KARAKTERISASI MATERIAL PADUAN SUPER PADA SUDU TURBIN PESAWAT TERBANG
SKRIPSI
Oleh:
HERLINA OKY YULIATI K2512042
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA JULI 2016
commit to user
KARAKTERISASI MATERIAL PADUAN SUPER PADA SUDU TURBIN PESAWAT TERBANG
SKRIPSI
Oleh:
HERLINA OKY YULIATI K2512042
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA JULI 2016
PERNYATAAN KEASLIAN TULIASAN
Saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Herlina Oky Yuliati
NIM : K2512042
Jurusan/ Prodi : Jurusan Pendidikan Teknik Kejuruan/ Pendidikan Teknik Mesin
Menyatakan bahwa skripsi saya berjudul “KARAKTERISASI MATERIAL PADUAN SUPER PADA SUDU TURBIN PESAWAT TERBANG” ini benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri. Selain itu, sumber informasi yang dikutip dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan tercantum dalam daftar pustaka.
Apabila pada kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan skripsi ini hasil jiplakan, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan saya.
Surakarta, 18 Juni 2016
Yang membuat pernyataan
commit to user
KARAKTERISASI MATERIAL PADUAN SUPER PADA SUDU TURBIN PESAWAT TERBANG
Oleh:
Herlina Oky Yuliati K2512042
Skripsi
diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA JULI 2016
PERSETUJUAN
Nama : Herlina Oky Yuliati NIM : K2512042
Judul Skripsi : Karakterisasi Material Paduan Super Pada Sudu Turbin Pesawat Terbang
Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Persetujuan Pembimbing
Pembimbing I, Pembimbing II,
Dr. Suharno, S.T., M.T. Yuyun Estrianto, S.T., M.T. NIP. 19710603 200604 1 001 NIP. 19780113 200212 1 009
commit to user
PENGESAHAN SKRIPSI
Nama : Herlina Oky Yuliati
NIM : K2512042
Judul Skripsi : Karakterisasi Material Sudu Turbin Pesawat Terbang
Skripsi ini telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta pada hari Senin, tanggal 25 Juli 2016 dengan hasil LULUS dan revisi maksimal 2 bulan. Skripsi telah direvisi dan mendapat persetujuan dari Tim Penguji.
Persetujuan hasil revisi oleh Tim Penguji:
Nama Penguji Tanda
Tangan Tanggal Ketua : Budi Harjanto, S.T., M. Eng ... ... Sekretaris : Dr. Eng. Nyeyep Sriwardani, S.T., M.T.
... ... Anggota I : Dr. Suharno, S.T., M.T. ... ... Anggota II : Yuyun Estriyanto, S.T., M.T.
... ...
Mengesahkan, Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Prof. Joko Nurkamto, M. Pd. NIP. 19610124 198702 1 001
Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
Dr. Suharno, S. T., M. T. NIP. 19710603 200604 1 001
ABSTRAK
Herlina Oky Yuliati. K2512042. KARAKTERISASI MATERIAL PADUAN SUPER PADA SUDU TURBIN PESAWAT TERBANG. Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta, Juni 2016.
Penelitian ini bertujuan untuk (1) mengetahui komposisi kimia dari material sudu turbin pesawat terbang; (2) mengetahui struktur mikro dari material sudu turbin pesawat terbang; (3) mengetahui tingkat kekerasan pada material sudu turbin pesawat terbang dengan menggunakan pengujian kekerasan Vickers; dan (4) mengetahui material standar apa yang digunakan pada sudu turbin pesawat terbang.
Populasi dalam penelitian ini adalah sudu turbin pesawat terbang yang sudah terpakai. Sampel dalam penelitian ini adalah potongan dari sudu turbin dengan teknik pengambilan sampel purposive sampling. Jumlah sampel dalam penelitian ini ada 1 buah sampel untuk pengujian komposisi kimia, 1 buah sampel untuk pengujian kekerasanVickers, dan 1 buah sampel untuk pengamatan struktur mikro. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen. Teknik pengumpulan data dalam penelitian ini dengan menggunakan metode dokumentasi yang berupa data nilai kekerasan dan gambar struktur mikro dan observasi yang dilakukan dengan cara pengamatan langsung saat dilakukannya pengujian. Analisis data pada uji komposisi kimia menggunakan alat uji spektrometri, uji struktur mikro dengan alat uji metalografi dengan pembesaran 200x, dan uji kekerasan dengan alat uji kekerasan makro Vickers.
