Studi Sifat Fisis Dan Mekanis Carburizing Padat Dengan Arang Tempurung Kelapa Berukuran Mesh 200 Dan Hasil Shaker Mill

TUGAS AKHIR

STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS CARBURIZING PADAT

DENGAN ARANG TEMPURUNG KELAPA BERUKURAN MESH

200 DAN HASIL SHAKER MILL

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I

pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh:

NESYA DERA NIM : D200140175

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS

TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH

vi MOTTO

Kesabaran tidak ada batasnya, karena Allah memerintahkan hambaNya untuk bersabar dan menguatkan kesabaran kita. Sabar juga akan membawa

keberuntungan

(Qs. Al Imran: 200)

“Kebanggaan kita yang terbesar adalah bukan tidak pernah gagal, tetapi bangkit kembali setiap kali

kita jatuh"

(Confusius)

“Kesuksesan bukan tentang seberapa banyak uang yang kamu hasilkan, tapi seberapa besar kamu bisa membawa perubahan untuk hidup orang lain”

(Michelle Obama)

“Rahasia keberhasilan adalah kerja keras dan belajar dari kegagalan”

vii

STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS CARBURIZING PADAT DENGAN ARANG TEMPURUNG KELAPA BERUKURAN MESH 200 DAN HASIL

SHAKER MILL

Nesya Dera, Supriyono

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

ABSTRAK

Proses pengarbonan (carburizing) merupakan proses thermo-chemical

yang dilakukan dengan cara memanaskan spesimen pada suhu austenitnya dalam ruang yang mengandung karbon. Pengarbonan ini bertujuan untuk menaikkan kadar karbon pada lapisan permukaan baja sehingga diperoleh baja yang memiliki permukaan keras. Dalam penelitian ini bahan yang digunakan untuk carburizing adalah baja karbon rendah, arang tempurung kelapa yang diayak mesh 200 dan arang tempurung kelapa yang sudah di nanopartikel. Alat yang digunakan untuk pembuatan nanopartikel adalah modifikasi shaker mils dengan kecepatan motor 900 Rpm, selama 3 juta siklus dengan ukuran penumbuk bola baja yaitu berukuran 5/32 inchi. Dari pengujian ini selanjutnya baja karbon di campurkan dengan arang tempurung kelapa nanopartikel kemudian di masukan ke dalam furnace untuk proses carburizing pada material dengan suhu 900° C dengan holding time 2 jam. Pengujian struktur mikro bertujuan untuk mengetahui kumpulan fasa-fasa yang dimiliki baja karbon setelah proses carburizing. Pengujian kekerasan bertujuan untuk mengetahui kekerasan material tersebut.

viii

STUDY OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF SOLID CARBURIS WITH MESH 200 COCONUT SHELL CHARCOAL AND

SHAKER MILL

Nesya Dera, Supriyono

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

ABSTRACT

The carbonizing process (carburizing) is a thermochemical process carried out by heating the specimen at its austenitic temperature in a chamber containing carbon. This carbonization aims to increase the carbon content in the surface layer of steel so that the steel has a hard surface. In this research, the materials used for carburizing are low carbon steel, 200 mesh sifted coconut shell charcoal and nanoparticles which have been shelled. The tool used for making nanoparticles is a modification of the shaker mils with a motor speed of 900 Rpm, for 3 million cycles with the size of a steel ball pounder that is 5/32 inches in size. From this test the carbon steel is then mixed with nanoparticle coconut shell charcoal then put into the furnace for carburizing the material with a temperature of 900 ° C with a holding time of 2 hours. Microstructure testing aims to determine the collection of phases owned by carbon steel after the carburizing process. Hardness testing aims to determine the hardness of the material.

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb

Segala puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan Hidayahnya sehingga penulis mampu menyelesaikanTugas Akhir ini dengan baik.

Tugas Akhir yang berjudul “STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS

CARBURIZING PADAT DENGAN ARANG TEMPURUNG KELAPA BERUKURAN MESH 200 DAN HASIL SHAKER MILL” disusun untuk memenuhi persyaratan Sidang Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhamadiyah Surakarta.

Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada:

1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono M.T, Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Subroto, M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Joko Sedyono, S.T,M.T. selaku Pembimbing Akademik yang telah banyak membimbing saya selama berada di Universitas Muhammadiyah Surakarta.

4. Bapak Dr. Supriyono selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

x

6. Ibu tercinta yang senantiasa selalu mencintai, memberikan dukungan dan mendo’akan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

7. Bapak tercinta yang telah memberikan do’a dan dukungan baik moril maupun materil dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

8. Teman - teman Teknik Mesin angkatan 2014 yang sudah banyak membantu saya dan mendukung saya dalam perkuliahan selama di Universitas Muhammadiyah Surakarta.

9. Teman seperjuangan mahasiswa bimbingan Dr. Supriyono yang sudah banyak membantu saya dalam menyelsaikan Tugas Akhir ini.

10. Teman - teman Kos Mustika 2 yang telah mendukung saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Akhir kata, penulis mohon maaf sebelum dan sesudahnya, jika sekiranya terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasan – keterbatasan antara lain waktu, dana, literature yang ada dan pengetahuan yang penulis miliki. Harapan penulis semoga laporan ini bermanfaat untuk pembaca.

Tugas Akhir ini semoga dapat bermanfaat khususnya bagi penulis dan pihak lain yang membutuhkan, Aamin ya Robbaal alamin.

Wassalamu’alaikum. Wr. Wb.

