PENGARUH KETEBALAN MATERIAL PADA PROSES PEMBENTUKAN GRAFIT NODULAR MATERIAL FCD (FERRO CASTING DUCTILE)

(1)

MATERIAL FCD (FERRO CASTING DUCTILE)

TUGAS AKHIR

JALUR PRAKTEK KERJA LAPANGAN

Diajukan Kepada Akademi Teknologi Warga Surakarta Guna Memenuhi Sebagian Persyaratan

Untuk Memperoleh Gelar Diploma Oleh :

NAMA : Gerardus Ezra Ageng Pangestu NIM : 171018

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN AKADEMI TEKNOLOGI WARGA

Surakarta

September, 2020

(2)

September,

(3)

(4)

(5)

memberikan berkat, rahmat, kesehatan, dan selalu melancarkan segala sesuatu terutama pada Tugas Akhir saya ini. Saya mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat yang diberikan sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

2. Bapak, Ibu dan Kakak yang selalu menyemangati dan mendukung sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

3. Bapak Moch. Chamim, S.T., M.T. selaku pembimbing Tugas Akhir saya yang selalu menyemangati dan mendukung sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

4. Teman - teman satu angkatan Program Studi Teknik Mesin Akademi Teknologi Warga Surakarta khususnya konsentrasi perancangan.

5. Seluruh pembaca dan seluruh mahasiswa Akademi Teknologi Warga Surakarta.

(6)

vi

PRAKATA

Puji Syukur Penulis haturkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah menganugrahkan berkah dan rahmat-Nya, sehingga Penulis diberikan kekuatan dan kesabaran untuk menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir berjudul “Pengaruh Ketebalan Material Pada Proses Pembentukan Grafit Nodular Material FCD (Ferro Casting Ductile)”, dapat diselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini Penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa berterimakasih yang sebesar - besarnya kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa yang telah membimbing dan memberkati untuk menyelesaikan Tugas Akhir;

2. Bapak Y. Yulianto Kristiawan, S.T., M.T. selaku Direktur Akademi Teknologi Warga Surakarta;

3. Bapak Drs. Rahmat, M.T. selaku Pembantu Direktur I Bidang Akademik, Akademi Teknologi Warga Surakarta;

4. Bapak Agung Supriyanto, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin, Akademi Teknologi Warga Surakarta;

5. Bapak Bambang Margono, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik;

6. Bapak Moch. Chamim, S.T., M.T. selaku Pembimbing Tugas Akhir yang telah meluangkan waktu, serta pikiran dan tenaganya untuk memberi arahan, bimbingan dan semangat kepada penulis hingga Tugas Akhir terselesaikan;

7. Bapak, Ibu, dan Kakak yang selalu memotifasi, mendoakan, dan telah memfasilitasi semua keperluan selama dibangku kuliah;

8. Saudari Arti Andriyani yang selalu memberi semangat dan dukungan kepada saya;

9. Teman - teman Teknik Mesin yang selalu membantu, memotifasi, dan mendukung untuk menyelesaikan Tugas Akhir.

(7)

vii

(8)

viii

DAFTAR ISI

Judul Halaman ... i

Halaman Pengesahan ... ii

Halaman Persetujuan ... iii

Halaman Pernyataan Keaslian ... iv

Halaman Persembahan ... v

Prakata ... vi

Daftar Isi ... viii

Daftar Gambar ... xi

Daftar Tabel ... xiv

Daftar Grafik ... xv

Daftar Lampiran ... xvi

Abstrak ... xvii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang ... 1

B. Batasan Masalah ... 2

C. Rumusan Masalah ... 2

D. Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 2

BAB II LANDASAN TEORI ... 3

A. Tinjauan Pustaka ... 3

B. Dasar Teori ... 4

1. Besi Cor ... 4

a) Besi Cor Kelabu ... 5

b) Besi Cor Nodular ... 6

c) Besi Cor Putih ... 7

(9)

ix

d) Besi Cor Mampu Tempa ... 8

2. Metalografi ... 9

a) Diagram Fasa Fe - Fe₃C ... 9

b) Jenis - Jenis Fasa ... 10

3. Uji Kekerasan Vickers ... 11

4. Uji Impak ... 13

C. Hipotesis ... 14

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 15

A. Bahan dan Alat ... 15

1. Bahan ... 15

a) Besi Cor Nodular ... 15

2. Alat ... 15

a) Mesin Pengujian Kekerasan Vickers ... 15

b) Mesin Pengujian Mikro Struktur ... 16

c) Mesin Pengujian Impak ... 16

d) Amplas 100, 200, 400, 800, 1000 ... 17

e) Ragum Meja ... 17

f) Autosol ... 18

g) Kain Mikrofiber ... 18

h) Kikir ... 19

i) Gelas Ukur ... 19

j) Sarung Tangan Karet ... 20

k) Penggaris ... 20

l) Gergaji Besi ... 21

m) Cairan Kimia ... 21

n) Jangka Sorong ... 22

o) Masker ... 22

B. Tempat dan Waktu Penelitian ... 23

C. Variabel Penelitian ... 23

D. Tahap Penelitian ... 24

(10)

x

1. Tahap Penelitian ... 24

2. Tahap Prosedur Penelitian ... 25

a) Tahap Pembuatan Material ... 26

b) Tahap Pembuatan Spesimen ... 30

3. Tahap Pengujian/Pengambilan Data ... 32

a) Pengujian Impak ... 32

b) Pengujian Kekerasan ... 33

c) Pengujian Mikro Struktur ... 36

E. Analisis Data ... 38

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 39

A. Hasil dan Pembahasan Penelitian ... 39

1. Hasil Uji Mikro Struktur ... 39

2. Hasil Uji Kekerasan ... 47

3. Hasil Uji Impak ... 49

BAB V PENUTUP ... 51

A. Simpulan ... 51

B. Saran ... 52

DAFTAR PUSTAKA ... 53 LAMPIRAN ...

(11)

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Contoh Mikro Struktur Besi Cor Kelabu ... 5

Gambar 2.2 Contoh Mikro Struktur Besi Cor Nodular ... 6

Gambar 2.3 Contoh Mikro Struktur Besi Cor Putih ... 7

Gambar 2.4 Contoh Mikro Struktur Besi Cor Mampu Tempa ... 8

Gambar 2.5 Diagram Fasa Fe - Fe3C ... 9

Gambar 2.6 Contoh Fasa Ferrit ... 10

Gambar 2.7 Contoh Fasa Pearlit ... 11

Gambar 2.8 Tipe - Tipe Lekukan Piramida Intan ... 12

Gambar 2.9 Metode Charpy ... 13

Gambar 3.1.1 Material Besi Cor Ductile/Nodular ... 15

Gambar 3.1.2 Mesin Uji Kekerasan Vickers ... 15

Gambar 3.1.3 Mesin Uji Mikro Struktur ... 16

Gambar 3.1.4 Mesin Uji Impak ... 16

Gambar 3.1.5 Amplas 100, 200, 400, 800, 1000 ... 17

Gambar 3.1.6 Ragum Meja ... 17

Gambar 3.1.7 Autosol ... 18

Gambar 3.1.8 Kain Mikrofiber ... 18

Gambar 3.1.9 Kikir ... 19

Gambar 3.1.10 Gelas Ukur ... 19

Gambar 3.1.11 Sarung Tangan Karet ... 20

Gambar 3.1.12 Penggaris ... 20

(12)