Hasil penelitian adalah sebagai berikut, pertama hasil uji komposisi kimia dengan dominasi unsur Ni mencapai 63.65%, Cr 12.49%, dan Co 9.07% menunjukkan bahwa specimen uji termasuk material paduan super berbasis nikel. Kedua, material paduan super dengan kandungan Ni mencapai 63.65%, Cr 12.49%, dan Co 9.07%, diduga kuat merupakan material metal Rene 95 nickel
based superalloy. Ketiga, pengujian komposisi kimia menunjukkan struktur fasa
yang terdapat pada material sudu turbin pesawat adalah fasa ɣ dan fasa ɣ’ yang memiliki mekanisme penguatan yang sama dengan komposit dimana fasa ɣ sebagai matriks dan fasa ɣ’ sebagai penguat. Fasa ɣ’ merupakan Ni3Al atau Ni3Nb dan Ni3Ti. Keempat, hasil uji kekerasan dari ujung ke pangkal spesimen dengan jarak masing-masing titik 3,5 mm adalah 623 VHN, 297 VHN , 297 VHN, 309 VHN ,366 VHN, 336 VHN, 366 VHN, dan 322 VHN. Angka kekerasan dari 8 titik uji menunjukan adanya perbedaan yang signifikan pada bagian tepi dengan yang lain. Diidentifikasi hasil uji kekerasan pada material sudu turbin pesawat menunjukkan adanya anomali permukaan, karena angka kekerasan pada bagian permukaan hampir mencapai dua kali lipat dari bagian yang lain. Diduga pada bagian permukaan sudu turbin telah mengalami pengerasan permukaan.
Kata Kunci : paduan super, nikel, Rene 95, komposisi kimia, Vickers, metalografi
commit to user
ABSTRACT
Herlina Oky Yuliati. K2512042. CHARACTERIZATION OF SUPER
ALLOY MATERIAL IN AIRCRAFT TURBINE BLADE. Mini-Thesis,
Surakarta: Faculty of Teacher Training and Education, Sebelas Maret University, June 2016.
This study aims to (1) determine the chemical composition of the material aircraft turbine blades; (2) to investigate the microstructure of the material aircraft turbine blades; (3) determine the level of hardness on the aircraft turbine blade material using Vickers hardness testing; and (4) determine what standard material used in aircraft turbine blades.
The population in this study is the aircraft turbine blades which have been already used. The sample in this study is pieces of the turbine blades with a purposive sample technique. The number of the sample in this study is 1 sample for chemical composition testing, 1 sample for Vickers hardness testing, and 1 sample for microstructure observation. This research used experimental method. The data collection technique in this study is using data in the form of documentation that contains of the hardness scores and microstructure images and observation made by direct observation when the testing were performed. Analysis of data on the chemical composition testing using spectrometry test equipment, microstructure testing is using metallographic test instrument with 200x magnification, and a hardness test with macro Vickers hardness tester.
The result of the study are as follows: First, the result of the chemical composition test with the dominant element Ni reached 63.65%, Cr 12:49%, and Co 9:07% indicated that the test specimen including material nickel-based super alloys. Second, the super alloys material with containing element Ni reached 63.65%, Cr 12:49%, and Co 9:07%, were thought that were 95 metal material nickel-based super alloys. Third, the chemical composition test showed the phase
structure contained in aircraft turbine blade material is ɣ phase (gamma phase)
and ɣ' phase (gamma prime phase) which has the same mechanism as the
composite where ɣ as matrix phase and phase ɣ' as a reinforcement. ɣ’ phase was
alleged as an Ni3Al or Ni3Ti or Ni3Nb. Fourth, the hardness test results from the
tip to the base of the specimen with the distance to each point of 3.5 mm is 623 VHN, 297 VHN, 297 VHN, 309 VHN, 366 VHN, 336 VHN, 366 VHN, and 322 VHN. The number of hardness of 8 test points showed that there were significant differences on the edge with the other. Being identified the hardness test results on the aircraft turbine blade material showed a surface anomaly, because the level of the hardness on the part of the surface of nearly twice that of the other. It was thought that on the surface of the turbine blade has undergone a hardening surface.
