31 BAB III METODOLOGI
3.1. Diagram Alir Penelitian
Dalam penelitian ini, diagram alir yang digunakan dalam tugas akhir dapat dilihat pada gambar 3.1 berikut:
Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian
32 3.2. Alat Dan Bahan Penelitian
3.2.1. Alat Penelitian 1. Band Saw
Band saw merupakan gergaji listrik yang digunakan untuk memotong bahan material logam. Gergaji yang digunakan berbentuk pita kontinu melingkar yang memiliki tingkat pemotongan yang presisi. Mesin band saw ini made in German dengan merk Knuth berjenis B 200 S dan suplai listrik 1,1 kw, 400 v, 2,3 A. Mesin Band Saw dapat dilihat dalam gambar berikut.
Gambar 3. 2 Mesin Band Saw
2. Mesin Milling
Mesin milling memiliki fungsi sebagai pemotong dan pengikis yang presisi dengan penggunaan mata bor berputar serta diarahkan ke benda kerja. Mesin milling ini made in German dengan merk Knuth berjenis MF 5 VP, suplai listrik 6 kw, 400 v dan memiliki serial number 166302. Mesin Miling dapat dilihat dalam gmbar berikut.
33
3. Mikroskop optik
Kertas amplas memiliki fungsi sebagai alat uji untuk melihat struktur mikro suatu material. Mikroskop optik ini made in German dengan merk Carl Zeiss berjenis Axiovert A1 MAT, power suplai listrik 100 watt, 100-240 V, frekuensi 50/60 Hz.
Mikroskop optik dapat dilihat dalam gambar berikut.
4. Kain Bludru
Kain beludru memiliki fungsi sebagai penghalus permukaan sebelum dilakukan uji struktur mikro. Kain Beludru dapat dilihat dalam gambar berikut.
Gambar 3. 3 Mesin Miling
Gambar 3. 4 Mikroskop Optik
34 5. Mesin Polisher grinder
Mesin polishing grinder merupakan alat yang digunakan untuk pengujian alat. Penggunaan alat ini adalah dengan melakukan preparasi langsung di permukaan rel, hal ini bertujuan untuk mempersiapkan rel pada pengujian struktur mikro dan uji kekerasan. Mesin polisher grinder ini made in German dengan merk Buehler berjenis EcoMet 30, suplai listrik 100-240 V, frekuensi 50/60 Hz. Mesin Mesin Polisher grinder dapat dilihat dalam gambar berikut.
Gambar 3.6 Mesin Polisher Grinder
6. Universal Hardness Tester
Universal Hardness Tester merupakan alat pengujian kekerasan berskala Laboratorium, dimana peralatan ini akan digunakan untuk pengujian kekerasan. Mesin Universal Hardness Tester ini made in German dengan merk Zwick roell berjenis ZHU 250 CL,
Gambar 3. 5 Kain Beludru
35
suplai listrik 460 watt, 115-230 v, 50/60 Hz dan memiliki serial number 195808. Universal Hardness Tester dapat dilihat dalam gambar berikut.
Gambar 3. 7 Universal Hardness Tester
7. SiC Abrasive Paper Carbide
Kertas amplas merupakan perlengkapan dari peralatan peralatan polisher grinding yang digunakan untuk memperhalus permukaan sampel pengujian. dapat dilihat dalam gambar berikut.
8. Spektrometer
Spektrometer adalah alat yang digunakan untuk melihat spektrum cahaya dari suatu zat. Sederhananya alat ini memiliki fungsi untuk mengetahui komposisi suatu sampel material. berikut merupakan alat spektrometer.
Gambar 3. 8 SiC Abrasive Paper Cabinet
36
Gambar 3. 9 Spektrometer (Sumber : https://www.miconos.co.id)
9. Alat Pengering Rambut
Alat pengering rambut berfungsi sebagai alat pengering selama proses pengerjaan penelitian, alat digunakan pada pengeringan di setiap pengamplasan dengan bantuan air serta pengujian etsa.
Alat ini digunakan untuk mencegah terjadinya korosi akibat air yang mengendap. Alat pengering rambut yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar berikut.
