i

TUGAS AKHIR

PENINGKATAN SIFAT MEKANIS PADA

PERMUKAAN POROS RODA HAND TRACTOR

LOKAL DENGAN FLAME HARDENING

Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat Guna Memperoleh Gelar

Sarjana S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta

Disusun :

TEGUH SANTOSO

NIM : D.200.11.0084

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan

judul: “PENINGKATAN SIFAT MEKANIS PADA PERMUKAAN POROS

HAND TRACTOR LOKAL DENGAN FLAME HARDENING” 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 yang sumber

informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir berjudul “PENINGKATAN SIFAT MEKANIS PADA

PERMUKAAN POROS RODA HAND TRACTOR LOKAL DENGAN

FLAME HARDENING”, Telah disetujui oleh Pembimbing dan diterima

untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat sarjana S1

pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama : Teguh Santoso

NIM : D.200.11.0084

Disetujui pada :

Hari : Sabtu

Tanggal : 25 Maret 2017

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir berjudul berjudul “PENINGKATAN SIFAT MEKANIS PADA

PERMUKAAN POROS RODA HAND TRACTOR LOKAL DENGAN

FLAME HARDENING”, telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan

telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh

derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama : Teguh Santoso

NIM : D.200.11.0084

Disahkan pada

Hari : Sabtu

Tanggal : 25 Maret 2017

Tim Penguji :

Ketua : Patna Partono, ST, MT ...........................

Anggota 1 : Agus Yulianto, ST, MT. ...........................

Anggota 2 : Ir. Masyrukan, ST, MT. ...........................

Dekan Ketua Jurusan

Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D. Tri Widodo B. R., ST., MSc., Ph.D.

v

MOTTO

“Kemenangan yang seindah – indahnya dan sesukar – sukarnya yang

boleh direbut oleh manusia ialah menundukkan diri sendiri”

(Ibu Kartini)

“Hanya kebodohan yang meremehkan pendidikan”

(P. Syrus)

“Kemampuan seseorang tidak bisa diukur diatas kertas, hanya orang

bodoh yang mau berusaha dan menjadi lebih cerdas”

(Penulis)

vi

PERSEMBAHAN

Syukur Alhamdulillah, hamba haturkan atas rahmat, karunia dan

keridhaan Allah SWT yang menggenggam dan penguasa seluruh jiwa ini.

Berkat keridhaan-Nya karya sederhana ini dapat terselesaikan dengan

baik. Dengan rasa syukur karya ini penulis persembahkan untuk:

Ibunda tercinta Euis Rohani serta ayahanda tercinta Wahono

yang tak kenal lelah untuk mengasuh, mendidik, serta memberi

dukungan untuk buah hatinya dengan penuh ketulusan dan kasih

sayang.

Adik dan keluarga yang penulis banggakan, terima kasih atas

doa, dukungan, motivasi, dan semangatnya.

Sahabat dan teman perjuangan bang sri hartono, bang andri dan

HMM unjani bandung terima kasih atas kerja samanya selama

penelitian.

Teman - teman Teknik Mesin angkatan 2011, serta kakak tingkat

dan adik tingkat teknik mesin yang tidak dapat disebutkan satu

persatu, terima kasih atas kebersamaan, bantuan, dan

dukungannya selama menempuh masa studi. Sehingga penulis

bisa sampai pada titik ini.

Teman – teman Wisma PTC terima kasih atas dukungan dan

bimbingannya selama ini.

vii

Teman – teman Teknik Kimia, AESA terima kasih karena tak

pernah lelah memberikan saran dan masukan kepada penulis.

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas

berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat

terselesaikan dengan baik.

Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan

Sidang Sarjana S-1 pada jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan

bantuan dari berbagai pihak, dengan segala kerendahan hati dan penuh

keikhlasan, penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D, sebagai Dekan Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., Msc., Ph.D, selaku Ketua

Jurusan Teknik Mesin.

