19 BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian
20
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 3.2. Tempat dan Waktu Penelitian
3.2.1 Tempat Penelitian
a. Pembuatan alat dc casting skala lab
Pembuatan alat DC casting skala laboratorium dibuat di Workshop Teknik Mesin Institut Teknologi Sumatera.
b. Pengecoran
Pengecoran billet aluminium dilakukan di Workshop Teknik Mesin Institut Teknologi Sumatera.
21 c. Preparasi Material
Preparasi material dilakukan di Laboratorium Manufaktur Institut Teknologi Sumatera.
d. Pengujian struktur mikro dan uji kekerasan.
Pengujian struktur mikro dan pengujian kekerasan dilakukan di Laboratorium Rekayasa Material Institut Teknologi Sumatera.
3.2.2 Waktu Penelitian
Penelitian tugas akhir ini dilaksanakan selama ± 5 bulan dimulai sejak bulan Februari 2021 hingga bulan Juni 2021, untuk timeline pelaksanaan dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 3.1 Timeline Penelitian
No Kegiatan Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul
1 Perumusan Masalah 2 Studi Literatur
3 Desain dan Pembuatan Alat DC Casting 4 Pengecoran Billet
5 Pengujian dan Analisis
6 Pembahasan dan Sidang Akhir
3.3. Alat dan Bahan Penelitian
Penelitian tugas akhir ini terbagi menjadi beberapa tahap, yaitu:
3.3.1 Tahap Pengecoran
22 a. Alat
Thermogun penulis gunakan untuk mengukur temperatur peleburan dan temperatur penuangan. Thermogun yang digunakan merk Benetech tipe infrared.
Gambar 3.2 Thermogun
Furnace yang penulis gunakan merupakan furnace yang terbuat dari bahan semen anti panas dan dapat digunakan menggunakan dua bahan bakar yaitu briket dan gas atau dapat dikombinasikan keduanya.
Gambar 3.3 Furnace
23
Alat DC Casting yang digunakan merupakan alat DC Casting skala Laboratorium dengan sistem kerja menggunakan stepper motor.
Gambar 3.4 Alat DC Casting
Pompa penulis gunakan untuk mengalirkan air kedalam hot top sebagai pendingin billet.
Gambar 3.5 Pompa Air
Torch dan tabung gas penulis gunakan untuk sistem pembakaran pada furnace.
Gambar 3.6 Tabung Gas dan Torch
24
Krusibel yang digunakan terbuat dari pipa besi 3 inch dengan ketebalan 5 mm dan pengait yang digunakan menggunakan baja beton (reinforcing bar).
Gambar 3.7 Krusibel dan Pengait b. Bahan
Kampas rem penulis gunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan billet. Sebelum dilakukan peleburan kampas rem terlebih dahulu dibersihkan dari kotoran serta komposit dan logam lainnya yang dapat mengganggu proses pengecoran.
Gambar 3.8 Kampas Rem Sepeda Motor
25
3.3.2 Persiapan Material (Material Preparation) a. Alat
Gergaji besi penulis gunakan untuk memotong billet menjadi spesimen berbentuk plat.
Gambar 3.9 Gergaji Besi
Mesin milling penulis gunakan untuk meratakan permukaan plat yang telah dipotong, untuk menghindari perubahan fasa proses milling dilakukan secara hati-hati.
Gambar 3.10 Mesin Milling
26
Kertas amplas penulis gunakan untuk menghaluskan permukaan spesimen, kertas amplas yang digunakan memiliki nilai kekesaran 80,120,180,800,1000,1200,1500 dan 2000.
Gambar 3.11 Kertas Amplas 80, 120, 180, 800, 1000, 1200, 1500 dan 2000
b. Bahan
Spesimen yang digunakan setelah proses pengamplasan dan menunggu proses etsa.
Gambar 3.12 Spesimen Aluminium
27
Larutan etsa yang digunakan merupakan larutan HF dengan larutan aquades.
Gambar 3.13 Larutan Etsa
3.3.3 Pengujian Struktur Mikro a. Alat
Trinocular Metalurgical Microscope yang penulis gunakan merk Carl Zeiss Tipe Axiovert A1 MAT, alat ini digunakan untuk mengamati struktur mikro pada spesimen.
Gambar 3.14 Trinocular Metalurgical Microscope [18]
28 b. Bahan
Spesimen yang digunakan setelah proses proses etsa dan siap dilakukan pengamatan.
Gambar 3.15 Spesimen Uji
3.3.4 Pengujian Kekerasan a. Alat
Alat uji kekerasan yang penulis gunakan merk Zwick Roel ZHU 250 models. Alat ini berfungsi untuk melakukan uji kekerasan dengan menggunakan indentor.
Gambar 3.16 Mesin Universal Hardness Tester Zwick Roel ZHU 250 models [19]
b. Bahan
Spesimen yang penulis gunakan merupakan spesimen yang sama pada uji struktur mikro.