3.2.2. Bahan Penelitian 1. Rel Kereta Api
Rel merupakan 2 batang besi baja yang disusun secara rapi dengan kegunaan sebagai pemandu jalannya roda kereta api dengan menggunakan pengikatan pada bantalan rel.
Gambar 3. 10 Alat pengering Rambut
37
Gambar 3.11. Rel kereta api tipe R-5
2. Epoxy Resin
Resin merupakan bahan yang digunakan pada proses mounting pada material logam, hal ini bertujuan untuk memudahkan pengerjaan serta persiapan selam proses uji struktur mikro
Gambar 3.12. Epoxy resin 3. Larutan ethanol dan larutan HNO3
Larutan ethanol dan HNO3 digunakan untuk permukaan sampel yang sudah dihaluskan. Larutan ini berfungsi untuk melihat batas fasa spesimen pada saat pengujian struktur mikro.
Gambar 3.13. Larutan Ethanol dan HNO3
38 3.3. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian tugas akhir dilakukan di Laboratorium Manufaktur dan Laboratorium Material Prodi Teknik Mesin Itera. Laboratorium Manufaktur digunakan sebagai tempat persiapan sampel seperti pemotongan dan milling.
Laboratorium material digunakan sebagai tempat pengambilan data serta preparasi material. Penelitian dilakukan kurang lebih dalam empat bulan dimulai bulan juli hingga oktober. Berikut merupakan tabel pelaksanaan tugas akhir :
Tabel 3. 1 Timeline Kegiatan
No Uraian Kegiatan Juli Agustus September Oktober 1 Pengajuan judul
2 Studi literatur 3 Persiapan material 4 Pengujian struktur mikro 5 Pengujian Hardness test 6 Penyusunan Skripsi 3.4. Prosedur Penelitian
3.4.1. Persiapan Material
Adapun prosedur persiapan material yang dilakukan dalam penelitian sebagai berikut :
a. Pengukuran material sesuai dengan ukuran yang dibutuhkan.
b. Memotong material sesuai dengan ukuran yang dibutuhkan dengan mesin potong Band saw.
c. Langkah selanjutnya memastikan material memiliki permukaan yang datar. Jika ditemukan permukaan yang tidak datar, dibutuhkan mesin milling untuk memberikan permukaan datar sesuai ukuran yang berlaku.
d. Melakukan labeling pada material untuk memberikan identifikasi material Rel baru dan lama.
e. Langkah selanjutnya membuat larutan resin dan katalis.
39
f. Meletakkan material dalam cetakan kemudian menuangkan larutan campuran resin dan pengeras hingga material menyatu serta kering.
g. Preparasi material dengan menggunakan kertas Amplas ukuran 60 hingga 200 dan kertas SiC Abrasive Paper Carbit𝑀𝑒𝑡𝑇𝑀 berdiameter 8 inchi (ukuran tingkat dan Micro Cut Disc).
h. Melakukan polishing menggunakan kain kain beludru serta autosol untuk mencerahkan warna.
i. Memberikan larutan etsa pada permukaan material selama 10 detik, larutan etsa yang digunakan adalah campuran alkohol sebanyak 97% dan HNO3.
j. Membersihkan material yang di etsa menggunakan air dan tisu.
k. Mengeringkan material sampel menggunakan pengering rambut, hal ini bertujuan untuk memastikan air yang masih mengendap di permukaan menjadi kering.
l. Setelah selesai melakukan persiapan material, selanjutnya merapikan peralatan yang sudah dipakai sesuai dengan ketentuan laboratorium.
3.4.2. Uji Struktur Mikro
Adapun prosedur uji struktur mikro yang dilakukan dalam penelitian sebagai berikut :
a. Mempersiapkan material yang akan diuji.
b. Menghidupkan perangkat stabilizer.
c. Menghidupkan perangkat mikroskop optik mikro struktur dengan cara menghubungkan kabel plug ke listrik dan menekan tombol on pada perangkat.
d. Meletakan sampel rel kereta api tipe R-54 pada stage sampel.
e. Memfokuskan gambar dengan menggunakan lensa objektif dengan memperbesar dan memperkecil.
f. Mengatur posisi lampu kondenser dan mengatur intensitas cahaya yang dibutuhkan.