xii

Gambar 3.1.13 Gergaji Besi ... 21

Gambar 3.1.14 Cairan Kimia ... 21

Gambar 3.1.15 Jangka Sorong ... 22

Gambar 3.1.16 Masker ... 22

Gambar 3.2.1 Tahap Penelitian ... 24

Gambar 3.3.1 Pola ... 26

Gambar 3.3.2 Pasir Cetak ... 26

Gambar 3.3.3 Cetakan ... 27

Gambar 3.3.4 Bahan Baku Besi Cor ... 27

Gambar 3.3.5 Proses Peleburan ... 28

Gambar 3.3.6 Bahan Tambahan ... 28

Gambar 3.3.7 Pengujian Komposisi Cairan Besi Cor ... 29

Gambar 3.3.8 Penuangan Cairan Besi Cor ... 29

Gambar 3.3.9 Penuangan Kedalam Cetakan ... 29

Gambar 3.3.10 Pembongkaran Cetakan ... 30

Gambar 3.4.1 Perataan Permukaan Material ... 31

Gambar 3.4.2 Pemotongan Spesimen ... 31

Gambar 3.4.3 Spesimen ... 32

Gambar 3.5.1 Mesin Impak ... 32

Gambar 3.5.2 Posisi Spesimen ... 33

Gambar 3.5.3 Hasil Pengujian Impak ... 33

Gambar 3.5.4 Mesin Uji Kekerasan ... 34

(13)

xiii

Gambar 3.5.5 Pengamplasan Spesimen ... 35

Gambar 3.5.6 Proses Pengujian Kekerasan ... 35

Gambar 3.5.7 Hasil Pengujian Kekerasan ... 35

Gambar 3.5.8 Mesin Uji Mikro Struktur ... 36

Gambar 3.5.9 Spesimen Setelah Pengamplasan ... 36

Gambar 3.5.10 Pemolesan Spesimen ... 37

Gambar 3.5.11 Bahan Kimia ... 37

Gambar 3.5.12 Setelah Pengetsaan 20mm Perbesaran 20x ... 38

Gambar 4.1.1 Hasil Etsa Spesimen 20mm Perbesaran 10x ... 39

(14)

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.3.1 Data Hasil Pengujian Impak ... 33

Tabel 3.3.2 Data Hasil Pengujian Kekerasan ... 35

Tabel 4.2.1 Hasil Rata - Rata Pengujian Kekerasan ... 47

Tabel 4.3.2 Hasil Rata - Rata Pengujian Impak ... 49

(15)

xv

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.2.1 Uji Kekerasan ... 48 Grafik 4.3.2 Uji Impak ... 49

(16)

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Ijazah SMK

Lampiran 2. Sertifikat PPKK-MB Lampiran 3. Sertifikat LPIA

Lampiran 4. Sertifikat Conversation 1 Lampiran 5. Sertifikat Conversation 2 Lampiran 6. Sertifikat PKL

Lampiran 7. Transkip Nilai

(17)

xvii

ABSTRAK

Besi cor FCD adalah besi cor mempunyai grafit bulat yang terbesar dalam matrik ferrit dan pearlit. Besi cor nodular ini banyak digunakan industri otomotif dan terus meningkat sejak tahun 1940-an, karena biaya rendah dan sifat mekanik yang baik. Produk pengecoran besi cor sering memiliki sifat yang ulet, harga terjangkau dan bentuk yang komplek. Pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh ketebalan material saat proses pembentukan grafit nodular pada besi cor ductile. Ada beberapa tujuan yaitu : untuk mengetahui nilai kekerasan pada material FCD, mengetahui nilai ketangguhan pada mateial FCD, mengetahui pembentukan grafit pada waktu pouring 10 menit, mngetahui bentuk grafit pada material FCD. Pada pengujian ini ada beberapa metode yaitu : tahap pembuatan material, tahap pembuatan spesimen, tahap pengujian yang meliputi pengujian kekerasan Vickers, uji impak, dan uji mikro struktur. Setelah pengujian kekerasan didapatkan nilai tertinggi 246,8 HVN pada spesimen 20 mm dan nilai paling rendah 204,8 HVN pada spesimen 60 mm, pada pengujian impak didapatkan nilai tertinggi 0,049 J/mm² pada spesimen 40mm dan nilai paling rendah 0,02 J/mm² pada spesimen 20 mm, pada pengujian mikro struktur didapatkan bentuk dan jumlah grafit yang baik pada spesimen 60 mm dan yang kurang baik pada spesimen 20 mm.

Kata kunci : besi cor FCD, uji kekerasan Vickers, uji impak, uji mikro struktur.

(18)

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Besi tuang nodular adalah besi tuang yang mempunyai grafit bulat yang terbesar dalam matrik ferit dan perlit. Besi tuang nodular banyak digunakan terutama dalam industri otomotif. Aplikasi besi tuang nodular semakin meningkat sejak perkembangannya pada tahun 1940-an karena keunggulannya yang dapat diproduksi dengan biaya rendah dan memiliki sifat mekanis yang baik.

Teknik pengecoran logam pada masa saat ini sudah mengalami perkembangan yang cukup bagus. Para produsen produk saling bersaing untuk memproduksi produk coran yang berkualitas dengan harga yang bersaing. Para produsen mengembangkan inovasi material dengan berbagai macam metode.

Mulai dari komposisinya sampai bermacam perlakuan panas pada material tersebut. Teknik pengecoran logam tersebut di kembangkan untuk mngurangi cacat – cacat yang terjadi pada produk hasil coran.

Besi cor adalah jenis material yang sudah lama digunakan manusia untuk menunjang kehidupan dalam bentuk peralatan rumah tangga, permesinan, dan alat tranportasi. Besi cor mengandung karbon, silium, mangan, fosfor, dan belerang.

Unsur karbon dalam besi cor berupa sementit, karbonaktif atau grafit. Besi cor digolongkan dalam enam macam yaitu besi cor ductile/nodular, besi cor kelabu, besi cor tingkat tinggi, besi cor kelabu paduan, besi cor tempa, dan besi cor cil (Surdia dan Chijiwa, 1989).

Produk pengecoran besi cor ductile/nodular banyak digunakan karena memiliki sifat yang ulet dan harganya terjangkau dikalangan masyarakat. Produk pengecoan besi cor ductile/nodular memiliki bentuk yang kompleks, ada yang tipis, sedang, dan tebal. Pada masing - masing ketebalan pada produk pengecoran akan berpengaruh pada pembentukan grafit nodular. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh ketebalan material pada proses pembentukan grafit nodular pada material besi cor ductile.

(19)

B. Batasan Masalah

Dalam penelitian pengaruh ketebalan material pada proses pembentukan grafit nodular pada material FCD, membatasi masalah sebagai berikut:

1. Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah besi cor/FCD 50.

2. Variasi ketebalan spesimen yang digunakan adalah ketebalan 20 mm, 40 mm, 60 mm terhadap material FCD.

3. Pengaruh fisik dan mekanik pada ketebalan 20 mm, 40 mm, 60 mm terhadap material FCD.

4. Pengujian fisik yang dilakukan adalah uji struktur mikro/metalografi pada material FCD.

5. Pengujian mekanik yang dilakukan adalah uji kekerasan Vickers dan uji impak pada material FCD.

6. Pengaruh waktu pouring 10 menit pada saat pembuatan material FCD.

C. Rumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh ketebalan dengan pouring 10 menit saat pembuatan material FCD berpengaruh terhadap pembentukan grafit nodular?

2. Bagaimana perbedaan variasi ketebalan material FCD berpengaruh terhadap nilai kekerasan?

3. Bagaimana perbedaan variasi ketebalan material FCD berpengaruh terhadap nilai ketangguhan?

D. Tujuan dan Manfaat Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk:

1. Mengetahui pembentukan grafit material FCD pada waktu pouring 10 menit.

2. Mengetahui nilai kekerasan pada material FCD.

3. Mengetahui nilai ketangguhan pada material FCD.

Adapun manfaat dari penelitian ini antara lain:

1. Dapat menjelaskan bentuk grafit material FCD pada waktu pouring 10 menit.

2. Dapat menjelaskan nilai kekerasan pada material FCD.

3. Dapat menjelaskan nilai ketangguhan pada material FCD.

(20)

3

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

Surdia dan Chijiwa (1989) meneliti besi cor adalah jenis material yang sudah lama digunakan manusia untuk menunjang kehidupan dalam bentuk peralatan rumah tangga, permesinan, dan alat transportasi. Didalam besi cor mengandung karbon, silium, fosfor, dan belerang. Unsur karbon dalam besi cor berupa sementit, karbonaktif, atau grafit. Besi cor digolongkan dalam enam macam : besi cor ductile/nodular (bergrafit bulat), besi cor kelabu, besi cor tingkat tinggi, besi cor kelabu paduan, besi cor mampu tempa dan besi cor cil.

