View
7
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
PENINGKATAN SIFAT MEKANIS PADA PERMUKAAN
POROS RODA HAND TRACTOR LOKAL DENGAN FLAME
HARDENING
Disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan Program Studi Strata I pada
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Oleh :
TEGUH SANTOSO
D 200 11 0084
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
ii
iii
HALAMAN PENGESAHAN
PENINGKATAN SIFAT MEKANIS PADA PERMUKAAN POROS RODA
HAND TRACTOR LOKAL DENGAN FLAME HARDENING
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
OLEH :
TEGUH SANTOSO
D 200 11 0084
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Fakultas Teknik
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Pada
Hari Selasa, 14 Februari 2017 dan dinyatakan memenuhi syarat
Dewan Penguji :
1. Patna Partono, ST, MT ( )
(Ketua Dewan Penguji)
2. Agus Yulianto, ST, MT ( )
(Anggota I Dewan Penguji)
3. Ir. Masyrukan, MT ( )
(Anggota II Dewan Penguji)
Dekan
(Dr. H. Sri Sunarjono, MT. Ph.D)
NIK. 682
iv
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam naskah publikasi ini tidak terdapat karya yang
pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang
pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan orang
lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Apabila kelak terbukti ada ketidakbenaran dalam pernyataan saya di atas, maka akan saya
pertanggungjawabkan sepenuhnya.
.
Penulis
Surakarta, 25 Maret 2017
TEGUH SANTOSO
D 200 11 0084
5
PENINGKATAN SIFAT MEKANIS PADA PERMUKAAN POROS RODA
HAND TRACTOR LOKAL DENGAN FLAME HARDENING
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Abstrak
Teknologi pertanian hand tractor di Indonesia saat ini masih
menggunakan buatan luar negeri, salah satu spare part dari hand tractor adalah
poros roda. Sampai saat ini penggantian poros roda dari hand tractor masih harus
menggunakan produk yang dibuat oleh produsen dari negara lain, bukan produsen
lokal, sehingga biaya mahal dan membutuhkan waktu yang lama dalam
pengadaannya.
Oleh karena itu, industri lokal harus bisa membuat poros roda sendiri agar
dapat mengatasi kekurangan-kekurangan tersebut, yaitu didapatkan harga poros
roda yang lebih murah dan lebih cepat ketersediaannya. Akan tetapi produsen
lokal harus bisa membuat produk poros roda yang hasilnya sekualitas dengan
produk luar negeri. Selanjutnya tujuan penelitian ini adalah bagaimana membuat
dan meningkatkan sifat mekanis poros roda untuk hand tractor.
Peningkatan sifat mekanis pada poros roda dilakukan dengan proses
surface hardening dengan menggunakan metode flame hardening, yaitu dengan
cara memanaskan dengan nyala dari alat las brander pada permukaan baja S15CK
hingga temperatur austenit 850°C selama 5 menit, setelah itu langsung diproses
quenching pada permukaan poros dengan metode spraying dengan media air.
Produk dari proses surface hardening dilakukan pengujian komposisi kimia
dengan standar ASTM E350-12, kekerasan Vickers dengan standar ASTM E384
dan struktur mikro dengan standar ASTM E3. Hasil dari pengujian kekerasan
menunjukan nilai kekerasan pada permukaan poros baja S15CK sebesar 710,16
HV dan pada bagian tengah (center) dari poros baja S15CK sebesar 482,04 HV.
Sedangkan nilai kekerasan poros roda baja S15CK sebelum diproses surface
hardening adalah sebesar 200,03 HV. Sedangkan material poros roda hand tractor
produksi luar negeri didapatkan nilai kekerasan pada permukaan poros adalah
sebesar 624 HV dan pada bagian tengah (center) dari poros adalah sebesar 284
HV. Pada permukaan poros baja nilai kekerasannya (sifat mekanis) adalah jauh
lebih tinggi dibanding pada bagian tengah (center), dikarenakan adanya proses
surface hardening dengan metode flame hardening.
Kata Kunci: baja S15CK, flame hardening, hand tractor, poros roda, sifat
mekanis.
6
Abstracts
Agricultural technology hand tractor in Indonesia today still use foreign-
made, one spare part of a hand tractor is wheel axle. Until recently axle
replacement of hand tractors still have to use products made by manufacturers
from other countries, not local manufacturers, so the cost is expensive and takes a
long time to procure. Therefore, the local industry should be able to make its own
axle in order to overcome these shortcomings, the price obtained axle cheaper
and faster availability.
