISI 316L menggunakan
Hidrocloric Acid (HCl) dan Nitrid Acid (HNO3) dengan perbandingan 1:1.
e. Struktur mikro dilihat dengan mikroskop pada alat Wrexham, U.K. Ltd., kemudian hasil pengamatan struktur mikro disimpan dalam bentuk gambar.
2. Pengamatan foto makro permukaan
1. Bagian yang diuji adalan bagian permukan sampel.
2. Foto makro dilihat dengan mikroskop merk olympus, kemudian hasill pengamatan foto makro disimpan kedalam bentuk gambar.
3. Pengujian kekasaran permukaan
1. Bagian yang diuji adalah bagian permukaan dari sampel.
2. Sampel diukur kekasarannya menggunakan alat MR 110 sebanyak 4 kali pada bagian permukaan secara merata.
3. Data hasil uji kekasaran disimpan dalam bentuk gambar. 4. Data yang diambil adalah parameter nilai Ra.
4. Pengujian kekerasan
a. Bagian yang diuji adalah penampang melintang dari sampel.
b. Sampel dicetak bersama resin yang telah dicampur katalis untuk
c. Sampel diamplas untuk menghaluskan penampang melintang sampel dan
membersihkan dari sisa resin dengan amplas nomor kecil sampai besar
secara bertahap, yaitu 600, 1000, 1500 dan 2000.
d. Sampel dipoles dengan kain beludru dan autosol untuk mengkilapkan
penampang melintang sampel sehingga mudah terlihat mikroskop.
e. Metode pengujian digunakan adalah metode vickers.
f. Alat yang digunakan adalah shimadsu hmf-m3.
g. Pada penelitian ini besar gaya yang digunakan adalah 200 gf dan durasi penekanan indentor selama 5 detik untuk setiap titik.
h. Hasil pengujian diambil dari data diagonal horizontal dan diagonal vertikal alat uji kekerasan Vickers.
5. Pengukuran ketebalan
1. Ketebalan diukur dengan menggunakan mikrometer sekrup.
2. Untuk pengukuran ketebalan setiap spesimen dilakukan pada 3 titik yangdiambil secara acak.
3.3.5. Proses pengolahan data
1. Data kekasaran permukaan, kekerasan permukaan, kekerasan mikro dan ketebalan plat dimasukkan ke dalam program Microsoft Office Excel 2010
untuk mendapatkan nilai rata-rata, grafik perbandingan, nilai error bar, dan nilai standar deviasi (penyimpangan) dari setiap parameter.
2. Hasil pengamatan struktur mikro permukaan dianalisis secara kualitatif dan kuantitatif untuk mendapatkan kesimpulan yang akurat.
3.4. Diagram alir penelitian
Diagram alir penelitian (Gambar 3.11) merupakan sebuah diagram yang dibuat untuk menggambarkan langkah-langkah penelitian dengan simbol-simbol grafis. Diagram ini menyatakan urutan proses untuk menampilkan langkah-langkah yang disimbolkan dalam bentuk tertentu, beserta urutannya dengan
menghubungkan masing-masing langkah tersebut menggunakan tanda panah.
penelitian. Berikut ini diagram alir yang menggambarkan kegiatan penelitian untuk mengetahui pengaruh perlakuan shot peening terhadap karakteristik permukaan material stainless steel AISI 304.
30
Pengaruh perlakuan shot peening pada plat sampel SS 304 dapat dilihat pada Gambar 4.1. Dimana pada kondisi awal Gambar 4.1.a. permukaan sampel terlihat cukup mengkilap dengan ada goresan–goresan hasil pengampelasan. Proses pengampelasan dilakukan pada plat sampel AISI 304 untuk memastikan bahwa kondisi awal permukaan sampel sama, rata, dan datar. Gambar 4.1.b-4.1.f menunjukkan kondisi permukaan setelah proses shot peening. Permukaan plat sampel terlihat lebih buram dan timbul deformasi akibat perlakuan shot peening.