Nugroho (2002) meneliti sifat fisik dan mekanis besi cor nodular/FCD 50 hasil pengecoran dengan material steel scrap non inokulasi menunjukkan hasil pengujian kuat tarik masing – masing spesimen, yaitu spesimen pertama mendapatkan hasil 525,48 N/mm²; spesimen kedua mendapatkan hasil 560,51 N/mm²; dan spesimen ketiga mendapatkan hasil 560,51 N/mm². Untuk uji impak, masing – masing spesimen didapatkan harga impak, yaitu : spesimen pertama mendapatkan hasil 0,0375 J/mm²; spesimen kedua mendapatkan hasil 0,053 J/mm²; dan spesimen ketiga mendapatkan hasil 0,053 J/mm². Melalui pengamatan struktur mikronya didapatkan fase perlit dan ferit serta terjadi pembulatan grafit.

Didi (2009) mempublikasikan penelitian tentang “studi pengaruh carbon equivalent terhadap stuktur mikro dan sifat mekanis pada TWDI (thin wall ductile iron)” dalam pengujian yang telah dilakukan tersebut menunjukkan bahwa komposisi kimia dari proses pengecoran sangat menentukan terhadap struktur mikro dan sifat mekanisnya. Karena komposisi kimia dari logam cair akan mempengaruhi terhadap nilai CE dari suatu semple. Nilai kekuatan tarik akan semakin meningkat seiring bertambahnya nilai CE dan nodularitasnya. Karena nilai CE akan mempengaruhi terhadap nodularitas dari sampel. Sedangkan pada kekuatan keras tidak ada hubungan yang saling terkait antara kenaikan nilai CE dengan nilai kekerasan.

(21)

Surojo, dkk melakukan studi pengaruh struktur mikro terhadap ketahanan aus besi cor dengan membandingkan ketahanan aus jenis besi cor bergrafit nodular, vermicular dan serpih. Hal ini dilakukan untuk melihat potensi besi cor bergrafit vermicular sebagai bahan pembuatan blok rem metalik kereta api.

Spesimen besi cor nodular dan vermicular diperoleh melalui pengecoran dengan memvariasikan tebal coran. Sementara itu, spesimen besi cor bergrafit serpih diperoleh dengan memotong blok rem metalik kereta api. Hasil penelitian menunjukkan bahwa struktur mikro hasil pengecoran pada besi cor yang mengandung paduan Mg dipengaruhi oleh ketebalan coran. Semakin tebal coran mendorong terbentuknya grafit vermicular. Selain itu, hasil penelitian juga menunjukkan bahwa besi cor bergrafit vermicular memiliki ketahanan aus yang lebih baik dibanding dengan besi cor bergrafit nodular.

B. Dasar Teori 1. Besi Cor

Besi cor merupakan salah satu jenis logam tertua dan murah yang pernah ditemukan umat manusia diantara sekian banyak logam yang ada. Logam ini memiliki banyak aplikasi, sekitar 80% mesin kendaraan terbuat dari besi cor. Besi cor pada dasarnya merupakan paduan euteknik dari besi dan karbon. Dengan demikian temperatur lelehnya relatif rendah, sekitar 1200°C. Temperatur leleh yang rendah sangat menguntungkan, karena mudah dicairkan, sehingga pemakaian bahan bakar atau energi lebih hemat dan murah. Selain itu dapur peleburan dapat dibangun lebih sederhana.

Besi cor cair memiliki mampu tuang atau mampu cor yang tinggi, sehingga memiliki kemampuan mengisi cetakan yang rumit sekalipun. Ditinjau dari desain produk, besi cor merupakan bahan yang serbaguna dan murah. Besi cor umumnya mengandung unsur silikon antara 1 – 3%. Dengan kandungan sebesar ini, silikon mampu meningkatkan kekuatan besi cor melalui penguatan fasa ferit. Besi cor dengan kadar karbon antara 2 – 3% dan dengan kandungan silikon tersebut memiliki temperatur leleh sedikit lebih rendah.

(22)

5

Kehadiran silikon dalam besi cor mengakibatkan terjadinya dekomposisi karbida menjadi besi dan grafit :

Fe₃C 3Fe + C (grafit)

Proses dekomposisi ini disebabkan oleh sifat Fe₃C yang metastabil. Dekomposisi ini disebut grafitasi yang menghasilkan grafit dalam besi cor. Ada macam – macam besi cor yaitu :

a) Besi Cor Kelabu

Besi cor kelabu memiliki kandungan silikon reltif tinggi yaitu antara 1 – 3%. Dengan silikon sebesar ini, besi cor akan membentuk grafit dengan mudah, sehingga fasa karbida Fe₃C tidak terbentuk. Grafit serpih besi cor ini terbentuk saat proses pembekuan.

(1) Komposisi Kimia Besi Cor Kelabu

Besi cor kelabu memiliki kandungan karbon antara 2,5 – 4,0%, dan kandungan mangan antara 0,2 – 1,0%. Sedangkan kandungan fosfor antara 0,002 – 1,0%, dan sulfur antara 0,02 – 0,025%.

(2) Struktur Mikro Besi Cor Kelabu

Hasil pengamatan secara metalografi dengan menggunakan mikroskop optik untuk besi cor kelabu ditunjukkan pada Gambar 2.1 dibawah.

Gambar 2.1 Contoh Mikro Struktur Besi Cor Kelabu (Widodo R, 2010)

(23)

Tampak pada Gambar 2.1 tampak jelas bahwa grafit berbentuk serpih – serpih memanjang bervariasi. Bentuk grafit ini menjadi ciri khas dari besi cor kelabu dengan sifat – sifatnya.

Salah satu karakteristik dari besi cor ini adalah bidang patahannya.

Patahan terjadi dengan rambatan yang melintas satu serpih ke serpih yang lainnya. Karena sebagian besar permukaan patahan melintas serpih – serpih grafit, maka permukaannya berwarna kelabu. Untuk itu disebut besi cor kelabu.

Serpihan grafit yang dimiliki oleh besi cor ini, menyebabkan keuletan bahan menjadi sangat rendah, bahkan bisa nol persen. Namun demikian, grafit serpih ini mampu meredam getaran dengan cukup baik.

Dengan kata lain, besi cor ini memiliki kapasitas peredaman tinggi.

b) Besi Cor Nodular

Besi cor nodular dibuat dengan menambahkan sedikit unsur magnesium atau serium. Penambahan unsur ini menyebabkan bentuk grafit besi cor menjadi nodular, atau bulat, atau speroid. Perubahan bentuk grafit ini diikuti dengan perubahan keuletan. Keuletan besi cor naik. Maka dari itu, besi cor nodular disebut besi cor ulet. Besi cor ini memiliki keuletan antara 10 – 20%.

(1) Stuktur Mikro Besi Cor Nodular

Hasil pengamatan mikroskopik dengan menggunakan mikroskop optik untuk besi cor nodular dapat dilihat pada Gambar 2.2 dibawah.

Gambar 2.2 Contoh Mikro Stuktur Besi Cor Nodular (Widodo R, 2010)

(24)

7

Tampak pada Gambar 2.2 terlihat bahwa grafit berbentuk bulat – bulat dengan ukuran variatif. Bentuk grafit bulat atau nodular mampu memberikan besi cor menjadi lebih ulet.

(2) Komposisi Kimia Besi Cor Nodular

Besi cor nodular memiliki kandungan karbon antara 3,0 – 4,0%, kandungan silikon antara 1,8 – 2,8%, dan mangan antara 0,1 – 1,0%.

Sedangkan kandungan fosfornya antara 0,01 – 0,1%, dan sulfur antara 0,01 – 0,03%.

c) Besi Cor Putih

Besi cor putih dibuat dengan pendinginan yang sangat cepat. Pada laju pendinginan yang cepat akan terbentuk karbida Fe₃C yang tidak stabil dan karbon tidak memiliki kesempatan untuk membentuk grafit.