However, local producers should be able to make a product that is the
result axle-quality foreign products. Furthermore, the purpose of this research is
how to create and improve the mechanical properties of the axle to hand tractor.
Improved mechanical properties on the wheel axle carried by the surface
hardening using flame hardening, ie by heating with a flame from a welding tool
brander on the surface of the steel S15CK to a temperature austenitic 850 ° C for
5 minutes, then immediately processed quenching on the surface of the shaft with
method of spraying with water media. Products from the surface hardening
process of testing the chemical composition with ASTM E350-12, Vickers
hardness with ASTM E384 and ASTM standards microstructure with E3. Results
of hardness testing showed the value of hardness at the surface of S15CK steel
shaft of 710.16 HV and in the middle (center) of S15CK steel shaft of 482,04 HV.
While the value of S15CK steel axle violence before being processed surface
hardening is at 200.03 HV. While the hand tractor axle material produced abroad
hardness value obtained on the surface of the shaft is equal to 624 HV and in the
middle (center) of the shaft is equal to 284 HV. In the steel shaft surface hardness
value (mechanical properties) are much higher than those in the middle (center),
due to the surface hardening process by the method of flame hardening.
Keywords: S15C steel, flame hardening, hand tractor, wheel axle, mechanical
properties.
1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Warga negara Indonesia yang menengah kebawah berprofesi sebagai
petani. Masa pembangunan bidang teknologi pertanian masih bergerak pada
tempatnya. Berbagai cara untuk meningkatkan teknologi pertanian telah dilakukan
7
oleh pemerintah diantaranya mengimport peralatan modern ke indonesia seperti
hand tractor (traktor tangan). Hand tractor digunakan sebagai alat bantu untuk
para petani agar bisa meningkatkan kualitas hasil tanam yang baik. Alat ini
berasal dari China namun sampai sekarang berbagai macam permasalahan timbul.
Para pengguna traktor tangan mengeluhkan rawannya terjadi kepatahan terhadap
poros roda traktor ini. Akibatnya sangat berbahaya kepada keselamatan para
pemakainya juga pada hasil panen para petani. Saat penggantian poros, para
pengguna juga enggan membeli spare part asli dari traktor tangan ini dengan
berbagai macam alasan di antaranya mahalnya harga poros roda traktor itu sendiri,
selain itu juga sulitnya mencari spare part ini dan tentunya masih banyak
kekurangan-kekurangan lainnya. Dengan demikian perlu ada spare part lokal
yang harganya lebih murah dan lebih gampang untuk didapat serta dilihat dari
kualitas pun bisa menyaingi dengan yang asli. Namun kenyataannya permukaan
poros buatan lokal masih mudah aus. Untuk itu perlu dilakukan upaya untuk
meningkatkan kualitas dari material poros roda traktor, salah satu caranya dengan
Flame Hardening (heat treatment), Peningkatan sifat mekanis pada permukaan
bisa bertambah dengan Flame Hardening permukaan (surface hardening).
Melalui Flame Hardening yang tepat, tegangan dalam dapat dihilangkan, besar
butir dapat diperkecil dan dapat dihasilkan permukaan yang keras dan inti yang
ulet. Maka pada penelitian ini, penulis akan meneliti berapa harga kekerasan,
komposisi kimia dan struktur mikro pada material poros roda traktor lokal dan
poros roda traktor asli. Kemudian melakukan peningkatan ketahanan aus pada
poros roda traktor dengan cara Flame Hardening.
1.2. Tujuan
1. Untuk mendapatkan komposisi kimia poros roda traktor yang asli dan
buatan sendiri (lokal) dan mengklasifikasikan jenis materialnya.
2. Untuk mendapatkan struktur mikro pada poros roda traktor yang asli,
material S15CK sebelum proses original dan material S15CK yang
sudah mengalami pengerasan permukaan dengan metode flame
hardening.
8
3. Untuk mendapatkan harga kekerasan poros roda traktor yang asli dan
buatan sendiri (lokal), terutama pada bagian komponen permukaan
yang dibandingkan dengan harga kekerasan bagian tengah.
4. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan yang ada dibatasi pada:
1. Material
Material yang digunakan disini adalah komponen poros roda hand
tractor buatan China dan buatan sendiri (lokal)
2. Pengujian yang dilakukan :
Uji komposisi kimia dengan standar ASTM E350-12
Uji struktur mikro dengan standar ASTM E3
Uji kekerasan dengan standar ASTM E384 atau E92-16
2. METODE
2.1. Diagram Alir Penelitian
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian.
