TUGAS AKHIR
PENELITIAN TERHADAP BANTALAN POROS
KERETA YANG DIKARBURISING DENGAN
SODA ASH
ATAU
SODIUM CARBONAT
,
ARANG KAYU SENGON DAN ARANG KAYU
JATI MENGGUNAKAN PEMANASAN
KONVENSIONAL
Diajukan untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta
Disusun :
HANIF MIFTAHUL HUDA
NIM : D.200.03.0002
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
KATA MUTIARA
“Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang orang yang khusyu.”
( Q.S. Al Baqarah : 45 )
“Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah selesai (dari suatu urusan) kerjakanlah dengan sungguh-sungguh
(urusan) yang lain dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap.”
( Q.S. 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.”
(H.R. Al Baihaqi)
“Berdoa, berusaha, jalani dan berserah diri.”
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum. Wr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian dapat
terselesaikan.
Tugas akhir berjudul “Penelitian Terhadap Bantalan Poros Kereta Yang Dikarburising Dengan Soda Ash atau Sodium Carbonat, Arang Kayu
Sengon, dan Arang Kayu Jati Menggunakan Pemanasan Konvensional”, dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada
kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati
ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Ir. Agus Riyanto, M.T., sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Ir.Sartono Putro, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
3. Ir. Bibit Sugito, M.T., selaku Dosen Pembimbing Utama dengan ikhlas
meluangkan banyak waktu guna memberikan saran serta arahan
dalam penyelesaian Tugas Akhir ini dengan sangat baik, teliti, sabar
serta ramah.
4. Ir.Pramuko IP, M.T., selaku Dosen Pembimbing Pendamping, dengan
segala kesabarannya telah bersedia memberikan ilmu, pengalaman
dan bimbingan yang sangat berguna.
5. Papi dan Ibu (Muchamad Muslih S.Pd dan Sutinah S.Pd) yang telah
memberikan semangat dan doa untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna,
oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca
akan penulis terima dengan senang hati.
Wassalamu’alaikum. Wr. Wb
Surakarta, 17 September 2013
DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Pernyataan Keaslian Skripsi ... ii
Halaman Persetujuan ... iii
2.2.2. Pengaruh Unsur Paduan Pada Baja...7
2.2.3. Baja Karbon...10
2.2.4. Perlakuan Panas (Heat Treatment)...11
2.2.5. Pengerasan Permukaan...20
2.2.6. Proses Karburisasi...21
2.2.8. Teori Difusi...24
2.2.9. Uji Komposisi Kimia (Standar ASTM E 415)...27
2.2.10. Uji Struktur Mikro (Standar ASTM E 3)...29
2.2.11. Uji Kekerasan Brinell (Standar ASTM E 10-01)...34
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 37
3.1. Rancangan Penelitian ... 37
3.1.1. Pemilihan Bahan ... 38
3.1.2. Penyiapan Tempat Karburising ... 39
3.1.3. Pembuatan Bubuk Arangmenjadi Bubuk Arang ... 39
3.1.4. Pembuatan Specimen ... 40
3.1.5. Pencampuran Soda Ash atau Sodium Carbonat, Arang Kayu Sengon dan Arang Kayu Jati dengan Raw Material atau Baja ST 60 ... 42
3.1.6. Proses Karburising ... 42
3.1.7. Menguji Specimen Hasil Karburising ... 42
3.2. Bahan dan Alat ... 43
3.2.1. Bahan Penelitian ... 43
3.2.2. Peralatan Penelitian ... 45
3.3. Instalasi Pengujian ... 50
3.3.1. Uji Komposisi Kimia (Standar ASTM E 415) ... 50