Karbida yang terbentuk mencapai sekitar 30% volume.

(1) Komposisi Besi Cor Putih

Besi cor putih mengandung karbon antara 1,8 – 3,6%, dan kandungan mangan antara 0,25 – 0,80%. Sedangkan kandungan fosfornya antara 0,06 – 0,2%, dan sulfur antara 0,06 – 0,2%.

(2) Struktur Mikro Besi Cor Putih

Hasil pengamatan mikroskopik secara metalografi dengan menggunakan mikroskop optik untuk besi cor putih di tunjukkan pada Gambar 2.3 dibawah.

Gambar 2.3 Contoh Mikro Struktur Besi Cor Putih (Widodo R, 2010)

(25)

Tampak pada Gambar 2.3 besi cor putih memiliki struktur Fe₃C yang terbesar pada matriknya. Besi cor ini memiliki sifat yang getas, namun memiliki nilai kekerasan yang tinggi. Sifat yang dimilikinya menyebabkan besi cor ini lebih aplikatif untuk suku cadang yang mensyaratkan ketahanan aus tinggi.

d) Besi Cor Mampu Tempa

Besi cor mampu tempa dibuat dari besi cor putih dengan menerapkan suatu perlakuan panas. Perlakuan panas yang diterapkan pada besi cor putih umumnya adalah anil. Dengan perlakuan ini fasa – fasa karbida Fe₃C akan terdekomposisi menjadi besi dan grafit. Grafit yang terbentuk tidak serpih atau bulat, namun berbentuk gumpalan grafit yang tidak memiliki tepi – tepi tajam.

(1) Komposisi Kimia Besi Cor Mampu Tempa

Besi cor mampu tempa memiliki kandungan karbon antara 2,2 – 2,9%, kandungan silikon antara 0,9 – 1,9%, dan mangan antara 0,15 – 1,2%. Sedangkan kandungan fosfornya antara 0,02 – 0,2% dan sulfur antara 0,02 – 0,2%.

(2) Struktur Mikro Besi Cor Mampu Tempa

Hasil pengamatan mikroskopik secara metalografi dengan menggunakan mikroskop optik untuk logam besi cor mampu tempa ditunjukkan pada Gambar 2.4 dibawah.

Gambar 2.4 Contoh Mikro Struktur Besi Cor Mampu Tempa (Widodo R, 2010)

(26)

9

Tampak pada Gambar 2.4 bahwa besi cor mampu tempa memiliki grafit berbentuk hampir bulat dengan pinggirannya tajam – tajam.

2. Metalografi

Metalografi adalah suatu teknik atau metode persiapan material untuk mengukur, baik secara kuantitatif maupun kualitatif dari informasi – informasi yang terdapat dalam material yang dapat diamati, seperti fasa, butir, komposisi kimia, orientasi butir, jarak atom, dislokasi, topografi dan sebagainya. Pada metalografi, sacara umum yang akan diamati adalah dua hal yaitu :

a). Struktur makro adalah struktur dari logam yang terlihat secara makro pada permukaan yang dietsa dari spesimen yang telah dipoles.

b). Struktur mikro adalah struktur dari sebuah permukaan logam yang telah disiapkan secara khusus yang terlihat dengan menggunakan perbesaran minimum 10x hingga 100x.

(1) Diagram Fasa Fe – Fe3C

Gambar 2.5 Diagram Fasa Fe – Fe3C (Callister, 2000) Penjelasan diagram :

(a) Pada kandungan karbon mencapai 6,67% terbentuk stuktur mikro dinamakan sementit Fe3C.

(b) Sifat – sifat sementit diantaranya sangat keras dan getas.

(c) Pada sisi diagram dimana pada kandungan karbon yang sangat rendah, pada suhu kamar terbentuk struktur mikro ferit.

(27)

(d) Pada baja karbon 0,83%, struktur mikro yang terbentuk adalah perlit, kondisi suhu dan kadar karbon ini dinamakan titik eutectoid.

(e) Pada baja dengan karbon rendah sampai dengan titik eutectoid, stuktur mikro yang terbentuk adalah campuran antara ferit dan perlit.

(f) Pada baja dengan kandungan eutectoid sampai dengan 6,67%, struktur mikro yang terbentuk adalah campuran antara perlit dan sementit.

(g) Pada saat pendinginan dari suhu leleh baja dengan kadar karbon rendah, akan terbentuk struktur mikro ferit delta lalu menjadi struktur mikro austenit.

(h) Pada baja dengan kadar karbon yang lebih tinggi, suhu leleh turun dengan naiknya kadar karbon, peeralihan bentuk langsung dari leleh menjadi austenit.

(i) Dari diagram diatas dapat kita lihat bahwa pada proses pendinginan perubahan – perubahan pada struktur kristal dan struktur mikro sangat bergantung pada komposisi kimia.

(2) Jenis – Jenis Fasa (a) Ferit

Ferit adalah larutan padat karbon dalam besi dan kandungan karbon dalam besi maksimum 0,025% pada temperatur 723°C. Pada temperatur kamar, kandungan karbonnya 0,008%. Sifat ferit adalah lunak, ulet dan tahan korosi.

Gambar 2.6 Contoh Fasa Ferit

(28)

11

(b) Pearlit

Merupakan elektroid yang terdiri dari 2 fasa yaitu ferit dan sementit.

Kedua fasa ini tersusun dari bentuk yang halus. Pearlit hanya dapat terjadi dibawah 723°C. Sifatnya kuat dan tahan terhadap korosi serta kandungan karbonnya 0,83%.

Gambar 2.7 Contoh Fasa Pearlit 3. Uji Kekerasan Vickers

Pada umumnya, kekerasan menyatakan ketahanan terhadap deformasi dan merupakan ukuran ketahanan logam terhadap deformasi plastik atau deformasi permanen (Dieter, 1987). Untuk para insinyur perancang, kekerasan sering diartikan sebagai ukuran kemudahan dan kuantitas khusus yang menunjukkan sesuatu mengenai kekuatan dan perlakuan panas dari suatu logam.

Terdapat tiga jenis ukuran kekerasan, tergantung pada cara melakukan pengujian, yaitu : (1) kekerasan goresan (scratch hardness); (2) kekerasan lekukan (indentation hardness); (3) kekerasan pantulan (rebound). Untuk logam, hanya kekerasan lekukan yang banyak menarik perhatian dalam kaitannya dengan bidang rekayasa. Terdapat berbagai macam uji kekerasan lekukan, antara lain : uji kekerasan Brinell, Vickers, Rockwell, Knoop, dan sebagainya.

Uji kekerasan vickers menggunakan indentor piramida intan yang pada dasarnya berbentuk bujur sangkar. Besar sudut antara permukaan – permukaan piramida yang saling berhadapan adalah 136°. Nilai ini dipilih karena mendekati

(29)

sebagian besar nilai perbandingan yang diinginkan antara diameter lekukan dan diameter bola penumbuk pada uji kekerasan brinell (Dieter, 1987).

Angka kekerasan vickers didefinisikan sebagai beban dibagi luas permukaan lekukan. Pada prakteknya, luas ini dihitung dari pengukuran mikroskopik panjang diagonal jejak. VHN dapat ditentukan dari persamaan berikut :

= (2.1) Dengan : P = beban yang digunakan (kg).

d = panjang diagonal rata – rata (mm).

= sudut antara permukaan intan yang berhadapan = 136°.

Karena jejak yang dibuat dengan penekanan piramida serupa secara geometris dan tidak terdapat persoalan mengenai ukurannya, maka VHN tidak tergantung kepada beban. Pada umumnya hal ini dipenuhi, kecuali pada beban yang sangat ringan. Beban yang biasanya digunakan pada uji vickers berkisar antara 1 hingga 120 kg. Tergantung pada kekerasan logam yang akan diuji. Hal – hal yang menghalangi keuntungan pemakaian metode vickers adalah : (1) Uji ini tidak dapat digunakan untuk pengujian rutin, karena pengujian ini sangat lamban, (2) Memerlukan persiapan permukaan benda uji yang hati – hati, (3) Terdapat pengaruh kesalahan manusia yang besar pada penentuan panjang diagonal.