9
2.2. Alat dan Bahan
Alat yang di gunakan adalah brander pemanas, spectrometer WAS,
mikroskop, alat uji kekerasan Vickers, amplas, autosol, kain bludru, tang
penjempit, air, gergaji besi, kikir dan jangka sorong. Bahan yang digunakan
adalah poros roda traktor original dan baja S15CK.
2.3. Langkah – Langkah penelitian
Langkah yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Menyiapkan material baja S15CK.
2. Spesimen dilakukan pemotongan dengan ukuran panjang 10 mm dan
diameter 32mm.
3. Bersikan spesimen yang telah dipotong dari kerak, oli atau kotoran yang
dapat menghambat proses perlakuan panas.
4. Menghaluskan dan meratakan spesimen agar nantinya dapat diperoleh
kekerasan yang homogen.
5. Siapkan media quenching yaitu media air dalam bak gayung agar bisa
langsung di-spray.
6. Hidupkan api brander lalu panasakan permukaan specimen sampai
temperatur 850°C.
7. Pengambilan spesimen setelah dipanasakan dengan bantuan tang penjepit
dilanjutkan proses quenching yaitu di-spray dengan air selama 5 menit.
8. Setelah selesai semua spesimen di dinginkan di udara bebas.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Tabel hasil uji komposisi kimia poros roda traktor original dan baja
S15CK
Table 1. Hasil uji komposisi kimia poros roda traktor original
Unsur Kandungan %
Fe 97,72%
C 0,323%
Si 0,286%
Mn 1,13
10
Cr 0,083%
Tabel 2. Hasil uji komposisi kimia baja S15CK
Unsur Kandungan %
Fe 98,91
C 0,140
Si 0,250
Mn 0,274
Cr 0,067
Dari tabel diatas dapat diketahui bahwa hasil uji komposisi kimia pada
poros roda traktor original terdapat kandungan unsur C 0,323%; Si 0,286%; Mn
1,13%; P 0,008% dan S 0,009%. Sedangkan hasil uji komposisi kimia baja yang
digunakan untuk flame hardening terdapat kandungan C 0,140%; Si 0,250%; Mn
0,274%; P 0,008% dan S 0,011%. Sehingga kandungan unsur C, Si dan Mn yang
terdapat pada poros roda traktor original jauh lebih besar jika dibandingkan
dengan material baja S15CK.
3.2 Pengamatan struktur mikro
Gambar 1. Pengamatan struktur mikro poros roda traktor original dengan
pembesaran 500X.
Gambar 2. Pengamatan struktur mikro baja S15CK setelah flame hardening pada
bagian pinggir dengan pembesaran 500X.
Martensite
Martensite
11
Gambar 3. Pengamatan struktur mikro baja S15CK setelah flame hardening pada
bagian tengah dengan pembesaran 500X.
Dengan pembesaran 500X pada bagian pinggir dan tengah merupakan
hasil dari struktur mikro poros roda traktor original dan baja S15CK setelah
melakukan flame hardening yang memiliki fase martensit, ferit dan perlit.
3.3 Hasil pengujian kekerasan Vickers
Tabel 3. Hasil pengujian kekerasan material poros roda traktor original.
Gambar 4. Titik
kekerasan poros roda
traktor original.
Gambar 5. Diagram kekerasan material poros roda traktor original.
Bagian
1
Bagian
2
Bagian
3
Bagian
4
Bagian
5
Poros Original 308 284 319 296 624
0200400600800
Vic
ker
s (H
V)
Diagram kekerasan material poros roda
traktor original
Hasil Pengujian
No. d1 d2 d AVG HV
1 78,2 77,0 76,6 308
2 80,0 81,6 80,8 284
3 76,0 76,5 76,25 319
4 78,2 80,2 79,2 296
5 54,8 54,2 54,2 624
Perlit
Ferit
12
Tabel 4. Hasil pengujian kekerasan baja S15CK
Gambar 6. Titik kekerasan pada
baja S15CK
Gambar 7. Diagram kekerasan baja S15CK.
Tabel 5. Hasil pengujian kekerasan baja S15CK setelah di flame hardening.
Gambar 8. Titik kekerasan baja
S15CK setelah di flame hardening.
Gambar 9. Diagram kekerasan baja S15CK setelah di flame hardening.