3.3.2. Uji Struktur Mikro (Standar ASTM E 3) ... 51
3.3.3. Uji Kekerasan Brinell (Standar ASTM E 10-01) ... 52
3.4. Sampel ... 53
3.5. Lokasi Penelitian ... 54
3.6. Prosedur Penelitian ... 54
3.7. Rancangan Analisis Data ... 60
3.7.1 Uji Struktur Mikro (Standar ASTM E 3) ... 60
3.7.2. Uji Kekerasan Brinell (Standar ASTM E 10-01) ... 60
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 62
4.1. Hasil dan Pembahasan Uji Komposisi Kimia (Standar ASTM E 415) ... 62
4.2. Hasil dan Pembahasan Uji Struktur Mikro (Standar ASTM E 3)... ... 63
4.3. Hasil dan Pembahasan Uji Kekerasan Brinell (Standar ASTM E 10-01)... ... 67
4.4. Hasil dan Pembahasan Difusi ... 76
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 80
5.1. Kesimpulan ... 80
5.2. Saran ... 81
DAFTAR PUSTAKA ... 82
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Jumlah Specimen (Sampel) ... 53
Tabel 4.1 Hasil Uji Komposisi Kimia (Standar ASTM E 415) ... 62
Tabel 4.3.1 Hasil Uji Kekerasan Brinell (Standar ASTM E 10-01)
Specimen Raw Material atau Baja ST 60 ... 68
Tabel 4.3.2 Hasil Uji Kekerasan Brinell (Standar ASTM E 10-01)
Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang sudah
dikarburising dengan Soda Ash atau Sodium Carbonat ... 69
Tabel 4.3.3 Hasil Uji Kekerasan Brinell (Standar ASTM E 10-01)
Specimen Raw Material atau Baja ST 60 dengan Arang
Kayu Sengon ... 71
Tabel 4.3.4 Hasil Uji Kekerasan Brinell (Standar ASTM E 10-01) Raw
Material atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising
dengan Specimen Arang Kayu Jati ... 72
Tabel 4.3.5 Perbandingan Hasil Uji Kekerasan Brinell (Standar ASTM
E 10-01) rata – rata Specimen Raw Material atau Baja ST 60, Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang sudah
dikarburising dengan Soda Ash atau Sodium Carbonat,
Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang sudah
dikarburising dengan Arang Kayu Sengon dan Specimen
Raw Material atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Kesetimbangan Besi Karbon (Fe-C) ... 12
Gambar 2.2 Isothermal Transformation Diagramfor 0,2 C;0,9 % Mn steel ... 16
Gambar 2.3 Continous Cooling Transformation Diagram ... 18
Gambar 2.4 Soda Ash (Sodium Carbonat) ... 23
Gambar 2.5 Pergerakan atom dengan energi aktifasi ... 25
Gambar 2.6 Larutan Difusi Subtitusi ... 26
Gambar 2.7 Larutan Difusi Interstisi ... 26
Gambar 2.8 Metode pemilihan lokasi pengujian... 31
Gambar 2.9 Prinsip Uji Kekerasan Brinell (Standar ASTM E 10-01) ... 36
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 37
Gambar 3.2 Material Dasar (Baja ST 60) ... 38
Gambar 3.3 Potongan Raw Material atau Baja ST 60 untuk Specimen.41 Gambar 3.4 Soda Ash atau Sodium Carbonat, Arang Kayu Sengon dan Arang Kayu Jati ... 44
Gambar 3.5 Gerabah dari tanah liat ... 45
Gambar 3.6 Alat Digital Thermocouple Thermometer type KW 06 – 283 ... 46
Gambar 3.7 Dapur Konvensional ... 46
Gambar 3.8 Mesin Pemotong (Metacut) ... 47
Gambar 3.9 Mesin Poles (Grinder - Polisher). ... 48
Gambar 3.10 Penjepit ... 48
Gambar 3.11 Timbangan Digital ... 49
Gambar 3.12 Tanah Liat ... 49
Gambar 3.13 Autosol ... 50
Gambar 3.14 Optical Emission Spectrometer (Standar ASTM E 415) ... 51
Gambar 3.15 Invented Metallurgical Microscope (Standar ASTM E 3) .... 52