40
g. Memfokuskan pada satu titik ke sampel dengan lensa objektif atau memutar fine adjusting handle seperti terlihat pada gambar 3.14, dalam penelitian ini di ambil 3 titik focus pengujian.
Gambar 3.14 Uji struktur mikro
h. Setelah gambar sudah didapat, maka screenshoot gambar tersebut.
i. Setelah itu ulangi prosedur yang dilakukan di titik berbeda seperti yang terlihat pada gambar 3.14.
3.4.3. Uji Kekerasan
Adapun prosedur uji kekerasan yang dilakukan dalam penelitian sebagai berikut :
a. Menyiapkan sampel pengujian yang sebelumnya telah diratakan kedua permukaan benda kerja menggunakan polishing grinder dan kertas amplas.
b. Menyiapkan perangkat PC (komputer) dan alat Universal Hardness Testing.
c. Menghidupkan PC dan menunggu hingga komputer siap.
d. Kemudian menghidupkan alat Universal Hardness Testing.
e. Membuka aplikasi Zwick RoellHDIndentecZHµ.HD-S.
f. Setelah terbuka, selanjutnya memilih menu Option>Preferences.
g. Menyesuaikan jenis material dan metode yang digunakan, dalam penelitian tugas akhir ini menggunakan sampel Rel kereta api tipe R54 berbahan baja karbon sehingga menggunakan metode uji
41
keras, penelitian ini fokus pada dua uji keras yaitu makro brinnel serta mikro vickers. pada penelitian ini, pengujian vickers menggunakan rel tipe R54 dengan pembebanan 500 gram, perbesaran lensa X10, menggunakan indentor intan berbentuk kerucut. Pada pengujian brinnel, pembebanan yang dibutuhkan pada uji brinell dalam penelitian ini digunakan sebesar 10 kg.
h. Setelah perangkat PC dan alat pengujian siap, kemudian meletakkan sampel rel pada meja sampel dan atur tingkat kefokusan rel dengan cara memutar meja kerja. Posisi pengujian memiliki duan metode yang berbeda dengan titik focus sampel yang dapat dilihat seperti gambar 3.15.
Gambar 3.15 Uji kekerasan
i. Setelah fokus, selanjutnya memilih menu Run > Free Test, menunggu selama 10 detik dan hasil pengujian kekerasan muncul dan kemudian ulangi pengujian pada tempat yang berbeda.
Dalam penelitian ini, pembagian rel dilakukan dalam 3 bagian, yaitu kepala, badan, dan kaki rel.
j. Setelah gambar sudah didapat, maka screenshot gambar tersebut k. Mencatat kekerasan di masing-masing titik, kemudian
mengambil rata-rata nilainya.
l. Setelah selesai melakukan pengujian material, selanjutnya mematikan perangkat PC (komputer) dan alat Universal
42
Hardness Testing yang dipakai sesuai dengan ketentuan laboratorium.
3.4.4. Uji Komposisi
Adapun prosedur uji Komposisi yang dilakukan dalam penelitian sebagai berikut :
a. Menyiapkan sampel pengujian yang sebelumnya telah diratakan kedua permukaan benda kerja menggunakan polishing grinder.
b. Menyiapkan perangkat PC (komputer) dan alat spektrometer.
c. Menghidupkan PC dan menunggu hingga komputer dapat dipakai.
d. Kemudian menghidupkan alat spektrometer.
e. Masukkan sampel uji kedalam alat spektometer, tentukan titik pengujian seperti yang terlihat pada gambar 3.16 berikut ini.
Gambar 3.16 Uji komposisi
f. menunggu pengujian sampel pada alat beberapa menit hingga menunjukkan hasil komposisi kimia pada layar komputer.
g. Mencatat hasil komposisi kimia rel.
j. Setelah selesai, ulangi prosedur yang dilakukan di titik berbeda pada sampel rel lama dan rel baru.
h. Setelah selesai melakukan pengujian material, selanjutnya mematikan perangkat PC (komputer) dan alat Spektometer yang dipakai sesuai dengan ketentuan laboratorium.
