i
TUGAS AKHIR
PENGARUH HEAT TREAMENT (QUENCHING, AGING,
ANNEALING) TERHADAP PERUBAHAN SIFAT FISIS DAN
MEKANIS POROS RODA GIGI REDUSER TYPE CCM, CEA,
TKB
Diajukan Untuk Memenihi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta
Disusun oleh :
ROHMAN RHIFAI
NIM : D.200.05.0011
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dengan judul :
PENGARUH HEAT TREATMENT (QUENCHING, AGING, ANNEALING)
TERHADAP PERUBAHAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS POROS RODA
GIGI REDUSER TYPE CCM, CEA, TKB
Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana
S1 pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi
dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan/atau pernah dipakai untuk
mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah
Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya
saya cantumkan dimana mestinya.
Surakarta, Februari 2011
Yang menyatakan
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir berjudul “PENGARUH HEAT TREATMENT (QUENCHING,
AGING, ANNEALING) TERHADAP PERUBAHAN SIFAT FISIS DAN
MEKANIS POROS RODA GIGI REDUSER TYPE CCM, CEA, TKB”, telah
disetujui pembimbing dan diterima untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Dipersiapkan oleh:
Nama : Rohman Rhifai
NIM : D.200.05.0011
Disetujui pada
Hari :
Tanggal :
Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping
iv
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir berjudul “PENGARUH HEAT TREATMENT (QUENCHING,
AGING, ANNEALING) TERHADAP PERUBAHAN SIFAT FISIS DAN
MEKANIS POROS RODA GIGI REDUSER TYPE CCM, CEA, TKB”, telah
dipertahankan dihadapan Tim Penguji Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta dan diterima untuk
memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Dipersiapkan oleh :
Nama : Rohman Rhifai
NIM : D.200.05.0011
Disetujui pada
Hari :
Tanggal :
Tim Penguji :
Ketua : Ir. Bibit Sugito, MT (...)
Anggota 1 : Ir. H. Masyrukan, MT (...)
Anggota 2 : Dr. Supriyono (...)
Dekan Ketua Jurusan
vi
LEMBAR MOTTO
“ Jadikanlah sabar dan sholat itu sebagai penolongmu. Dan
sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali orang-orang
yang khusyu “
(QS : Al Baqarah : 45)
“ Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila
kamu telah salesai (dari suatu urusan), kerjakanlah dengan
sungguh-sungguh (urusan) yang lain dan hanya kepada Tuhanmulah
hendaknya kamu berharap “
(QS : Al Insyiqaaq : 6 - 8)
“ Barang siapa diuji, lalu bersabar, diberi lalu bersyukur, didzalimi lalu
memaafkan dan berbuat dzalim lalu istighfar, maka keselamatan dan
merekalah orang-orang yang memperoleh hidayah “
vii ABSTRAKSI
Untuk meningkatkan kekuatan mekanis poros roda gigi dilakukan proses heat treatment. Tujuan penelitian tentang pengaruh heat treatment (quenching, aging dan annealing) pada poros roda gigi reduser ini untuk mengetauhi komposisi bahan, struktur mikro dan kekerasan pada pada poros roda gigi reduser type CCM, CEA dan TKB.
Bahan yang dipakai pada penelitian ini berupa poros pinion dan poros roda gigi cacing reduser type CCM, CEA dan TKB. Pada spesimen dilakukan proses heat treatment dengan memanaskan spesimen pada elektri trance (tungku) pada suhu 950° C selama 1 jam, lalu di quenching dengan air, setelah itu spesimen yang lain di aging dalam suhu kamar dan dibiarkan selama 24 jam dan setelah itu di annealing dengan cara didinginkan secara alami dengan media angin selama 24 jam. Pengujian yang dilakukan antara lain uji komposisi kimia, struktur mikro dan kekerasan.
Dari uji komposisi kimia diketauhi bahan poros pinion dan poros roda gigi cacing type CCM, CEA dan TKB adalah baja mangan (Mn), dimana
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Syukur alhamdullilah, penulis panjatkan puji syukur kehadirat Allah
SWT atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan penelitian ini dapat
terselesaikan.
Tugas akhir berjudul “Pengaruh Heat Treatment (Quenching, Aging, Annealing) Terhadap Perubahan Sifat Fisis dan Mekanis Poros Roda Gigi
Reduser Type CCM, CEA, TKB ″, dapat terselesaikan atas dukungan pihak.
Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segalah ketulusan dan
keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan
sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT, sebagai Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
3. Bapak Ir. Bibit Sugito, MT; selaku Dosen Pembimbing satu, yang telah
memberikan arahan-arahan dan saran disela-sela kesibukannya.
4. Bapak Ir. H. Masyrukan, MT, selaku Dosen Pembimbing kedua yang
ix
5. Bapak Ir. Subroto, MT, selaku Dosen Pembimbing Akademik yang
telah memberikan bimbingan dan arahan semasa kuliah.
6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang tak bisa disebut satu-persatu, yang
telah membekali ilmu yang yang berguna bagi penulis untuk
menyongsong masa depan.