Gambar 4.1 Sampel sebelum dan sesudah perlakuan shot peening (a) Raw material, variasi jarak shot peening (b) 80 mm, (c) 90 mm, (d) 100 mm, (e) 110
4.2.Hasil uji struktrur mikro
Gambar 4.2 Foto struktur mikro permukaan penampang melintang pada sampel
SS 304 sebelum dan sesudah shot peening (a) Raw material, Variasi jarak shot peening (b) 80 mm, (c) 90 mm, (d) 100 mm, (e) 110 mm, (f) 120 mm Dalam mengamati struktur mikro, sampel diamati menggunakan mikroskop optik dengan perbesaran 200 kali. Sebelum melakukan pengamatan, sampel di bersihkan menggunakan cairan etsa dengan tujuan untuk menghilangkan goresan pada permukaan sampel sehingga butiran struktur mikro terlihat lebih jelas. Adapun cairan etsa yang digunakan yaitu Hidrocloric Acid (HCl) dan Nitrid Acid
(HNO3) dengan perbandingan 1:1.
Pada Gambar 4.2 merupakan struktur mikro sampel sebelum dan sesudah di
shot peening. Gambar 4.2.a memperlihatkan struktur mikro sampel sebelum di
sampel SS 304 seiring dengan bertambahnya jarak penembakan shot peening. Hal tersebut merupakan efek dari tumbukan bola-bola baja (steel ball). Bola-bola baja menumbuk permukaan sampel dengan kecepatan tinggi sehingga menyebabkan deformasi plastis pada permukaan. Kekuatan tumbukan bola-bola baja (steel ball) yang tinggi menimbulkan penekanan pada struktur sehingga struktur menjadi semakin rapat dan berpotensi meningkatkan kekerasan bahan. Fenomena yang sama juga terjadi pada penelitian sebelumnya pada Gambar 2.2. Dimana hasil penelitian tersebut menunjukkan adanya perubahan struktur mikro, sifat dan properti bahan dari proses shot peening.
4.3. Hasil uji struktur makro
Gambar 4.3 Hasil uji struktur makro permukaan sesudah perlakuan shot peening
dengan variasi jarak (A) 80 mm (B) 90 mm (C) 100 mm (D) 110 mm (E) 120 mm
4.4. Hasil uji kekasaran permukaan
Pengaruh perlakuan shot peening terhadap kekasaran permukaan plat sampel SS 304 di tampilkan dengan nilai rata-rata kekasaran (Ra) tiap sampel, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4. Pada Gambar tersebut menunjukkan grafik perbandingan antara nilai kekasaran rata-rata Ra (µm) dengan variasi jarak penyemprotan shot peening selama 10 menit. Terlihat bahwa terjadi peningkatan nilai kekasaran permukaan dari sampel sebelum perlakuan shot peening dan sesudah perlakuan shot peening. Menurut Peneliti terdahulu seperti Saputra (2016), Sunardi (2013), Setiawan (2013), Hidayat (2013), Anugerah (2013), Iqbal dkk (2011), dan Karo (2002) menyimpulkan bahwa perlakuan shot peening
meningkatkan kekasaran permukaan pada suatu spesimen.
Gambar 4.4 Grafik nilai rata-rata kekasaran permukaan sebelum dan sesudah perlakuan shot peening dengan varisasi jarak
Pada Gambar 4.4 terlihat bahwa perlakuan shot peening meningkatkan kekasaran permukaan plat sampel SS 304. Nilai kekasaran permukaan meningkat drastis dari kekasaran sebelum perlakuan shot peening (Raw material), yaitu 0,1060 µm dan sesudah perlakuan shot peening menjadi 0,9545 µm pada jarak 80 mm. Pada jarak 90 mm peningkatan nilai kekasaran tidak terlalu signifikan yaitu, 1,094 µm, begitu pula pada jarak 100 mm, yaitu 1,34475 µm. Selanjutnya pada jarak 110 mm dan 120 mm terjadi penurunan nilai kekasaran permukaan yaitu 1,19225µm dan 1,0735µm.