Gambar 3.16 Micro Hardness Tester (Standar ASTM E 10-01) ... 53
Gambar 4.2 Struktur Mikro Specimen Raw Material atau Baja ST 60
yang sudah dikarburising dengan Soda Ash atau Sodium
Carbonat , pembesaran 200× ... 65
Gambar 4.3 Struktur Mikro Specimen Raw Material atau Baja ST 60
yang sudah dikarburising dengan Arang Kayu Sengon,
pembesaran 200× ... 66
Gambar 4.4 Struktur Mikro Specimen Raw Material atau Baja ST 60
yang sudah dikarburising dengan Arang Kayu Jati,
pembesaran 200× ... 67
Gambar 4.5 Perhitungan Difusi Specimen Raw Material atau Baja ST
60 dengan sumber karbon Soda Ash atau Sodium
Carbonat ... 77
Gambar 4.6 Perhitungan Difusi Specimen Raw Material atau Baja ST
60 dengan sumber karbon Arang Kayu Sengon ... 78
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Laporan Pengujian Komposisi Kimia...xviii
Lampiran 2 Hasil Uji Kekerasan Brinell (Standar ASTM E 10 – 01)...xxi Lampiran 3 Hasil Uji Kekerasan Brinell (Standar ASTM E 10 – 01)
Specimen Soda Ash atau Sodium Carbonat, Arang
Kayu Sengon dan Arang Kayu jati ... ...xxii
Lampiran 4 Kartu Konsultasi Tugas Akhir...xxiii
Lampiran 5 ASTM E 415 – 99a, Standard Test Metods for Optical Emmision Vacuum Spectrometic Analysis of Carbon and
Low – Alloy Steel...xxiv
Lampiran 6 ASTM E 3 – 11, Standard Guite for Preparation of
Metallographic Spacimen ...xxxiii
Lampiran 7 ASTM E 10 – 01, Standard Test Method of Brinell
PENELITIAN TERHADAP BANTALAN POROS KERETA
YANG DIKARBURISING DENGAN
SODA ASH
ATAU
SODIUM CARBONAT
, ARANG KAYU SENGON DAN ARANG
KAYU JATI MENGGUNAKAN PEMANASAN
KONVENSIONAL
Hanif Miftahul Huda, Bibit Sugito, Pramuko Ilmu Purbo
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura Telp. (0271) 715448
Email : haniff_hans@yahoo.com
ABSTRAKSI
Pengerasan permukaan dibutuhkan untuk bantalan poros yang mengalami beban kerja berat, karena membutuhkan kekerasan dipermukaan tetapi didalam (inti) bajanya tetap ulet. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat – sifat dari baja setelah mengalami proses pack karburising dengan bahan Soda Ash atau Sodium Carbonat, Arang Kayu Sengon dan Arang Kayu Jati.
Pemilihan bahan dilakukan dengan cara menguji baja karbon sedang sebagai Raw Material atau Baja ST 60 dengan alat Optical Emmision Spectrometer. Specimen Raw Material atau Baja ST 60 bersama Soda Ash atau Sodium Carbonat, Arang Kayu Sengon dan Arang Kayu Jati dimasukkan dalam masing – masing gerabah, kemudian dipanaskan dalam dapur konvensional pada temperatur + 900°C dan ditahan selama + 30 menit. Specimen hasil pack karburising diuji kekerasannya dengan Metode Micro Brinell menggunakan Alat Micro Hardness Tester sebanyak 3 titik acak. Untuk pengamatan Struktur Mikro digunakan Alat Inverted Material atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising dengan Soda ash atau Sodium Carbonat yaitu 0,21 µm, Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising dengan Arang Kayu Sengon yaitu 0,22 µm dan Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising dengan Arang Kayu Jati yaitu 0,11 µm. Dari hasil pengamatan tersebut maka dapat diambil kesimpulan bahwa waktu penahanan pada proses karbonisasi mempengaruhi kedalaman difusi.
Kata kunci: raw material atau baja ST 60, karburising, soda ash atau