Gambar 2.8 Tipe – Tipe Lekukan Piramida Intan : (a) lekukan yang sempurna, (b) lekukan bantal jarum, (c) lekukan berbentuk tong (Dieter, 1987)

Lekukan yang benar yang dibuat oleh penekan piramida intan harus berbentuk lekukan yang sempurna (Gambar 2.8a). Lekukan bantal jarum (Gambar 2.8b) adalah akibat terjadinya penurunan logam disekitar permukaan piramida yang datar. Keadaan demikian terjadi pada logam – logam yang dilunakkan dan mengakibatkan pengukuran panjang diagonal yang berlebihan. Lekukan

(30)

13

berbentuk tong (Gambar 2.8c) akibat penimbunan keatas logam – logam disekitar permukaan penekanan terdapat pada logam – logam yang mengalami proses pengerjaan dingin.

4. Uji Impak

Uji impak adalah pengujian dengan menggunakan pembebanan yang cepat (rapid loading). Dalam pengujian mekanik, terdapat perbedaan dalam pemberian jenis beban kepada material. Uji tarik, uji tekan, uji puntir adalah pengujian yang menggunakan beban statik. Sedangkan uji impak menggunakan beban dinamik.

Pada pembebanan cepat atau disebut juga beban impak, terjadi proses penyerapan energi yang besar dari energi kinetik suatu beban yang menumbuk kespesimen.

Proses penyerapan energi ini akan diubah dalam berbagai respon pada material seperti deformasi plastis, efek isteritis, gesekan dan efek inersia.

Pengujian impak ini menggunakan metode charpy, metode ini merupakan metode pengujian impak dengan meletakkan posisi spesimen uji pada tumpuan dengan posisi horizontal/mendatar dan arah pembebanan berlawanan dengan arah takikan.

Gambar 2.9 Metode Charpy (Dieter, 1987)

Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi atau patahan. Pada proses tumbukan, dapat dihitung kerja tumbukan yang diterima W, yakni kerja karena

(31)

perubahan bentuk dari benda uji sampai mencapai munculnya kepatahan.

Kekuatan tumbukan dimana,

WS = (2.2) Keterangan : WS = besaran yang mengontrol karakteristik bahan kerja

W = kerja tumbukan A = penampang patah

Sifat material yang berhubungan dengan kerja yang dibutuhkan untuk menyebabkan patahan dinamakan ketangguhan dan tergantung pada tipe pembebanan. Walaupun demikian, tingkat dimana energi diserap dengan nyata dapat mempengaruhi sifat material dan ukuran ketangguhan yang berbeda mungkin didapat dari beban impak.

C. Hipotesis

H01 : Tidak ada pengaruh waktu pouring terhadap pembentukan grafit bulat pada material besi cor nodular.

H1 : Adanya pengaruh waktu pouring terhadap pembentukan grafit bulat pada material besi cor nodular.

H02 : Tidak ada pengaruh ketebalan terhadap pengujian fisik dan mekanik pada material besi cor nodular.

H2 : Adanya pengaruh ketebalan terhadap pengujian fisik dan mekanik pada material besi cor nodular.

(32)

15

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah material besi cor ductile/nodular dari PT. ANEKA ADHILOGAM KARYA seperti pada Gambar 3.1.1.

Gambar 3.1.1 Material Besi Cor Ductile/Nodular Adapun peralatan yang diguakan dalam penelitian ini meliputi : 1. Mesin pengujian kekerasan Vickers

Mesin pengujian kekerasan Vickers digunakan untuk menguji kekerasan terhadap spesimen yang akan diuji, menggunakan alat seperti pada Gambar 3.1.2.

Gambar 3.1.2 Mesin Uji Kekerasan Vickers

(33)

2. Mesin pengujian mikro struktur/metalografi

Mesin pengujian mikro struktur/metalografi digunakan untuk melihat struktur mikro pada spesimen yang telah di uji, menggunakan alat seperti pada Gambar 3.1.3.

Gambar 3.1.3 Mesin Uji Mikro Struktur/Metalografi 3. Mesin pengujian impak

Mesin pengujian impak digunakan untuk mengetahui ketangguhan pada spesimen yang diuji, menggunakan alat seperti pada Gambar 3.1.4.

Gambar 3.1.4 Mesin Uji Impak

(34)

17

4. Amplas 100, 200, 400, 800, 1000

Amplas digunakan untuk menghaluskan dan meratakan permukaan spesimen, menggunakan alat seperti pada Gambar 3.1.5.

Gambar 3.1.5 Amplas 100, 200, 400, 800, 1000 5. Ragum meja

Ragum meja digunakan untuk menyekam material pada saat proses pemotongan material, menggunakan alat seperti pada Gambar 3.1.6.

Gambar 3.1.6 Ragum Meja

(35)

6. Autosol

Autosol digunakan untuk mempoles spesimen agar bersih dari serbuk besi setelah tahap pengamplasan, setelah tahap pemolesan selesai sudah siap untuk pengujian mikro struktur. Menggunakan alat seperti pada Gambar 3.1.7.

Gambar 3.1.7 Autosol 7. Kain mikrofiber

Kain mikrofiber digunakan saat mempoles spesimen agar serbuk besi setelah pengamplasan pada spesimen akan bersih, menggunakan alat seperti pada Gambar 3.1.8.

Gambar 3.1.8 Kain Mikrofiber

(36)

19

8. Kikir

Kikir digunkan untuk meratakan material setelah tahap pemotongan, menggunakan alat seperti pada Gambar 3.1.9.

Gambar 3.1.9 Kikir 9. Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk menakar/mengukur bahan kimia yang digunakan untuk pengujian mikro struktur, menggunakan alat seperti pada Gambar 3.1.10.

Gambar 3.1.10 Gelas Ukur

(37)

10. Sarung tangan karet

Sarung tangan karet digunakan untuk melindungi kontak langusung antara tangan dengan bahan kimia yang dapat membuat iritasi pada kulit.

Menggunkan alat seperti pada Gambar 3.1.11.

Gambar 3.1.11 Sarung Tangan Karet 11. Penggaris

Penggaris digunakan untuk mengukur panjang lebar pada spesimen, menggunkan alat seperti pada Gambar 3.1.12.

Gambar 3.1.12 Penggaris

(38)

21

12. Gergaji besi

Gergaji besi digunakan untuk memotong spesimen, menggunakan alat seperti pada Gamabar 3.1.13.

Gambar 3.1.13 Gergaji Besi 13. Cairan kimia

Cairan kimia digunakan untuk pengetsaan pada saat pengujian mikro struktur, cairan kimia yang digunakan adalah HNO3 dan alkohol seperti pada Gambar 3.1.14.

Gambar 3.1.14 Cairan Kimia

(39)

14. Jangka sorong

Jangka sorong digunakan untuk mengukur ketebalan dan lebar pada spesimen, menggunkan alat seperti pada Gambar 3.1.15.

Gambar 3.1.15 Jangka Sorong 15. Masker

Masker digunakan untuk melindungi organ dalam tubuh pada saat pengamplasan spesimen ataupun pencampuran bahan kimia pada saat pengetsaan, menggunkan alat seperti pada Gambar 3.1.16.

Gambar 3.1.16 Masker

(40)

23

B. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian besi cor ductile/nodular ini akan dilakukan dilaboratorium pengujian bahan, PT. ANEKA ADHILOGAM KARYA. Adapun uji nilai kekerasan dan mikro struktur akan dilakukan dilaboratorium pengujian bahan, progam studi Teknik Mesin, Sekolah Tinggi Teknologi Warga Surakarta.

Penelitian akan dimulai pada tanggal 10 Febuari 2020 sampai dengan 10 Juli 2020.