Gambar 4.5 Pengaruh penumbukan bola baja (Arifvianto,2011)
Tahap II terjadi ketika seluruh permukaan sudah ditutupi oleh cekungan dan permukaan puncak tersebut tertumbuk kembali oleh bola-bola baja. Fenomena ini terjadi pada jarak shot peening 110 mm dan 120 mm, dimana nilai kekasaran mengalami penurunan bila dibandingkan dengan nilai kekasaran pada jarak sebelumnya. Penurunan ini diakibatkan oleh penumbukan bola-bola baja yang lebih kuat pada permukaan yang sama sehingga terjadi penumbukan berulang dan pemadatan butiran pada permukaan. Selain itu, tumbukan pada jarak yang lebih jauh mampu meratakan kembali bukit-bukit permukaan sampel yang terbentuk karena daya hancurnya yang tinggi. Setelah daya tahan material tersebut mencapai titik fatiknya, maka struktur puncak dan lembah terus tertumbuk. Akibatnya perbedaan lembah dan puncaknya semakin menipis dan ini menyebabkan terjadinya pengecilan dan penghalusan butiran di sekitar permukaan akibat perlakuan shot peening. Penghancuran bukit dan pemadatan terlihat jelas pada grafik kekasaran permukaan yang mengalami penurunan.
4.5. Hasil Pengukuran Ketebalan Plat Sampel
Pengukuran ketebalan plat sampel dilakukan menggunakan alat mikrometer skrup yang bertujuan untuk menunjukkan deformasi plastis yang dihasilkan setelah di shot peening. Hasil pengukuran tersebut menunjukkan bahwa sampel setelah di shot peening selama 10 menit dengan variasi jarak nilai ketebalannya semakin menurun.
Gambar 4.6 Grafik nilai rata-rata hasil pengukuran ketebalan plat sebelum dan sesudah perlakuan shot peening
Pada Gambar 4.6 merupakan grafik hasil pengukuran ketebalan rata-rata setiap sampel terhadap variasi jarak penyemprotan shot peening. Adapun hasil pengukuran tersebut menunjukkan plat sampel setelah di shot peening selama 10 menit dengan variasi jarak mengalami penurunan ketebalan. Sampel sebelum di
shot peening (raw material) memiliki nilai ketebalan sekitar 3,96 mm. Kemudian sampel sesudah di shot peening dengan jarak 80 mm nilai ketebalannya menurun sebesar 3,90 mm begitu pula pada jarak 90 mm nilai ketebalan sampel mengalami pengurangan mencapai 3,85 mm. Selanjutnya pada jarak 100 mm nilai ketebalan plat berkurang mencapai 3,81 mm dan pada jarak 110 mm nilai ketebalan plat berkurang mencapai 3,73 mm. Pada jarak 120 mm terjadi penurunan terbesar nilai ketebalan plat mencapai 3,70 mm. Mungkin dengan jarak penyemprotan yang semakin jauh dapat menyebabkan deformasi permukaan material yang lebih dalam lagi. Pada bagian permukaan sampel terjadi pemadatan dan pemipihan
ukuran butir permukaan. Efek deformasi ini disebabkan oleh tumbukan bola-bola baja pada permukaan plat.
Terjadinya perubahan pada bagian permukaan sampel akibat perlakuan
shot peening dengan steel ball telah ditunjukkan pada pembahasan struktur mikro permukaan plat (Gambar 4.2), dimana bagian permukaan plat sampel mengalami deformasi plastis akibat tumbukan bola-bola baja pada saat proses perlakuan shot peening. Pengurangan ukuran ketebalan plat sampel telah diteliti oleh penelitian sebelumnya seperti Iqbal (2012), dimana terjadi pengurangan ukuran ketebalan sampel sesudah proses sandblasting. Fenomena deformasi permukaan ini juga telah diteliti oleh Arifvianto (2012). Tetapi pada penelitian tersebut meneliti tentang hilangnya massa dari material. hilangnya masa akibat deformasi permukaan ini diukur untuk menunjukkan removal material dari permukaan sampel akibat bola baja dari perlakuan grid blasting.