7. Para Staf Tata Usaha, Laboratorium, dan Perpustakaan Teknik Mesin
yang banyak membantu dalam pencarian referensi penelitian dan
administrasi.
8. Bapak & Ibu beserta Adikku yang selalu berdo’a dengan ketulusan
jiwanya dan selalu memberi dukungan moral dan materialnya.
9. Meyliana Sinta Ardita Maharani, Yudi Agus Sarwanto, seseorang yang
selalu memberi inspirasi dan semangat untuk menyelesaikan tugas
akhirku.
10. Kelompok Tugas Akhirku, Agung Idra Wicaksono dan Wawan terima
kasih atas kerja samanya.
11. Temen-temen di Fakultas Teknik terkhusus untuk temen-temen Teknik
Mesin angkatan 2005 yang selalu kompak, terima kasih atas
x
Tugas akhir ini semoga dapat bermanfaat meskipun masih terdapat
kekurangan, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dan
pembaca akan penulis terima dengan senang hati.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Februari 2011
xi DAFTAR ISI
Hal
Halaman Judul ... i
Pernyataan Keaslian Skripsi ... ii
Halaman Persetujuan ... iii
Halaman Pengesahan ... iv
Lembar Soal Tugas Akhir ... v
xii
1.5. Manfaat Penelitian ... 4
1.6. Metodologi Penelitian ... 5
1.7. Sistematika Penulisan ... 6
BAB II. DASAR TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka ... .8
2.2. Landasan Teori ... .9
2.2.1. Klasifisikasi Baja ... 9
2.2.2. Fasa-fasa yang Terjadi Pada Baja ... 16
2.2.3. Pengaruh Unsur Pada Baja ... 18
2.2.4. Diagram Fasa Fe - C... 21
2.2.5. Diagram Fasa Fe - Mn ... 23
2.2.6. Digram CCT ... 24
2.2.7. Diagram TTT ... 25
2.2.8. Heat Treatment ... 26
2.2.9. Sifat Mekanik Bahan ... 29
2.2.10. Sifat Fisis Bahan ... 31
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 32
3.2. Bahan dan Alat Penelitian ... 33
xiii
3.2.2. Alat Penelitian ... 34
3.2.3. Spesimen ... 36
3.3. Instalasi Pengujian ... 37
3.3.1. Alat untuk Perlakuan Panas ... 37
3.3.2. Alat Uji Komposisi Kimia ... 39
3.3.3. Alat Uji Struktur Mikro ... 40
3.3.4. Alat Uji Kekerasan ... 41
3.4. Sampel ... 43
3.4.1. Sampel Pengujian Komposisi Kimia ... 43
3.4.2. Sampel Pengujian Struktur Mikro dan kekerasan 44 BAB IV. DATA DAN HASIL PENELITIAN 4.1. Data Hasil Uji Komposisi Kimia ... 46
Pembahasan ... 51
4.2. Data Penelitian Uji Struktur Mikro ... 52
Pembahasan ... 63
4.3. Data Hasil Uji Kekerasan ... 64
Pembahasan ... 78
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 81
xiv DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN-LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Diagram Fe-C... 22
Gambar 2.2. Diagram Fe-Mn ... 23
Gambar 2.3. Diagram (CCT) ... 24
Gambar 2.4. Diagram (TTT)... 26
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 31
Gambar 3.2. Poros Pinion dan Poros Roda Gigi Cacing Type CCM ... 32
Gambar 3.3. Poros Pinion dan Poros Roda Gigi Cacing Type CEA ... 33
Gambar 3.4. Poros Pinion dan Poros Roda Gigi Cacing Type TKB ... 33
Gambar 3.5. Gergaji Besi Tangan ... 33
Gambar 3.6. Gergaji Besi Mesin ... 34
Gambar 3.7. Tanur Elektrik ... 38
Gambar 3.8. Spectrometer ... 39
Gambar 3.9. Olympus metallurgical Mikroscope ... 39
Gambar 3.10. Viskers Hardness Tester ... 40
xv (Aging) dengan pengujian struktur mikro dan kekerasan .... 44
Gambar 3.15. Spesimen raw material dengan pengujian struktur mikro dan
xvi
Gambar 4.8. Poros pinion Type CEA dengan Perlakuan Panas Aging ... 55
Gambar 4.9. Poros pinion Type TKB dengan Perlakuan Panas Aging ... 55
Gambar 4.10. Poros pinion Type CCM dengan Perlakuan Panas Annealing
Gambar 4.13. Poros Roda Gigi Cacing Type CCM dengan Perlakuan Panas
Quenching ... 58
Gambar 4.14. Poros Roda Gigi Cacing Type CEA dengan Perlakuan Panas
Quenching ... 58
Gambar 4.15. Poros Roda Gigi Cacing Type TKB dengan Perlakuan Panas
Quenching ... 59
Gambar 4.16. Poros Roda Gigi Cacing Type CCM dengan Perlakuan Panas
Aging ... 59
Gambar 4.17. Poros Roda Gigi Cacing Type CEA dengan Perlakuan Panas
Aging ... 60
Gambar 4.18. Poros Roda Gigi Cacing Type TKB dengan Perlakuan Panas