C. Variabel Penelitian

Variabel bebas yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah material FCD ketebalan 20 mm, 40 mm, 60 mm. Adapun variabel terikat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :

1. Pengujian kekerasan Vickers 2. Pengujian impak

3. Pengujian mikro struktur

(41)

D. Tahap Penelitian 1. Tahap penelitian

Tahap penelitian ini adalah tahap penelitian pertama dari suatu rangkaian penelitian dengan tujuan pembuatan Ferro Casting Ductile. Selanjutnya penelitian akan dilakukan dengan mengikuti diagram alir seperti terlihat pada Gambar 3.1.17

Gambar 3.2.1 Tahap Penelitian Identifikasi Masalah

Mempersiapkan Bahan dan Alat

Pembuatan spesimen

Uji Mekanik dan Uji Fisik

Pengumpulan data

Analisis Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan dan saran Mulai

Selesai

(42)

25

Keterangan : 1. Mulai

Tahap akan memulai penelitian.

2. Identifikasi Masalah

Mengidentifikasi masalah yang akan dicari.

3. Mempersiapkan Alat dan Bahan

Menyiapkan Alat dan Bahan yang akan digunakan pada tahap penelitian.

4. Pembutan Spesimen

Membuat spesimen yang akan diuji.

5. Uji Kekerasan dan Uji Metalografi

Untuk mengetahui nilai kekerasan dan bentuk grafit pada spesimen.

6. Pengumpulan Data

Mengumpulkan semua data hasil pengujian pada spesimen.

7. Analisa Hasil dah Pembahasan

Menganalisa hasil data pengujian dan dilanjutkan pembahasan.

8. Kesimpulan dan Saran

Dari analisa dan pembahasan, akan mendapatkan kesimplan dan saran untuk spesimen.

9. Selesai

Sudah menyelesaikan tahap penelitian.

2. Tahap prosedur penelitian

Prosedur penelitian ini adalah prosedur dari pembuatan awal material FCD hingga pengujian dan pengambilan data pada material tersebut yang sudah disesuikan kebutuhan saat pengujian. Ada beberapa tahap untuk melakukan prosedur penelitian ini yaitu;

1. Tahap pembuatan material

Pada tahap pembuatan material ada beberapa penjelasan untuk membuat material, yaitu;

(43)

1. Pembuatan pola material

Pembuatan pola material ini dibuat diluar PT. Aneka Adhilogam Karya, Pola tersebut bebahan kayu yang dibentuk sesuai kebutuhan dan dapat digunakan setiap saat seperti pada Gambar 3.3.1.

Gambar 3.3.1 Pola 2. Pembuatan cetakan material

Pembuatan cetakan material ini berbahan pasir putih yang sudah diolah dan dicampur dengan semen dan tetes tebu, seperti pada Gambar 3.3.2.

Gambar 3.3.2 Pasir Cetak

lalu semua akan dicampur hingga rata. Setelah semuanya tercampur dengan rata, maka dapat digunakan untuk pembuatan cetakan material tetapi cetakan ini hanya sekali pakai dan di bongkar seperti pada Gambar 3.3.3.

(44)

27

Gambar 3.3.3 Cetakan 3. Pembuatan cairan besi cor

Pembuatan cairan besi cor ini dilakukan dalam tungku induksi, bahan - bahan seperti besi, rem kereta api dan hasil coran yang gagal seperti pada Gambar 3.3.4.

Gambar 3.3.4 Bahan Baku Besi Cor

lalu dimasukkan ke dalam tungku dan dilebur hingga cair seperti pada Gambar 3.3.5.

(45)

Gambar 3.3.5 Proses Peleburan

Setelah semuanya cair, maka akan ditambahkan bahan – bahan tambahan seperti karbon (C), silikon (Si), mangan (Mn) dan diaduk hingga tercampur rata, seperti pada Gambar 3.3.6.

Karbon (C) Mangan (Mn) Silikon (Si) Gambar 3.3.6 Bahan Tambahan

Setelah semuanya sudah tercampur rata, maka akan dilakukan pengujian komposisi pada cairan besi cor pada alat yang bernama polyspek. Bila ada kekurangan bahan tambahan pada cairan besi cor tersebut maka akan ditambahkan langsung dan diuji kembali komposisinya hingga dinyatakan baik. Seperti pada Gambar 3.3.7.

(46)

29

Gambar 3.3.7 Pengujian Komposisi Cairan Besi Cor 4. Penuangan cairan besi cor ke dalam cetakan

Penuangan besi cor ini menggunakan ladel utama yang diisi dari tungku induksi seperti pada Gambar 3.3.8.

Gambar 3.3.8 Penuangan Cairan Besi Cor

Setelah dipindah kedalam ladel utama, maka ladel utama akan dipindahkan mendekati cetakan. Lalu pekerja membawa ladel kecil untuk mengambil cairan besi cor dan akan di tuangkan kedalam cetakan, seperti pada Gambar 3.3.9.

Gambar 3.3.9 Penuangan Kedalam Cetakan

(47)

5. Pembongkaran cetakan

Pembongkaran cetakan ini dilakukan setelah proses penuangan selesai dan akan di diamkan selama 3 - 5 jam ada juga yang 24 jam agar benar - benar sudah dingin dan siap untuk dibongkar. Seperti pada Gambar 3.3.10.

Gambar 3.3.10 Pembongkaran Cetakan 2. Tahap pembuatan spesimen

Pada tahap pembuatan spesimen ini dilakukan setelah pembuatan material selesai. Spesimen memiliki ukuran tertentu agar dapat dilakukan untuk pengujian terutama uji impak. Ukuran yang di butuhkan adalah 10mm x 10mm x 55mm agar dapat di uji impak dan pengujian lainnya dapat menggunakan spesimen setelah uji impak. Ada beberapa tahap untuk pembuatan spesimen yaitu,

1. Perataan spesimen

Perataan spesimen ini bertujuan untuk membuang kulit kasar pada material yang sudah jadi, pada perataan spesimen ini menggunakan gerinda tangan untuk meratakan permukaan pada material agar bagian - bagian yang kropos hilang, seperti pada Gambar 3.4.1.

(48)

31

Gambar 3.4.1 Perataan Permukaan Material 2. Pemotongan spesimen

Pemotongan spesimen ini dilakukan menggunakan gergaji tangan, agar tidak menimbulkan panas berlebih pada spesimen. Pemotongan dengan ukuran 10mm x 10mm x 55mm sebanyak 3 kali, agar 1 material mendapatkan 3 spesimen, seperti pada Gambar 3.4.2.

Gambar 3.4.2 Potongan Spesimen

Setelah terpotong sesuai ukuran, maka bagian tengah spesimen di beri coakan segitiga dengan ukuran kedalaman 2mm dan sudut 45°.

Semua spesimen harus di buat seperti itu karena mengikuti standarisasi mesin uji impak yaitu V Notch Charpy type, seperti pada Gambar 3.4.3.

(49)

Gambar 3.4.3 Spesimen 3. Tahap pengujian/pengambilan data

Pada tahap pengujian/pengambilan data ini dilakukan setelah pembuatan spesimen selesai dan siap untuk pengujian. Ada 3 pengujian yang akan dilakukan pada spesimen tersebut yaitu,

1. Pengujian impak

Pengujian impak ini dilakukan untuk mengetahui ketangguhan pada setiap spesimen yang telah diuji, dan akan menghasilkan data yang berbeda - beda, seperti pada Gambar 3.5.1.

Gambar 3.5.1 Mesin Impak

Pada pengujian impak, spesimen di letakkan pada tengah pendulum dan posisi coakan segitiga pada spesimen bertolak belakang dengan pendulum, seperti pada Gambar 3.5.2.

(50)

33

Gambar 3.5.2 Posisi Spesimen

Lakukan pada semua spesimen yang sudah di sediakan dan catat hasil dari pengujian terhadap spesimen, seperti pada Gambar 3.5.3.

Gambar 3.5.3 Hasil Pengujian Impak Tabel 3.3.1 Data Hasil Pengujian Impak

No Spesimen 20mm Spesimen 40mm Spesimen 60mm

1 0,012 0,037 0,074

2 0,024 0,024 0,037

3 0,024 0,086 0,024

2. Pengujian kekerasan

Pengujian kekerasan ini dilakukan untuk mengetahui kekerasan pada spesimen yang di uji. Spesimen diambil dari potongan uji impak, masing - masing di ambil 1 dari 3 ketebalan, seperti pada Gambar 3.5.4.