Adapun hasil penelitian lain yang menunjukkan hasil yang sama, seperti pada penelitian tentang dampak partikel tunggal oleh Multigner dkk, (2012) dan Fang dkk (1999), kemudian penelitian mengenai sandblasting oleh Rodrigues dkk (2009), Winter dkk (1974), dan Hutching dkk (1974). Pada prinsipnya, hilangnya massa tersebut akibat adanya penumbukan material abrasif pada permukaan.
4.6. Hasil uji kekerasan
Hasil pengujian kekerasan dengan metode mikro vickers pada bagian permukaan sampel menggunakan beban 200 gf dengan waktu 5 detik ditunjukkan pada Gambar 4.7 dimana nilai kekerasan permukaan sampel sebelum perlakuan
Gambar 4.7 Grafik nilai rata-rata uji kekerasan permukaan sebelum dan
sesudah perlakuan shot peening dengan variasi jarak.
Meningkatnya nilai kekerasan pada permukaan sampel seiring dengan jarak yang diberikan saat penembakan bola-bola baja pada proses shot peening. Hal ini disebabkan karena semakin jauh jarak penembakan pengaruh gaya gravitasi bumi akan semakin besar sehingga bola-bola baja yang ditembakan akan mengalami peningkatan kecepatan, dan akibat dari peningkatan kecepatan bola-bola baja yang ditembakan kekuatan tumbuknya semakin tinggi sehingga mengakibatkan deformasi plastis pada permukaan sampel. Tumbukan inilah yang mendorong partikel permukaan terluar mendorong partikel yang lebih dalam, sehingga menyebabkan nilai kekerasan bertambah. Pada Gambar 4.7 juga menunjukkan nilai kekerasan optimum diperoleh pada jarak 80 mm. Sedangkan setelah jarak 80 mm peningkatan kekerasan tidak terlalu signifikan, hal ini karena setelah perlakuan shot peening sebelumnya partikel terdalam sampel sudah terjadi pemadatan. Dimana diketahui tekanan kerja shot peening konstan dan diameter bola-bola baja yang ditembakan kepermukaan spesimen sudah tidak mampu lagi menghasilkan deformasi plastis yang sama besar pada saat permukaan sebelum dilakukan perlakuan shot peening. Beberapa peneliti terdahulu seperti Saputra, (2016), Setiawan (2013), Anugerah (2013), Sunardi (2013) menyimpulkan bahwa
perlakuan shot peening dapat meningkatkan kekerasan permukaan pada suatu sampel.
Proses perlakuan shot peening secara umum meningkatkan kekerasan pada permukaan sampel. kekerasan terbesar terjadi pada permukaan dan secara bertahap mulai menurun menjauhi permukaan. peneliti terdahulu seperti Multigner dkk (2009), Arifvianto dkk (2011), Ishak (2011) memiliki pendapat yang sama bahwa kekerasan akan mengalami penurunan menjauhi permukaan. Metode pengujian distribusi kekerasan pada penelitian ini dengan cara menguji kekerasan pada penampang sampel setelah perlakuan shot peening. pengujian kekerasan dimulai dari permukaan sampai kedalaman 2 mm dengan beban 200 gf dengan waktu 5 detik.
Pada Gambar 4.8 menunjukkan nilai distribusi kekerasan pada penampang sampel setelah perlakuan shot peening terjadi penurunan kekerasan seiring dengan semakin jauh jarak dari permukaannya. Hal ini disebabkan pengaruh shot peening
akan menghasilkan pengecilan ukuran butir pada permukaan sampel, tetapi semakin jauh dari permukaan ukuran butir semakin membesar dan seragam. Dari nilai distribusi kekerasan pada Gambar 4.8 juga ditunjukkan semakin jauh jarak
shot peening menghasilkan kekerasan yang lebih tinggi pada jarak kedalaman yang sama dari permukaan, hal ini karena bertambahnya jarak proses shot peening
42
Dari data, grafik, gambar, dan pembahasan sebelumnya maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
a. Perlakuan shot peening dengan variasi jarak terhadap baja tahan karat AISI 304 dapat merubah ukuran butir struktur makro menjadi kasar dan merubah ukuran butir struktur mikro permukaan menjadi lebih halus dan pipih.
b. Perlakuan shot peening dengan variasi jarak terhadap baja tahan karat AISI 304 dapat meningkatkan nilai kekasaran permukaan dari kekasaran awal 0,1060 µm menjadi 1,34475µm.
c. Perlakuan shot peening mengurangi ketebalan plat dari ketebalan awal 3,96 menurun menjadi 3,70 mm.