Bagian 1 Bagian 2
Setelah perlakuan
panas482.04 710.16
0200400600800
Vic
ker
s (H
V)
Diagram kekerasan Vickers baja S15CK
setelah flame hardening
Hasil Pengujian
d1 d2 HV
34,45 35,46 303,59
44,73 41,39 200,03
Hasil Pengujian
No. d1 d2 HV
1 28,44 27,03 482,04
2 22,70 23,00 710,16
Bagian 1 Bagian 2
Tanpa perlakuan
panas303.59 200.03
0100200300400
Vic
kers
(H
V)
Diagram kekerasan Vickers baja S15CK
13
Dari pengujian kekerasan bisa dilihat bahwa kekerasan material poros roda
traktor original dari bagian paling tengah 308 HV, dan paling pinggir 624 HV.
Sedangkan pada baja S15CK tanpa perlakuan panas memiliki kekerasan pada
bagian paling tengah 303,59 HV, dan paling pinggir 200,03 HV. Stelah material
pembanding (baja S15CK) dilakukan perlakuan panas terjadi kenaikan kekerasan.
Kekerasan baja S15CK dengan Flame hardening terjadi kekerasan 710,16 HV
pada bagian paling pinggir dan 482,04 HV pada bagian tengah. Dapat diartikan
bahwa semakin tinggi temperatur pada flame hardening maka semakin naik nilai
kekerasannya. Hal ini dikarenakan temperatur austenit yang didinginkan dengan
cepat membentuk struktur martensit, sehingga sifatnya keras dan getas.
4. PENUTUP
Dari hasil penelitian dan analisis dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Hasil pengujian komposisi kimia material poros roda traktor original
(baja S30C) termasuk baja karbon sedang dan baja S15CK termasuk
dalam baja karbon rendah.
2. Material poros roda traktor original dari pengamatan struktur mikro
bagian permukaan/pinggir memiliki struktur mikro martensit. Untuk
material baja S15CK setelah di flame hardening memiliki fasa martensite,
sedangkan bagian tengah memiliki fasa perlit dan ferit.
3. Hasil pengujian kekerasan pada proses roda traktor original bagian tengah
adalah 308 HV dan bagian pinggir adalah 624 HV. Sedangkan pada baja
S30C bagian tengah yang belum dikeraskan (asli) adalah 303,59 HV dan
bagian pinggir 200,03 HV, kemudian setelah baja S15CK diproses flame
hardening didapatkan kenaikan kekerasan pada bagian pinggir adalah
710,16 HV.
PERSANTUNAN
Puji syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah,
rahmat, dan hidanya-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian tugas akhir
dapat terselesaikan: Tugas akhir berjudul “PENINGKATAN SIFAT MEKANIS
PADA PERMUKAAN POROS RODA HAND TRACTOR LOKAL DENGAN
FLAME HARDENING“ dapat diselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak.
Untuk itu pada kesempatan ini, penulis menyampaikan rasa terimakasih kepada :
1. Kedua orang tua, yang senantiasa mendoakan dan memberi dukungan
yang tidak terhingga kepada penulis.
14
2. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Tri Widodo BR, ST., MSc., Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik
Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
4. Bapak Patna Partono, ST, MT selaku dosen pembimbing tugas akhir yang
senantiasa memberikan arahan dan masukan yang sangat bermanfaat bagi
penulis.
5. Bapak Ir. Masyrukan, MT. selaku dosen pembimbing akademik.
6. Teman - teman seperjuangan dan teman – teman tenik mesin serta semua
pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini.
DAFTAR PUSTAKA
Ari Yulianto, (2015), Studi Pengaruh Perlakuan Panas Terhadap Struktur Mikro
Dan Sifat Mekanis Baja ASSAB705 M ang di Gunakan Pada Komponen
Stud Pin Winder, Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.
Eilam, E. &. (2007). Reversing. Secret of engineering , 3, Jakarta.
Ima Duddin, (2003), Pengaruh Proses Quenching Terhadap Sifat Fisis dan
Mekanis Pada Inner Bearing dan Quter Bearing Roda Depan Isuzu
Panther, Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.
Joko Wahyudi, Patna Partono (2016), Pengaruh Sifat Mekanis Pada Komponen
Foot Step Merek Yamaha Dan Produk Lokal.
Sarjono, Kodrat Hadi, (2005), Analisa Kualitas Produk Akhir Baja Dengan
Metode P-CHART Pada Pengecoran Logam di CV.Teknik Jaya. Ceper
Klaten
Sularso. (1983). Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradnya
Paramita, Jakarta.
Wahyudi, Joko, (2016), Analisa Pengaruh Panas Pengelasan Pada Pembuatan
Foot Steep Sepeda Motor, Universitas Muhammadiyah Surakarta,
Surakarta.
Recommended