(51)

Gambar 3.5.4 Mesin Uji Kekerasan

Sebelum pengujian kekerasan spesimen harus memiliki permukaan yang rata dan halus, agar saat pengujian belah ketupat pada uji kekerasan terlihat jelas, seperti pada Gambar 3.5.5.

(52)

35

Gambar 3.5.5 Pengamplasan Spesimen

Setelah 3 spesimen sudah di amplas dan sudah halus, maka dapat di uji kekerasan, seperti pada Gambar 3.4.6.

Gambar 3.5.6 Proses Pengujian Kekerasan

Pada pengujian kekerasan ambil data minimal 3, agar mendapatkan perbandingan pada hasil pengujian, seperti pada Gambar 3.5.7.

Gambar 3.5.7 Hasil Pengujian Kekerasan Tabel 3.3.2 Data Hasil Pengujian Kekerasan

No Spesimen 20mm Spesimen 40mm Spesimen 60mm

1 256,3 267,2 228,3

2 234,2 210,5 212,2

3 266,4 184,6 181,8

4 203,3 244,7 196,9

(53)

3. Pengujian mikro struktur

Pengujian mikro struktur ini dilakukan untuk mengetahui grafit pada spesimen yang di uji, seperti pada Gambar 3.5.8.

Gambar 3.5.8 Mesin Uji Mikro Struktur

Sebelum melakukan pengujian mikro struktur, spesimen harus di amplas terlebih dahulu hingga gaaris - garis bekas amplas tidak terlihat, seperti pada Gambar 3.5.9.

Gambar 3.5.9 Spesimen Setelah Pengamplasan

Setelah tidak ada bekas garis - garis pengamplasan dan sudah terlihat seperti Gambar 3.5.9, maka tahap selanjutnya adalah pemolesan terhadap spesimen dan dilakukan hingga spesimen terlihat mengkilap, seperti pada Gambar 3.5.10.

(54)

37

Gambar 3.5.10 Pemolesan Spesimen

Setelah sudah terlihat mengkilap, lalu menyiapkan campuran bahan kimia di antaranya HNO3 dan alkohol dengan takaran 2ml dan 20ml.

Setelah itu lakukan pengetsaan dengan waktu 6 - 7 detik agar hasil pembentukan grafit bagus, seperti pada Gambar 3.5.11.

Gambar 3.5.11 Bahan Kimia

(55)

Etsa semua spesimen dan lakukan pencarian grafit yang terbaik dengan menggunakan mesin uji mikro struktur, lakukan pemotretan 3 kali dalam perbesaran 10x, 20x, 50x, dan 100x seperti pada Gambar 3.5.12.

Gambar 3.5.12 Setelah Pengetsaan 20 mm Perbesaran 20x E. Analisis Data

Pada penelitian ini, penulis menggunakan metode analisis data kuantitatif deskriptif, yaitu mendeskripsikan data hasil pengujian secara sistematis dalam bentuk tabel grafik. Analisa data menggunakan data yang diperoleh dari hasil pengujian laboratorium yang dilakukan kemudian dimasukkan kedalam tabel, dan ditampilkan dalam bentuk grafik yang kemudian akan dianalisa dan ditarik kesimpulan. Dapat diketahui persentase pengaruh proses penuangan dan ketebalan terhadap tingkat kekerasan, ketangguhan dan mikro struktur pada FCD.

(56)

39

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Dan Pembahasan Penelitian

Pada hasil pembahasan penelitian ini, penulis akan membahas tentang hasil uji mikro struktur, uji kekerasan, dan uji impak pada spesimen.

1. Hasil Uji Mikro Struktur

Pada pembahasan pertama di mulai dari pembahasan hasil uji mikro struktur yang membahas pembentukan grafit pada setiap spesimen, membahas diameter grafit pada spesimen yang di teliti dan pembentukan fasa dan grafit pada spesimen. Pembentukan grafit bulat dilihat pada perbesaran 10x, dan 20x karena dapat di lihat dengan baik dan dapat sebagai perbandingan yang jelas dan pada perbesaran 50x untuk melihat bentuk dan diameter pada grafit bulat yang dihasilkan dan pada perbesaran 100x untuk melihat fasa ferrit, perlit dan grafit.

Pada spesimen 20 mm perbesaran 10x dapat dilihat pada Gambar 4.1.1 dibawah ini,

Gambar 4.1.1 Hasil Etsa Spesimen 20 mm Perbesaran 10x

perlit

grafit ferrit

(57)

perlit

grafit

ferrit

perlit

grafit

ferrit

(58)

41

perlit

grafit

ferrit

perlit

grafit

ferrit

(59)

Pada hasil pengetsaan perbesaran 10x dan 20x setiap spesimen 20 mm, 40 mm, dan 60 mm mendapatkan hasil bervariasi, pada spesimen 20 mm terdapat menghasilkan banyak fasa perlit dibandingkan pada spesimen 40 mm dan spesimen 60 mm dapat dilihat pada Gambar 4.1.1. Pada spesimen 40 mm terdapat menghasilkan fasa ferrit dan perlit yang sama banyaknya dapat dilihat pada Gambar 4.1.3. Pada spesimen 60 mm terdapat menghasilkan banyak fasa ferrit dibandingkan pada spesimen 20 mm dan spesimen 40 mm dapat dilihat pada Gambar 4.1.5. Pada spesimen 60 mm juga lebih banyak pembentukan grafit bulat dibandingkan pada spesimen 20 mm dan spesimen 40 mm dapat dilihat pada Gambar 4.1.5.

Pada spesimen 20 mm, 40 mm, dan 60 mm perbesaran 50x membahas bentuk dan diameter grafit pada setiap hasil dari spesimen. Pada spesimen 20 mm perbesaran 50x dapat dilihat pada Gambar 4.1.7 dibawah ini,

perlit

grafit

ferrit

(60)

43

Gambar 4.1.8 Hasil Etsa Spesiemen 40 mm Perbesaran 50x

(61)

Pada hasil pengetsaan perbesaran 50x setiap spesimen 20 mm, 40 mm dan 60 mm mendapatkan hasil pada spesimen 20 mm memiliki bentuk grafit yang agak melonjong dan banyak yang pecah, dan memiliki diameter dengan ukuran kecil dibandingkan pada spesimen 40 mm dan spesimen 60 mm dapat dilihhat pada Gambar 4.1.7. Pada spesimen 40 mm memiliki bentuk grafit yang agak bulat dan memiliki diameter lebih besar dari spesimen 20 mm, dan bentuk grafitnya juga masih ada yang pecah dapat dilihat pada Gambar 4.1.8. Pada spesimen 60 mm memiliki bentuk grafit yang lebih bulat dari spesimen 40 mm dan memiliki diameter lebih besar dari spesimen 20 mm dan spesimen 40 mm, dan bentuk grafit yang pecah juga lebih sedikit dari spesimen 20 mm dan spesimen 40 mm dapat dilihat pada Gambar 4.1.9.