5.2. Saran
a. Sebaiknya dilakukan perlakuan shot peening dengan variasi jarak dibawah 80 mm untuk mengetahui struktur mikro, struktur makro, kekasaran, kekerasan dan pengurangan ketebalan plat.
b. Sebaiknya sampel yang diuji lebih banyak supaya dalam pengambilan data bisa lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Adriawan, G. 2011. Pengaruh Diameter Slag Ball Sebagai Media Sandblasting
Terhadap Strukutur Mikro, Kekerasan, Kekasaran, dan Ketahanan Korosi Pada Baja AISI 316L. Skripsi. Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin dan Industri Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Ahqiyar, E. 2011.Pengaruh Proses Sandblasting terhadap Struktur Mikro, Kekerasan, dan Kekasaran Permukaan pada Baja AISI 316L dengan Variasi Ukuran Butir Pasir.Skripsi.Jurusan Teknik Mesin dan Industri Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada.Yogyakarta.
Amin-Yavari, S., Ziaei-Moayed, A.A., Madaah-Hoseini H.R. 2008.Influence of Shot Peening Treatment on the Fatigue Life of Ti6Al4V ELI Biomedical Alloy.Proceedings of 10th International Conference of Shot Peening. Tokyo.
Anugerah, B. 2013. Pengaruh Perlakuan Sandblasting pada Baja AISI 316L Berbentuk Silindris terhadap Struktur Mikro, Kekerasan, dan Kekasaran Permukaan. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Arifvianto, B., Suyitno, Paraga, A.W. 2009. Effect of Surface Mechanical Attrition Treatment on Roughness and Wettability of AISI-316L. International Conference on Materials and Metallurgical Technology
(ICOMMET). Surabaya.
Arifvianto, B., Suyitno, dan Mahardika, M. 2011a. Effect of Sandblasting and Surface Mechanical Attrition Treatment on Surface Roughness Wettability, and Microhardness Distribution AISI 316L. Engineering Materials. Vol 462-463, pp 738-743.
As’ad, M. 2008. Pengaruh Tekanan Udara Terhadap Nilai Kekasaran pada Benda Kerja Plat dengan Bahan St 37 pada Proses Sandblasting. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta.
Ashari, A. 2008. Pengaruh Tekanan Udara Benda Kerja Plat dengan Bahan St 37 Pada Proses Sandblasting. Skripsi. Jurusan Teknik Fakultas Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.
Davis, J.R. 2001. Alloying Understanding the Basics. Material Park. United States of America: ASM International.
Fauji, 2010. Pengetahuan Sifat Logam (Fisik & Mekanik).
Hidayat, T. 2013. Pengaruh Perlakuan Shot Peening pada Baja AISI 316L Berbentuk Silindris terhadap Struktur Mikro, Kekerasan, dan Kekasaran Permukaan. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Iqbal M., Muhammad dan Dicky Prasetya. 2011. The Effect of Sandblasting on AISI 316L Stainless Steels. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada.
Ishak, 2011. Pengaruh Sandblasting dan Electropolishing terhadap Kekasaran Permukaan, Kekerasan, Struktur Mikro dan Ketahanan Korosi Baja Tahan Karat AISI 316L. Tesis. Program Studi S2 Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin dan Industri Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Jiang, X.P., Wang, X.Y., Li, J.X., Man, C.S., Shepard, M.J., dan Zhai, T. 2006.
Enhancement of Fatigue and Corrosion Properties of Pure Ti by Sandblasting. Materials Science and Engineering: A. Vol 429, issues 1-2, pp 30-35.
Karo, K.M. 2002. Pengaruh Shot Peening Ulang Terhadap Kelelahan (Fatique) Sambungan Las.
Kumar, H. 2013. Modified shot peening Proces – A Review. Department of Mechanical Engg, RIEIT, Railmajra, SBS Nagar, Punjab, India.
