Studi Sifat Fisis Dan Mekanis Karbonisasi Padat Dengan Arang Daun Bambu Berukuran 200 Mesh Dan Arang Hasil Shakermill

i

TUGAS AKHIR

STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS KARBONISASI PADAT

DENGAN ARANG DAUN BAMBU BERUKURAN 200 MESH

DAN ARANG HASIL SHAKERMILL

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Disusun Oleh:

FAJAR RHAMADHANI

NIM : D200140258

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2019

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)

“Barang siapa yang keluar mencari ilmu maka dia berada dijalan Allah” (HR. Turmudzi)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan penuh harap ridho Allah SWT, teriring perasaan syukur dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi, setelah melewati berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal lelah, Saya persembahkan Tugas Akhir ini kepada:

➢ Bapak, Almh.Ibu dan seluruh Keluarga tercinta yang dengan segala kasih sayang, kesabaran, keikhlasan dan pengorbanannya senantiasa membimbing dan mendo’akanku.

➢ Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2014 yang selalu menyemangati dan hadir seperti Keluarga.

➢ Teman seperjuangan mahasiswa bimbingan Ir. H. Supriyono,ST, MT, Ph.D yang selalu saling membantu dan berjuang bersama.

➢ Dosen Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah membimbing saya di dalam perkuliahan.

➢ Bapak Muh. Alfatih Hendrawan,ST,MT selaku Pembimbing Akademik. Saya berterimakasih atas pengarahan dan bimbingannya yang telah banyak saya terima selama berada di Universitas Muhammadiyah Surakarta.

➢ Bapak Ir. H. Supriyono,ST, MT, Ph.D selaku Pembimbing Utama Tugas Akhir. Saya berterimakasih atas pengarahan dan bimbingannya yang telah banyak Saya terima selama berada di Universitas Muhammadiyah Surakarta.

viii

STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS KARBONISASI PADAT

DENGAN ARANG DAUN BAMBU BERUKURAN 200 MESH

DAN ARANG HASIL SHAKERMILL

Fajar Rhamadhani, Dr. Supriyono

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani PabelanTromol Pos I Pabelan, Kartasura

Email: masfajargimblih@gmail.com

ABSTRAK

Baja karbon rendah adalah baja yang memiliki kandungan karbon < 0,3 persen. Proses carburizing bertujuan untuk penambahan unsur karbon dan perubahan sifat pada logam. Dalam penelitian ini bahan yang digunakan untuk pembuatan arang berasal dari daun bamb. Arang daun bamboo adalah suatu produk yang diperoleh dari pembakaran tidak sempurna terhadap daun bambu. Penelitian ini menggunakan alat shakermil untuk melakukan proses High Energi Ball Milling (HEBM). Alat ini dimodifikasi sehingga bola baja saling bertumbukan dengan arang, dengan kecepatan 900 Rpm selama 3 juta siklus, dengan ukuran bola baja ¼ inchi. Dari pengujian ini selanjutnya baja karbon diuji dalam pengujian struktur mikro dan kekerasan vikers. Pengujian struktur mikro bertujuan untuk mengetahui fase yang terdapat pada permukaan baja karbon sebelum dan sesudah dilapisi arang daun bambu. Pada pengujian kekerasan vikers yang dilakukan pada baja karbon bertujuan untuk mengetahui nilai kekerasan setelah dilapisi arang daun bambu. Kata kunci : Baja karbon rendah, Carburizing, struktur mikro, Vikers.

ix

STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS KARBONISASI PADAT

DENGAN ARANG DAUN BAMBU BERUKURAN 200 MESH

DAN ARANG HASIL SHAKERMILL

Fajar Rhamadhani, Dr. Supriyono

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Pabelan Tromol Pos I Pabelan, Kartasura

Email: masfajargimblih@gmail.com ABSTRACT

Low carbon steel is steel that has a carbon content of <0.3 percent. The carburizing process aims to add carbon elements and changes the properties of metals. In this study the material used for the manufacture of charcoal comes from the leaves of bamb. Bamboo leaf charcoal is a product obtained from incomplete combustion of bamboo leaves. This study uses shakermill tools to process the High Energy Ball Milling (HEBM). This tool was modified so that steel balls collided with each other with charcoal, with a speed of 900 Rpm for 3 million cycles, with the size of an ¼ inch steel ball. From this test, carbon steel is then tested in microstructure testing and vapor hardness. Microstructure testing aims to determine the phase found on the surface of carbon steel before and after coated with bamboo charcoal. In testing the hardness of carbon carried out on carbon steel aims to determine the value of hardness after coated with bamboo leaf charcoal.

x

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

KARBONISASI PADAT DENGAN ARANG DAUN BAMBU

BERUKURAN 200 MESH DAN ARANG HASIL SHAKERMILL

”

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 MT, Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

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

3. Bapak Muh. Alfatih Hendrawan,ST,MT selaku Pembimbing Akademik yang telah banyak membimbing saya selama berada di Universitas Muhammadiyah Surakarta.