Pada spesimen 20 mm, 40 mm dan 60 mm perbesaran 100x membahas fasa ferrit, perlit dan grafit pada setiap hasil dari spesimen. Pada spesimen 20 mm perbesaran 100x dapat dilihat pada Gambar 4.1.10 dibawah ini,

(62)

45

ferrit

grafit perlit

ferrit

(63)

grafit perlit

ferrit

(64)

47

2. Hasil Uji Kekersan

Pada pembahasan kedua penulis akan membahas tentang hasil pengujian kekerasan terhadap spesimen 20 mm, 40 mm, dan 60 mm. Hasil - hasil pengujian kekerasan akan dirata - rata dan akan dibandingkan agar dapat mengetahui spesimen yang memiliki nilai kekerasan yang tertinggi. Pada hasil pengujian kekersan dapat dilihat pada Tabel 4.2.1 dibawah ini,

Tabel 4.2.1 Hasil Rata - Rata Pengujian Kekerasan

No Spesimen 20 mm Spesimen 40 mm Spesimen 60 mm

1 256,3 267,2 228,3

2 234,2 210,5 212,2

3 266,4 184,6 181,8

4 230,3 244,7 196,9

Hasil Rata - rata 246,8 226,75 204,8

STD Deviasi 17,37 36,51 19,99

Pada hasil pengujian kekerasan pada Tabel 4.2.1 mendapatkan hasil rata – rata dan dibuat grafik. Pada grafik uji kekersan dapat dilihat pada Grafik 4.2.1 dibawah ini,

(65)

Grafik 4.2.1 Uji Kekerasan

Pada Tabel 4.2.1 dan Grafik 4.2.1 diatas maka penulis menyimpulkan bahwa nilai kekerasan tertinggi terdapat pada spesimen 20 mm, karena tingkat pembekuan pada spesimen 20 mm terlalu cepat dibandingkan pada spesimen 40 mm dan spesimen 60 mm dan pada spesimen 20 mm memiliki fasa perlit yang banyak dan mengakibatkan nilai kekerasannya lebih tinggi dari pada spesimen 40 mm dan spesimen 60 mm yang memiliki fasa ferrit yang banyak dibandingkan pada spesimen 20 mm.

0 50 100 150 200 250 300

spesimen 20mm spesimen 40mm spesimen 60mm

GRAFIK UJI KEKERASAN

spesimen

(66)

49

3. Hasil Uji Impak

Pada pembahasan ketiga penulis akan membahas tentang hasil pengujian impak terhadap spesimen 20 mm, 40 mm, dan 60 mm. Hasil - hasil pengujian impak akan di rata - rata dan akan dibandingkan agar dapat mengetahui spesimen yang memiliki nilai ketangguhan yang tinggi. Pada hasil pengujian impak dapat dilihat pada Tabel 4.3.2 dibawah ini,

Tabel 4.3.2 Hasil Rata - Rata Pengujian Impak

No Spesimen 20 mm Spesimen 40 mm Spesimen 60 mm

1 0,012 0,037 0,074

2 0,024 0,024 0,037

3 0,024 0,086 0,024

Hasil Rata - rata 0,02 0,049 0,045

STD Deviasi 0,01 0,03 0,03

Pada hasil pengujian impak pada Tabel 4.3.2 mendapatkan hasil rata – rata dan dibuat grafik. Pada grafik uji impak dapat dilihat pada Grafik 4.3.2 dibawah ini,

Grafik 4.3.2 uji impak 0

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09

spesimen 20mm spesimen 40mm spesimen 60mm

GRAFIK UJI IMPAK

spesimen

(67)

Pada Tabel 4.3.2 dan Grafik 4.3.2 diatas maka penulis menyimpulkan bahwa nilai ketangguhan tertinggi terdapat pada spesimen 40 mm, karena tingkat pembekuan pada spesimen 40 mm lebih baik dibandingkan pada spesimen 20 mm dan spesimen 60 mm dan pada spesimen 40 mm memiliki fasa ferrit dan perlit yang baik dan mengakibatkan nilai ketangguhannya lebih tinggi dari pada spesimen 20 mm dan spesimen 60 mm yang memiliki fasa ferrit dan perlit yang kurang baik dibandingkan pada spesimen 40 mm.

(68)

51

BAB V PENUTUP

A. Simpulan

Pada penelitian ini, penulis mendapatkan kesimpulan :

1. Pengaruh yang dihasilkan pada setiap spesimen berfariasi, pada spesimen ketebalan 20 mm mengalami sedikit terbentuknya grafit nodular. Pada spesimen ketebalan 40 mm mengalami penambahan pembentukan grafit nodular, tetapi pada spesimen ketebalan 60 mm pembentukan grafit nodular lebih banyak dan lebih baik dari pada spesimen ketebalan 20 mm dan spesimen ketebalan 40 mm. Dapat disimpulkan pembentukan grafit nodular yang baik dikarenakan lama proses pendinginan cairan besi cor.

2. Pada hasil pengujian kekerasan setiap spesimen berfariasi, pada spesimen ketebalan 20 mm menghasilkan nilai kekerasan 246,8 HVN yang lebih tinggi dari pada spesimen ketebalan 40 mm yang menghasilkan nilai kekerasan 226,75 HVN dan spesimen ketebalan 60 mm yang menghasilkan nilai kekerasan 205,8 HVN. Dapat disimpulkan bahwa pada spesimen ketebalan 20 mm mengalami peningkatan nilai kekerasan karena pedinginan pada spesimen ketebalan 20 mm lebih cepat dari pada spesimen ketebalan 40 mm dan spesimen ketebalan 60 mm.

3. Pada hasil pengujian impak setiap spesimen berfariasi, pada spesimen ketebalan 20 mm menghasilkan nilai ketangguhan 0,02 J/mm² yang kecil dibandingkan pada spesimen ketebalan 40 mm yang menghasilkan nilai ketangguhan 0,049 J/mm² dan spesimen ketebalan 60 mm yang menghasilkan nilai ketangguhan 0,045 J/mm². Dapat disimpulkan pada spesimen ketebalan 20 mm memiliki nilai ketangguhan yang kecil dikarenakan pendinginan pada spesimen ketebalan 20 mm lebih cepat dibandingkan pada spesimen ketebalan 40 mm dan spesimen ketebalan 60 mm.

(69)

B. Saran

Pada penelitian ini, penulis mendapatkan saran :

1. Pada pembuatan produk lebih baik membuat produk dengan ketebalan minimal 40 mm, karena pembentukan grafit nodular pada keteblalan 40 mm dan ketebalan 60 mm sangat baik dari pada ketebalan 20 mm.

2. Pada besi cor nodular/FCD 50 memiliki nilai kekerasan yang kecil, jika membutuhkan nilai kekerasan yang tinggi maka memilih pada ketebalan 20 mm karena hasil nilai kekerasan lebih tinggi dari pada nilai kekerasan pada ketebalan 40 mm dan ketebalan 60 mm.

3. Pada besi cor nodular/FCD 50 memiliki nilai ketangguhan yang besar, jika membutuhkan nilai ketangguhan yang tinggi maka memilih pada ketebalan 40 mm dan ketebalan 60 mm karena hasil nilai ketangguhan lebih tinggi dari pada nilai ketangguhan pada ketebalan 20 mm.

(70)

53

DAFTAR PUSTAKA

Ainur Rosyida, Kaleb Prianto, Musabbikhah, Rahmat, Roedy Kristiawan, Pedoman Tugas Akhir Akademi Teknologi Warga Surakarta, Surakarta, 2018.

Buku Pedoman Akademik 2017-2018. Sukoharjo: Akademi Teknologi Warga Surakarta, 2018.

Callister, W.D., 2000, Fundamental of Materialis Science and Engneering fifth edition. USA : Jhon Willey and Sons, Inc.

Didi Darul Fadli, Studi Pengaruh Carbon Equivalent Terhadap Struktur Mikro Dan Sifat Mekanis Pada TWDI, Fakultas Teknik Program Studi Teknik Metalurgi Dan Material, Depok, Desember 2009.

Dieter, G., Terjemahan Oleh Sriati Djaprei, 1987, Metalurgi Mekanik, Jilid 1 - 11, Edisi Ketiga, Erlangga, Jakarta.

Nugroho, 2002, Tugas Akhir : Penelitian Sifat Fisis Dan Mekanis Besi Cor Nodular/FCD50 Hasil Pengecoran Dengan Material Steel Scrap Tanpa Inokulasi, UMS, Surakarta

Surdia, Chijiwa, 1989, Teknik Pengecoran Logam , Pradnya Paramita, Jakarta.

Surojo. E, dkk, 2013, Studi Pengaruh Struktur Mikro Terhadap Ketahanan Aus Besi Cor, Simposium Nasional RAPI XII FT UMS.

Widodo R, 2010, Perhitungan Sistem Saluran, Diakses 23 Mei 2014, http://hapli.wordpress.com/foundry/teknik-perancangan-

pengecoran/perhitungan-sistem-saluran/.

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

(77)