Surakarta, November 2019

xi DAFTAR ISI

Halaman Judul ... i

Halaman Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ... ii

Halaman Persetujuan ... iii

Halaman Pengesahan ... iv

Lembar Soal Tugas Akhir ... v

Halaman Motto ... vi

Abstrak ... vii

Kata Pengantar ... ix

Daftar Isi ... xi

Daftar Gambar ... xiv

Daftar Notasi Simbol ... xvii

Daftar Tabel ... xviii

Daftar Lampiran ... xix

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Perumusan Masalah... 2

1.3 Batasan Masalah ... 3

xii

1.5 Manfaat Penelitian ... 4

BAB II DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka ... 6 2.2 Landasan Teori ... 7 2.2.1 Baja ... 7 2.2.2 Carburizing ... 9 2.2.3 Tumbukan ... 10 2.2.4 Mesh ... 12

2.2.5 Diagram Fase Fe-C ... 13

2.2.6 Struktur Mikro ... 19

2.2.7 Kekerasan Vikers ... 20

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Diagram Alir ... 22

3.2 Alat dan Bahan ... 23

3.2.1 Bahan ... 23

3.2.2 Alat ... 24

3.3 Proses Pembuatan Bahan Uji ... 29

3.4 Langkah Pengujian ... 30

xiii

3.5.1 Pengamatan Struktur Mikro ... 31

3.5.2 Pengamatan Kekerasan Vikers ... 31

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Komposisi Kimia Baja Karbon Rendah ... 33

4.1.2 Pembahasan Pengujian Komposisi Kimia ... 33

4.2 Pembahasan Pengujian Struktur Mikro ... 34

4.2.1 Pengujian Struktur Mikro Raw Material ... 34

4.2.2 Pengujian Struktur Mikro Baja Karbon Mesh 200 ... 34

4.2.3 Pengujian Struktur Mikro Dengan Proses Shaker Mill ... 37

4.3 Pembahasan Pengujian Kekerasan ... 39

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 43

5.2 Saran ... 44

DAFTAR PUSTAKA ... 45

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Fasa Fe-C ... 14

Gambar 2.2 Struktur Mikro Baja Karbon Ultra Rendah Seluruhnya Ferrite 15 Gambar 2.3 Struktur mikro baja atau besi pada fasa austenite ... 16

Gambar 2.4 Struktur Mikro Baja atau Besi Pada Fasa Sementit ... 17

Gambar 2.5 Struktur Mikro Besi Pada Fasa Perlit ... 18

Gambar 2.6 Struktur Mikro Besi Pada Fasa Martensit ... 19

Gambar 2.7 Uji Kekerasan Vickers ... 20

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 22

Gambar 3.2 Arang Tempurung Kelapa ... 23

Gambar 3.3 Bola Baja 5/32 inchi ... 23

Gambar 3.4 Baja Karbon ... 24

Gambar 3.5 Penumbuk ... 24

Gambar 3.6 Ayakan Mesh 200 ... 25

Gambar 3.7 Shaker Mill ... 25

Gambar 3.8 Tabung Uji ... 25

Gambar 3.9 Botol Plastik ... 26

xv Gambar 3.11 Furnace ... 27 Gambar 3.12 Resin ... 27 Gambar 3.13 Gerinda ... 27 Gambar 3.14 Amplas ... 28 Gambar 3.15 Autosol ... 28

Gambar 3.2 Arang Tempurung Kelapa ... 29

Gambar 3.17 Hasil Arang Tempurung Kelapa Setelah di Shaker Mill ... 30

Gambar 3.18 Alat Uji Struktur Mikro ... 31

Gambar 3.19 Alat Uji Kekerasan Vickers ... 32

Gambar 4.1 Struktur mikro Struktur Mikro Raw Material ... 34

Gambar 4.2 Struktur mikro baja karbon setelah di carburizing dengan pembesaran 100x pada bagian tepi hasil dari proses Mesh 200 ... 35

Gambar 4.3 Struktur mikro baja karbon setelah di carburizing dengan pembesaran 100x pada bagian transisi hasil dari proses Mesh 200... 35

Gambar 4.4 Struktur mikro baja karbon setelah di carburizing dengan pembesaran 100x pada bagian tengah hasil dari proses Mesh 200 ... 36

Gambar 4.5 Struktur mikro baja karbon setelah di carburizing dengan pembesaran 100x pada bagian tepi hasil dari proses Shaker Mill ... 37

Gambar 4.6 Struktur mikro baja karbon setelah di carburizing dengan pembesaran 100x pada bagian transisi hasil dari proses Shaker Mill ... 38

xvi

Gambar 4.7 Struktur mikro baja karbon setelah di carburizing dengan pembesaran 100x pada bagian tengah hasil dari proses Shaker Mill ... 38

Gambar 4.8 Grafik perbandingan kekerasan vickers Raw Material, arang

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan Ukuran Mesh ... 13

Tabel 4.1 Komposisi kimia baja karbon rendah ... 33

Tabel 4.2 Nilai Kekerasan Raw Material ... 39

Tabel 4.3 Nilai Kekerasan Baja Karbon Mesh 200 ... 40

xviii DAFTAR NOTASI Simbol Keterangan Fe Besi C Karbon Si Silikon Mn Mangan P Fosforus S Belerang Cr Kromium Mo Molibdenum Ni Nikel Al Alumunium Co Kobalt Cu Tembaga Nb Niobium Ti Titanium V Vinadium W Wolfram Pb Timbal L Liquid (γ- Fe) Austenite (α-Fe) Ferrite Fe3C Cementit δ Delta iron F Beban tekan

𝛳 Sudut puncak piramida

xix

DAFTAR LAMPIRAN

1.Lampiran Kartu Revisi Ujian Tugas Akhir ... 48

2.Lampiran Komposisi Kimia ... 49