Keywords : superalloy, nickel, Rene 95, chemical composition, Vickers, metallography
MOTTO
Sesungguhnya sesudah kesulitan akan datang kemudahan Maka kerjakanlah urusanmu dengan sungguh-sungguh
Dan hanya kepada Allah kamu berharap (QS. Al-Insyrah: 6-8)
commit to user PERSEMBAHAN
Skripsi ini saya persembahkan untuk:
Allah SWT
Alhamdulillah, terimakasih untuk segala ilmu dan motivasi yang terus menerus tercurah.
Ibu dan almarhum Bapak
Terimakasih untuk selalu memberikan kasih sayang dan support dalam segala bentuk yang tidak pernah berhenti. Terimakasih sudah selalu menjadi orang tua terhebat yang saya punya.
Nurul Agustin Widasmara, Hanafiah Widhiatmoko, Azaria Nafilla Alamsyah
Terimakasih karena keberisikan kalian secara tidak langsung sangat memotivasi saya untuk segera mengakhiri masa-masa ini. I love you most!
Desy Dwi Haryanti, Riska Putri, dan Dety Pratama
Terimakasih atas semangat yang telah kalian berikan selama ini. Terimaksih untuk waktu main-main dan begadang barengnya. Semangat buat dapet predikat HALAL girls!
Hafiidhiya Janata Areisy
Terimaksih untuk kebersamaannya, terimakasih untuk bantuan dan dukungannya dalam penulisan skripsi ini, sahabat.
Agus, Aping, Yahya.
Terimakasih telah banyak membantu mulai dari awal penelitian sampai dengan berakhirnya skripsi ini.
Kamu
Terimakasih untuk dukungan yang tidak pernah terputus. Terimakasih sudah membuktikan bahwa jarak bukanlah halangan untuk menjadikan dukungan itu berhenti mengalir. Terimakasih, semoga Allah senantiasa menjagamu.
commit to user KATA PENGANTAR
Puji syukur peneliti panjatkan kehadirat Allah SWT, karena telah memberikan rahmat dan karunia-Nya berupa ilmu, inspirasi, kesehatan, dan keselamatan. Atas kehendak-Nya peneliti dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “KARAKTERISASI MATERIAL PADUAN SUPER PADA SUDU TURBIN PESAWAT TERBANG”.
Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Peneliti menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan dan pengarahan dari berbagai pihak. Untuk itu, peneliti menyampaikan terimakasih kepada:
1. Prof. Dr. Joko Nur Kamto, M.Pd., Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Dr. Suharno, S.T., M.T., Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Dr. Suharno, S.T., M.T., selaku pembimbing I yang selalu memberikan
bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan skripsi ini.
4. Yuyun Estriyanto, S.T., M.T., selaku pembimbing II yang selalu memberikan motivasi dan pengarahan dalam penyusunan skripsi ini.
5. Lilik Dwi Setyana, S.T., M.T., selaku Staff Lab Bahan Teknik D3 Universitas Gajah Mada yang telah memberi kesempatan dan juga bantuan guna terlaksananya penelitian.
Peneliti menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna dan hal ini antara lain karena keterbatasan peneliti. Meskipun demikian, peneliti berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca dan pengembangan ilmu.