Aging ... 60
Gambar 4.19. Poros Roda Gigi Cacing Type CCM dengan Perlakuan Panas
Annealing ... 61
Gambar 4.20. Poros Roda Gigi Cacing Type CEA dengan Perlakuan Panas
xvii
Tabel 4.1. Komposisi poros pinion Type CCM ... 45
Tabel 4.2. Komposisi poros pinion Type CEA ... 46
Tabel 4.3. Komposisi poros pinion Type TKB ... 47
Tabel 4.4. Komposisi poros roda gigi cacing Type CCM ... 48
Tabel 4.5. Komposisi poros roda gigi cacing Type CEA ... 49
Tabel 4.6. Komposisi poros roda gigi cacing Type TKB ... 50
Tabel 4.7. Kekerasan Vikers dengan perlakuan panas Quenching pada poros pinion Type CCM ... 64
Tabel 4.8. Kekerasan Vikers dengan perlakuan panas Quenching pada poros pinion Type CEA ... 64
Tabel 4.9. Kekerasan Vikers dengan perlakuan panas Quenching pada poros pinion Type TKB ... 65
xviii
Tabel 4.11. Kekerasan Vikers dengan perlakuan panas Aging pada poros pinion Type CEA ... 66
Tabel 4.12. Kekerasan Vikers dengan perlakuan panas Aging pada poros pinion Type TKB ... 67
Tabel 4.13. Kekerasan Vikers dengan perlakuan panas Annealing pada poros pinion Type CCM ... 68
Tabel 4.14. Kekerasan Vikers dengan perlakuan panas Annealing pada poros pinion Type CEA ... 68
Tabel 4.15. Kekerasan Vikers dengan perlakuan panas Annealing pada poros pinion Type TKB ... 69
Tabel 4.16. Kekerasan Vikers raw material pada poros roda gigi cacing Type CCM (Agung Indra W) ... 70
Tabel 4.17. Kekerasan Vikers prlakuan panas heat treatment Quenching pada poros roda gigi cacing Type CCM ... 70
Tabel 4.18. Kekerasan Vikers prlakuan panas heat treatment Aging pada poros roda gigi cacing Type CCM ... 71
Tabel 4.19. Kekerasan Vikers prlakuan panas heat treatment Annealing pada poros roda gigi cacing Type CCM ... 71
Tabel 4.20. Kekerasan Vikers raw material pada poros roda gigi cacing Type CEA (Agung Indra W) ... 72
Tabel 4.21. Kekerasan Vikers prlakuan panas heat treatment Quenching pada poros roda gigi cacing Type CEA ... 73
xix
Tabel 4.23. Kekerasan Vikers prlakuan panas heat treatment Annealing pada poros roda gigi cacing Type CEA ... 74
Tabel 4.24. Kekerasan Vikers raw material pada poros roda gigi cacing Type TKB (Agung Indra W) ... 75
Tabel 4.25. Kekerasan Vikers prlakuan panas heat treatment Quenching pada poros roda gigi cacing Type TKB ... 75
Tabel 4.26. Kekerasan Vikers prlakuan panas heat treatment Aging pada poros roda gigi cacing Type TKB ... 76
Tabel 4.27. Kekerasan Vikers prlakuan panas heat treatment Annealing pada poros roda gigi cacing Type TKB ... 76
DAFTAR SIMBOL
HV = Nilai kekerasan Hardness Vickers
P = Beban yang menekan
D = Diameter penetrator
d = Diameter injakan penetrator
HVN = Nilai kekerasan rata-rata Hardness Vickers
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1. Histogram perbandingan pengaruh Heat Treatment (Quenching) pada poros pinion Type CCM, CEA dan TKB terhadap uji
xx
Grafik 4.2. Histogram perbandingan pengaruh Heat Treatment (Aging) pada poros pinion Type CCM, CEA dan TKB terhadap uji kekerasan
... 67
Grafik 4.3. Histogram perbandingan pengaruh Heat Treatment (Quenching) pada poros pinion Type CCM, CEA dan TKB terhadap uji
kekerasan ... 65
Grafik 4.4. Histogram perbandingan pengaruh Raw material dan Heat
Treatment pada poros roda gigi cacing Type CCM terhadap uji
kekerasan ... 72
Grafik 4.5. Histogram perbandingan pengaruh Raw material dan Heat
Treatment pada poros roda gigi cacing Type CEA terhadap uji
kekerasan ... 74
Grafik 4.6. Histogram perbandingan pengaruh Raw material dan Heat
Treatment pada poros roda gigi cacing Type TKB terhadap uji
xxi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Data Hasil Pengujian Komposisi Kimia di Lab. S1, T. Mesin
UGM.
Lampiran 2 Data Hasil Pengujian Struktur Mikro di Lab. D3, T. Mesin UGM.
Lampiran 3 Data Hasil Pengujian Kekerasan Vikers di Lab. S1, T. Mesin UGM dan perhitungan uji kekerasan.