4. Bapak Ir. Supriyono, MT, Ph.D selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

xi

6. Almh.Ibu tercinta yang senantiasa selalu mencintai, memberikan dukungan dan mendo’akan semasa hidupnya,hingga penulis dapat menyelesaikan studi.

7. Bapak tercinta yang telah memberikan do’a dan dukungan baik moril maupun materil dalam menyelesaikanTugas 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 Ir. H. Supriyono, MT, Ph.D yang sudah banyak membantu saya dalam menyelsaikan 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, Juli 2019

xii 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

Halaman Persembahan ... vii

Abstrak ... viii

Kata Pengantar ... x

Daftar Isi ... xii

Daftar Gambar ... xv

Daftar Tabel ... xvi

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan Penelitian ... 3

1.5 Manfaat Penelitian ... 3

xiii BAB II DASAR TEORI

2.1 Tinjuan Pustaka ... 5

2.2 Landasan Teori ... 6

2.2.1 Baja ... 6

2.2.2 Tumbukan ... 7

2.2.3 Diagram Fasa Fe-C ... 8

2.2.4 Strukturmikro ... 13

2.2.5 Uji Kekerasan Vikers ... 16

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Diagram Alir ... 18

3.2 Bahan dan Alat ... 19

3.2.1 Bahan ... 19

3.2.2 Alat ... 21

3.3 Langkah-Langkah Pembuatan Bahan Penelitian ... 26

3.4 Langkah Penelitian ... 27

3.5 Teknik Analisa ... 27

3.5.1 Pengamatan Struktur Mikro ... 27

3.5.2 Pengamatan Kekerasan ... 28

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Pembahasan Pengujian Struktur Mikro ... 29

4.1.1 Pengujian Struktur Mikro Dengan Arang 200 Mesh ... 29

4.1.2 Pengujian Struktur Mikro Dengan Arang Hasil Shakermill 31 4.2 Pembahasan Pengujian Kekerasan Vikers ... 33

xiv BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 36 5.2 Saran ... 37 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Fasa Fe-C ... 9

Gambar 2.2 Struktur Mikro Baja Karbon Ultra Rendah Seluruhnya Ferrite 10 Gambar 2.3 Uji Kekerasan Vikers ... 16

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 18

Gambar 3.2 Baja karbon rendah ... 19

Gambar 3.3 Serbuk arang daun bambu ... 19

Gambar 3.4 Resin... 20

Gambar 3.5 Larutan HNO3 ... 20

Gambar 3.6 Penumbuk ... 21

Gambar 3.7 Ayakan 200 mesh ... 21

Gambar 3.8 Bola baja ... 22

Gambar 3.9 Tabung shakermill ... 23

Gambar 3.10 Shakermill ... 23

Gambar 3.11 Cawan ... 24

Gambar 3.12 Furnace ... 24

Gambar 3.13 Gerinda potong ... 25

Gambar 3.14 Amplas ... 25

Gambar 3.15 Autosol ... 26

Gambar 3.16 Alat uji struktur mikro ... 28

xvi

Gambar 4.1 Struktur mikro baja karbon arang 200 mesh bagian tepi dengan perbesaran 100x ... 29

Gambar 4.2 Struktur mikro baja karbon arang 200 mesh bagian transisi dengan perbesaran 100x ... 30

Gambar 4.3 Struktur mikro baja karbon arang 200 mesh bagian tengah dengan perbesaran 100x ... 30

Gambar 4.4 Struktur mikro baja karbon arang hasil shakermill bagian tepi dengan perbesaran 100x ... 31

Gambar 4.5 Struktur mikro baja karbon arang hasil shakermill bagian transisi dengan perbesaran 100x ... 32

Gambar 4.6 Struktur mikro baja karbon arang hasil shakermill bagian tengah dengan perbesaran 100x ... 32

Gambar 4.7 Perbandingan kekerasan antara baja karbon arang 200 mesh dan baja karbon arang hasil shakermill ... 35

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Nilai kekerasan baja karbon dengan arang 200 mesh ... 33 Tabel 4.2 Nilai kekerasan baja karbon dengan arang hasil shakermill ... 34