Kuhn, H. 2000. Mechanical Testing and Evaluation. Handbook Vol. 8: ASM International.
McGuire, M. 2008. Stainless Steel for Design Engineers. United State of America: ASM International.
Mukhsen, I. 2012. Pengaruh Sandblasting dan Electropolishing Terhadap Kekerasan Permukaan, Struktur Mikro, dan Kekerasan Sekrup Implan Baja Tahan Karat AISI 316L. Tesis. Program Studi S2 Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin dan Industri Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Pramudia, M. 2011. Pengaruh Deformasi Dingin dan Anealing Terhadap Sifat Mekanik Baja Tahan Karat AISI 316L Hasil Metode Sandblasting dan SMAT. Hasil Penelitian. Jurusan Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Saputra, Y.R.2015. Pengaruh Variasi Tekanan Perlakuan Shot Peening Terhadap Karakteristik Permukaan Dynamic Compresson Plate Berbahan Stainless Steel 316L. Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Yogyakarta.
Setiawan, T.A. 2013. Pengaruh Perlakuan Shot Peening pada Baja AISI 316L Berbentuk Silindris Menggunakan Bahan Abrasive Slag Ball terhadap Struktur Mikro, Kekerasan, dan Kekasaran Permukaan. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Sunardi, 2013. Pengaruh Waktu Shot Peening Terhadap Kekerasan dan Kekasaran Permukaan Stainless Steel AISI 304. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Yogyakarta.
Wang, L., dan Li, D.Y. 2003. Mechanical, Electrochemical and Tribological Properties of Nanocrystalline Surface of Brass Produced by Sandblasting and Annealing. Surface and Coatings Technology. Vol 167, issues 2, pp 188-196.
Lampiran 1 : Skema Alat Shot Peening
Gambar 1 : Skema Proses Perlakuan Shot Peening
Lampiran 4 : Alat Pengujian
Gambar 2Alat Uji Struktur Mikro
Gambar 4 Alat Uji Kekasaran Permukaan
Lampiran 5 Hasil Pengujian Struktur Mikro
Shot Peening 90 mm Shot Peening 100 mm
Shot Peening 110 mm Shot Peening 120 mm
Shot Peening 80 mm
Lampiran 6 Hasil Pengujian Struktur Makro
Shot Peening 80 mm Shot Peening 90 mm
Shot Peening 100 mm Shot Peening 110 mm
Lampiran 7 Hasil Uji Kekasaran
Gambar 4.1. Hasil pengujian Kekasaran jarak 100 mm sampel stainless steel
Gambar 4.2. Hasil pengujian Kekasaran jarak 100 mm sampel stainless steel
Gambar 4.3. Hasil pengujian Kekasaran jarak 100 mm sampel stainless steel
Gambar 5.1. Hasil pengujian Kekasaran jarak 110 mm sampel stainless steel
Gambar 5.2. Hasil pengujian Kekasaran jarak 110 mm sampel stainless steel
Gambar 5.3. Hasil pengujian Kekasaran jarak 110 mm sampel stainless steel
Gambar 6.1. Hasil pengujian Kekasaran jarak 120 mm sampel stainless steel
Gambar 6.2. Hasil pengujian Kekasaran jarak 120 mm sampel stainless steel
Gambar 6.3. Hasil pengujian Kekasaran jarak 120 mm sampel stainless steel
Lampiran 8 Hasil Pengujian Kekerasan
Gambar 1. Hasil pengujian kekerasan permukaan sampel stainless steell AISI 304
Gambar 1.1 Hasil pengujian kekerasan permukaan sampel stainless steel AISI 304
Gambar 2.1 Hasil pengujian distribusi kekerasan sampel stainless steel AISI 304
Gambar 2.2 Hasil pengujian distribusi kekerasan sampel stainless steel AISI 304
Gambar 2.3 Hasil pengujian distribusi kekerasan sampel stainless steel AISI 304
Gambar 2.4 Hasil pengujian distribusi kekerasan sampel stainless steel AISI 304
Gambar 2.5 Hasil pengujian distribusi kekerasan sampel stainless steel AISI 304