29
Gambar 3.17 Spesimen Uji Kekerasan
3.4. Tahap Pengecoran
Adapun tahapan dalam pengecoran billet Aluminium menggunakan metode DC Casting sebagai berikut :
a. Membersihkan kampas rem bekas atau sisa potongan kemudian memasukkannya kedalam krusibel.
b. Memanaskan furnace kemudian melakukan peleburan logam kampas dengan variasi temperatur 670° C, 700° C, dan 730° C.
c. Mempersiapkan cetakan dan alat DC Casting dengan melakukan pengaturan kecepatan turun bottom table.
d. Melakukan penuangan sekaligus pendinginan langsung hasil coran.
e. Melakukan pengukuran pada saat temperatur di furnace, pada saat penuangan dan pada bottom side hot top.
f. Menurunkan bottom table hingga mencapai ketinggian billet >100 mm.
g. Melakukan pembongkaran billet dari cetakan.
3.5. Tahap Pengujian 3.5.1 Struktur Mikro
Adapun tahap pengujian struktur mikro pada billet Aluminium sebagai berikut :
a. Menghidupkan kabel plug ke listrik dan tekan tombol on . b. Meletakkan spesimen pada stage specimen.
c. Memfokuskan gambar dengan menggunakan lensa objektif dengan perbesaran terkecil.
30
d. Mengatur posisi lampu kondenser dan Atur unit lampu iluminasi secara benar.
e. Mengatur intensitas cahaya lampu seperlunya.
f. Memfokuskan posisi spesimen dengan lensa objektif secara tepat dengan memutar fine adjusting handle.
g. Untuk pengamatan saja tekan kedalam light-path changeover lever, sedangkan untuk memotret tarik keluar.
h. Dalam pengambilan gambar, memastikan tidak ada getaran yang terjadi pada saat itu.
3.5.2 Uji Kekerasan
Adapun tahapan uji kekerasan pada billet Aluminium sebagai berikut a. Menyiapkan permukaan benda kerja yakni dengan meratakan kedua
permukaan benda kerja menggunakan grinding polishing.
b. Menyiapkan perangkat komputer dan alat Universal Hardness Testing.
c. Menghidupkan PC, pastikan komputer siap.
d. Selanjutnya Menghidupkan alat Universal Hardness Testing.
e. Membuka aplikasi Zwick Roell HD Indentec ZHμ.HD-S.
f. Setelah terbuka memilih menu Option > Preferences.
g. Kemudian menyesuaikan jenis material dan metode Brinell (HBW) untuk penelitian ini menggunakan spesimen uji dengan pembebanan 10 kgf, perbesaran lens X10, menggunakan indentor brace dengan diameter 1 mm sedangkan untuk Vickers pembebanan yang digunakan 0.5 kgf.
h. Setelah spesimen, perangkat PC dan alat siap.
i. Meletakkan spesimen pada meja spesimen dan atur fokus dengan cara memutar meja specimen.
j. Setelah fokus, memilih menu Run > Free Test, tunggu 10 detik, dan hasil kekerasan muncul dan ulangi pengujian sampai tiga kali pada tiga tempat berbeda.
k. Menghitung kekerasan di masing-masing titik dengan persamaan (1), kemudian ambil rata-ratanya.
31 3.6. Tahap Pengambilan Data
3.6.1 Pengambilan Data Struktur Mikro Billet Aluminium
Adapun data yang diambil pada pengujian berupa data visual struktur mikro billet data tersebut disajikan pada tabel 3.4 berikut ini :
Tabel 3.2 Data Struktur Mikro Billet
Titik Uji Data Pengamatan
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
3.6.2 Pengambilan Data Uji Kekerasan HVN
Adapun data yang diambil adalah data nilai kekerasan HVN, data tersebut disajikan pada tabel berikut ini :
Tabel 3.3 Data Uji Kekerasan Vickers Kode
Spesimen Fasa Percobaan Force,
kgf HVN
Spesimen 1 (670° C)
α-Al
1
0.5 2
3 Al-Si
dendrit
1
0.5 2
3
32 Si Primer
1 2 0.5 3
Spesimen 2 (700° C)
α-Al
1
0.5 2
3 Al-Si
dendrit
1
0.5 2
3 Si
Primer
1
0.5 2
3
Spesimen 3 (730° C)
α-Al
1
0.5 2
3 Al-Si
dendrit
1
0.5 2
3 Si
Primer
1
0.5 2
3
Tabel 3.4 Data Uji Kekerasan Brinell Kode
Spesimen Percobaan Force,
kgf BHN
Spesimen 1 (670° C)
1
10 2
3 Spesimen
2 (700° C)
1
10 2
3
33 Spesimen
3 (730° C)
1 2 10 3
3.6.3 Pengolahan Data
Berdasarkan data-data yang telah diperoleh langsung dari hasil pengujian struktur mikro dan kekerasan,. Maka, data-data tersebut selanjutnya akan dilakukan pengolahan data dengan menggunakan rumus-rumus yang sudah ditentukan sebelumnya, yaitu sebagai berikut :
a. Struktur mikro akan dibandingkan dengan hasil uji kekerasan karena semakin rapat struktur mikro Al-Si maka nilai kekerasan akan lebih tinggi.
b. Nilai kekerasan HVN didapatkan langsung dari alat Universal Hardness Test kemudian dihitung nilai rata-rata HVN dengan menggunakan persamaan (2.2), nilai kekerasan HBN didapatkan langsung dari alat Universal Hardness Test kemudian dihitung nilai rata-rata HVN dengan menggunakan persamaan (2.2)
Data-data yang telah diperoleh dan telah dilakukan perhitungan, maka akan disajikan dalam bentuk grafik dan tabel.
