Pengaruh Variasi Tekanan Kompaksi Terhadap Kekerasan Dan Struktur Mikro Pada Pembuatan Soft Magnetic Dari Serbuk Besi Cover

(1)

i

PENGARUH VARIASI TEKANAN KOMPAKSI TERHADAP

KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA PEMBUATAN

SOFT MAGNETIC

DARI SERBUK BESI

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh:

IVAN PRAWIRATAMA I1413019

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

(2)

ii

(3)

iii

(4)

iv

PENGARUH VARIASI TEKANAN KOMPAKSI TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA PEMBUATAN SOFT

MAGNETIK DARI SERBUK BESI Ivan Prawiratama

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Jalan Ir. Sutami no 36A, Surakarta 57126, Indonesia

E-mail :ivanprawiratama@ymail.com

Abstrak:

Saat ini banyak peralatan listrik yang menggunakan arus bolak-balik

dengan frekuensi tinggi. Soft magnetic merupakan pilihan yang tepat untuk

penggunaan pada arus bolak-balik atau frekuensi tinggi, karena soft magnetic bisa

mengalami magnetisasi dan dapat didemagnetisasi berulang kali dalam waktu

singkat. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh tekanan

kompaksi pada pembuatan soft magnetic dari serbuk besi.

Proses dimulai dengan pembuatan bahan serbuk menggunakan mesin frais

dan mesin ball milling sehingga dihasilkan serbuk besi ukuran mesh 100,

selanjutnya serbuk diberi perlakuan panas pada suhu 600oC selama 1 jam. Serbuk

besi diberi pengikat resin epoxy dan dikompaksi dengan variasi tekanan 4, 5, 6 ton

selama 1 jam. Pengujian kekerasan menggunakan uji Vickers dan pengamatan

struktur mikro menggunakan pengamatan SEM (scanning electron microscopy).

Hasil menunjukkan bahwa tekanan kompaksi 6 ton memiliki nilai

kekerasan tertinggi sebesar 41,22 VHN dan menghasilkan nilai porositas terendah

sebesar 18%. Nilai kekerasan meningkat dan porositas berkurang seiring

bertambahnya tekanan kompaksi. Adanya perlakuan panas dapat meningkatkan

sifat kemagnetan suatu material.

Kata kunci: Soft Magnetic, Serbuk besi, SEM, Kekerasan Vickers, Porositas

(5)

v

The Effect of Compact Pressure Variation Towards The Hardness and The

Microstructure in The Softmagnetic Metallurgy of Iron Powder

Ivan Prawiratama

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Jalan Ir. Sutami no 36A, Surakarta 57126, Indonesia

E-mail :ivanprawiratama@ymail.com

Abstract

Nowadays, a lot of electrical equipments use the alternating current with

high frequency. Soft magnetic is the right choice to use in alternating current or

high frequency, because it can repeatedly be magnetized and demagnetized in a

short time. This study aims to determined the effect of compact pressure in the soft

magnetic of iron powder.

The metallurgy process begun with the fabrication of the powder using a

frais machine and ball milling thus produced iron powder of 100 mesh size, then

the powder was heated up to 600oC for an hour. The iron powder was laced by

epoxy resin and compacted with a pressure variation 4, 5, 6 tons for an hour. The

hardness value used vickers test machine and microstructure observation by SEM

(scanning electron microscopy).

The results show that the 6-ton of compact pressure has the highest

hardness value of 41,22 VHN and produces the lowest porosity value of 18%.

Hardness value increases while the porosity value decreases by the increasing of

the compact pressure. The presence of the heat treatment can enhance the

magnetism of a material.

Keywords: Soft Magnetic, Iron Powder, SEM, Hardness Vickers test, Porosity

(6)

vi

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur dan kemuliaan hanya kepada Tuhan Yesus Kristus

atas segala limpahan kasih karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi yang berjudul “Pengaruh Variasi Tekanan Kompaksi terhadap Kekerasan

dan Struktur Mikro Pada Pembuatan Soft Magnetic dari Serbuk besi”. Tujuan

penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai

gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah

membantu dalam penelitian dan penulisan laporan tugas akhir ini, khususnya

kepada :

1. Ayah, Ibu, Kakak dan keluarga tercinta atas segala dukungan, doa dan

bimbingan sehingga penulis bisa menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak Prof. Muhammad Nizam, S.T., M.T., P.hD dan Bapak Dr. Miftahul

Anwar, S.Si., M.Eng selaku dosen pembimbing yang telah memberikan

arahan dan masukan selama penyusunan tugas akhir ini.

3. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, ST., MT selaku Ketua Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik UNS.

4. Bapak Teguh Triyono, ST.,M.Eng, Bapak Sukmaji Indro Cahyono, ST.,

M.Eng dan Bapak Dr. Joko Triyono, ST, MT, selaku dosen penguji.

5. Bapak D.Danardono, ST., MT., P.hD selaku dosen pembimbing akademik.

6. Semua dosen dan laboran Teknik Mesin FT UNS yang telah membuka

wacana keilmuan penulis.

7. Teman-teman tim skripsi soft magnetic Rino, Asep, Anta, Mas Hery dan

Mas Agus yang telah memberikan bantuan dalam menyelesaikan tugas

akhir ini.

8. Teman-teman seperjuangan S1 non regular angkatan 2013 Teknik Mesin

UNS yang telah memberikan dukungan dan motivasi dalam menyelesaikan

tugas akhir ini.

9. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas bantuan

dan dorongan semangat serta doanya. Terima kasih, semoga Tuhan

membalas budi baik anda semuanya.

(7)

vii

Penulis menyadari, bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak

kekurangan. Oleh karena itu, bila ada saran, koreksi dan kritik demi

kesempurnaan skripsi ini, akan penulis terima dengan ikhlas dan dengan ucapan

terima kasih.

Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini dapat

digunakan sebagaimana mestinya.

Surakarta, Mei 2016

Penulis

(8)

viii

BAB II. LANDASAN TEORI 2.1.Tinjauan Pustaka ... 4

2.2.Dasar Teori ... 7

2.2.1. Magnet ... 7

2.2.1.1 Pengertian Magnet……….. 7

2.2.1.2 Medan Magnet……… 8

2.2.1.3 Bahan Magnetik……….. 8

2.2.1.4 Magnet Keras dan Lunak……… 9

2.2.2. Metode Pembuatan Magnet ... 11

2.2.2.1 Proses Metalurgi Serbuk………. 12

2.2.2.2 Pencampuran Bahan Serbuk………... 13

2.2.2.3 Kompaksi………... 14

2.2.2.4 Proses Annealing……… 15

(9)

ix

2.2.2.5 Komposit……… 16

2.2.3. Karakteristik Sifat Mekanik ... 17

2.2.3.1 Uji Kekerasan (Vickers Hardness Test)………….. 17

2.2.3.2 Pengujian Densitas……….. 18

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1.Tempat Penelitian ... 20

3.2.Alat dan Bahan ... 20

3.3.Prosedur Penelitian ... 21

3.4.Diagram Alir Penelitian ... 24

3.5.Tabel Pengolahan Data………. 25

3.6.Indikator Keberhasilan………. 25

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1.Pengujian Densitas ... 27

4.2.Perhitungan Porositas ... 28

4.3.Hasil Pengamatan Struktur Mikro ... 29

4.4.Pengujian Kekerasan Vickers………... 37

(10)

x

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Sifat Magnet Lunak ... 11

Tabel 3.5. Tabel Pengolahan Data ... 23

(11)

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Kurva Histerisis ... 10

Gambar 2.2. Proses Kompaksi ... 14

Gambar 2.3. Skema Pengujian Densitas……….. 18

Gambar 4.1. Spesimen Soft Magnetic dan laminated ... 24

Gambar 4.2. Grafik Pengaruh Kompaksi Terhadap Densitas ... 25

Gambar 4.3. Grafik Pengaruh Kompaksi Terhadap Porositas ………….…….. 27

Gambar 4.4. Perbandingan Foto Makro ... 28

Gambar 4.5. Foto SEM Untuk Porositas Tekanan 4 Ton ... 29

Gambar 4.6. Foto SEM Untuk Porositas Tekanan 5 Ton ... 30

Gambar 4.7. Foto SEM Untuk Porositas Tekanan 6 Ton. ... 30

Gambar 4.8. Foto SEM Bagian Interface. ... 32

Gambar 4.9. Hasil SEM EDS ... 33

Gambar 4.10 Diagram Fasa Fe-C... 34

Gambar 4.11 Grafik Pengaruh Kompaksi Terhadap Kekerasan ... 36