Surakarta, 18 Juni 2016
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERNYATAAN ... ii
HALAMAN PENGAJUAN ... iii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iv
HALAMAN PENGESAHAN ... v
HALAMAN ABSTRAK ... vi
HALAMAN ABSTRACT ... vii
HALAMAN MOTTO ... viii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... ix
KATA PENGANTAR ... xi
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR TABEL ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Identifikasi Masalah ... 4
C. Pembatasan Masalah ... 4
D. Rumusan Masalah ... 5
E. Tujuan Penelitian ... 5
F. Manfaat Penelitian ... 5
BAB II KAJIAN PUSTAKA, KERANGKA BERPIKIR, DAN HIPOTESIS A. Kajian Pustaka ... 7
1. Sifat Fisik dan Mekanik Bahan ... 7
2. Struktur Kristal ... 8
commit to user
5. Material Paduan Super ... 16
6. Pengujian Komposisi Kimia ... 21
7. Pengujian Struktur Mikro ... 22
8. Pengujian Kekerasan ... 24
9. Uji Kekerasan Vickers ... 26
B. Kerangka Berpikir ... 27
C. Hipotesis ... 28
BAB III METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 29
1. Tempat Penelitian... 29
2. Waktu Penelitian ... 29
B. Desain Penelitian ... 30
C. Populasi dan Sampel ... 30
D. Teknik Pengambilan Sampel... 31
E. Teknik Pengumpulan Data ... 31
1. Sumber data ... 31
2. Pelaksanaan Eksperimen ... 31
F. Teknik Analisis Data ... 32
1. Analisis Komposisi Kimia ... 32
2. Analisis Struktur Mikro ... 32
3. Analisis Kekerasan ... 32
G. Prosedur Penelitian... 33
1. Diagram Alir Penelitian ... 33
2. Urutan Langkah penelitian ... 33
a. Tahap Studi Awal Penelitian ... 33
b. Pembuatan Spesimen Uji ... 34
c. Pengujian Spesimen ... 35
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian ... 38
1. Deskripsi Data ... 38
a. Uji Komposisi Kimia ... 38
b. Uji Struktur Mikro ... 39
c. Uji Kekerasan ... 40
2. Hasil Uji Hipotesis ... 41
a. Uji Komposisi Kimia ... 41
b. Uji Struktur Mikro ... 41
c. Uji Kekerasan ... 42
B. Pembahsan ... 42
1. Hasil Analisis Data Uji Komposisi Kimia ... 42
2. Hasil Analisis Data Uji Struktur Mikro ... 45
3. Hasil Analisis Uji Kekerasan ... 52
BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN A. Simpulan ... 56
B. Implikasi ... 57
C. Saran ... 57
DAFTAR PUSTAKA ... 59
commit to user DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
3.1 Jadwal Pelaksanaan Penelitian ... 29
4.1 Hasil Uji Komposisi Kimia ... 39
4.2 Hasil Uji Kekerasan ... 41
4.3 Hasil Uji Komposisi Kimia ... 43
4.4 Spesifikasi Material Rene 95 ... 44
4.5 Diagonal Rata-Rata Titik Uji ... 53
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Struktur Krisrtal dalam Sistem Sumbu X,Y, dan Z ... 8
2.2 Struktur Kristal BCC... 9
2.3 Struktur Kristal FCC... 10
2.4 Struktur Kristal HCP ... 11
2.5 Diagram Terner ... 12
2.6 Diagram Terner ... 13
2.7 Contoh Diagram Fasa Terner untuk Ni, Co, Cr ... 15
2.8 Turbin Gas ... 15
2.9 Komposisi Kimia Sudu Turbin ... 17
2.10 Kekuatan Stress-pecah Paduan Super ... 18
2.11 Struktur Kristal Beberapa Jenis Logam Paduan ... 20
2.12 Struktur Mikro Super Alloy Setelah Di Aging ... 23
2.13 Prinsip Pengujian Kekerasan Vickers ... 25
2.14 Skema Indentasi Vickers ... 27
2.15 Paradigma Penelitian ... 28
3.1 Diagram Alir Tahapan Penelitian... 33
3.2 Alat Uji Metalografi ... 36
3.3. Alat Uji Macro Hardness Vickers ... 37
4.1 Posisi Pengambilan Foto Mikro pada Spesimen ... 46
4.2 Foto Mikro pada Bagian Ujung 1... 46
4.3 Foto Mikro pada Bagian Ujung 2... 47
4.4 Foto Mikro pada Bagian Tengah 1... 49
4.5 Foto Mikro pada Bagian Tengah 2... 49
4.6 Foto Mikro pada Bagian Pangkal 1 ... 50
4.7 Foto Mikro pada Bagian Pangkal 2 ... 51
4.8 Spesimen Uji Kekerasan Vickers ... 52
commit to user DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Hasil Uji Komposisi Kimia ... 61
2. Hasil Perhitungan Uji Kekerasan ... 62
3. Hasil Uji Kekerasan ... 64
4. Hasil Pengamatan Struktur Mikro ... 65
5. Foto Pemotongan Spesimen ... 66
6. Foto Pengujian Struktur Mikro ... 67
7. Permohonan Izin Menyusun Skripsi ... 68
8. Permohonan Izin Penelitian ... 69
9. Surat Keputusan Menyusun Skripsi ... 70
10. Surat Keterangan Telah Melaksanakan Penelitian ... 71