3. Bapak Patna Partono, ST, MT. selaku pembimbing tugas akhir

yang telah memberikan pengarahan, bimbingan dan saran

hingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

4. Bapak Agus Yulianto, ST., MT. selaku pendamping seminar

tugas akhir yang telah berkenan untuk memberikan bimbingan

dan arahannya.

ix

5. Bapak Ir. Masyrukan, MT. selaku dosen pembimbing akademik

6. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada

penulis selama mengikuti kegiatan kuliah.

Akhir kata, penulis mohon maaf atas kekurangan dan kesalahan

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 kekurangan

tersebut dapat terpenuhi pada penulis selanjutnya.

Tugas Akhir ini semoga dapat bermanfaat khususnya bagi penulis

dan pihak lain pada umumnya, Aamiin Ya Rabbal’alamiin.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, 25 Maret 2017

Penulis

x

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.

xi

ABSTRACT

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.

xii

DAFTAR ISI

Halaman Judul ................................................................................. i

Pernyataan Keaslian Tugas Akhir .................................................... ii

Halaman Persetujuan ....................................................................... iii

Halaman Pengesahan ...................................................................... iv

Lembar Soal Tugas Akhir ................................................................. v

Lembar Motto .................................................................................... vi

Persembahan ..................................................................................... vii

Kata pengantar ................................................................................. viii

Abstrak .............................................................................................. x

Abstract ............................................................................................ xi

Daftar Isi .......................................................................................... xii

Daftar Gambar .................................................................................. xv

Daftar Tabel ...................................................................................... xvii

Daftar Simbol .................................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 .Latar Belakang ................................................................ 1

1.2 .Rumusan masalah .......................................................... 2

1.3 .Batasan Masalah ............................................................ 3

1.4 .Tujuan Penelitian ……………………………… ................. 3

1.5 .Manfaat Penelitian .......................................................... 4

BAB II DASAR TEORI

2.1 .Tinjauan Pustaka .......................................................... 5

xiii

2.2 .Landasan Teori ............................................................. 8

2.2.1. Proses Roda Traktor ............................................ 8

2.2.2. Pengertian Baja ................................................... 9

2.2.2.1 Uji Komposisi Kimia ...................................... 9

2.2.3. Uji Struktur Mikro ................................................. 14

2.2.4. Pengerasan Permukaan (Flame Hardening) ........ 20

2.2.5. Quenching ............................................................ 21

2.2.6. Diagram TTT ........................................................ 23

2.2.7. Uji Kekerasan Vickers (Vickers Hardeness) ......... 23

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian .................................................. 25

3.2. Tahapan Penelitian ....................................................... 26

3.3. Bahan dan Alat .............................................................. 27

3.3.1. Bahan ................................................................... 27

3.3.2. Alat ....................................................................... 27

3.4. Prosedur Pengujian ....................................................... 31

3.4.1. Pengujian Komposisi Kimia ................................... 31

3.4.2. Perlakuan Panas .................................................. 32

3.4.3. Pengujian Struktur Mikro ...................................... 33

3.4.4. Pengujian Kekerasan Vickers ............................... 34

3.5. Analisis Data ................................................................. 35

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pengujian Komposisi Kimia ........................................... 37

xiv

4.1.1. Komposisi Kimia Materi Proses Roda Traktor

Original ................................................................ 37

4.2. Pengamatan Struktur Mikro ........................................... 40

4.2.1. Struktur Mikro Proses Roda Traktor Original ....... 40

4.2.2. Struktur Mikro Baja S15CK Setelah Flame

Hardening …………………………………………………… 40

4.3. Pengujian Kekerasan .................................................... 41

4.3.1. Kekerasan Material Mikro Proses Roda Traktor

Original .......................................................................... 41

4.3.2. Kekerasan Baja S15CK ........................................ 43

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan ................................................................... 47

5.2. Saran ............................................................................. 48

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Keseimbangan Besi - Karbon ...................... 14

Gambar 2.2 Struktur Mikro Martensit ........................................... 19

Gambar 2.3 Struktur Mikro Ferit dan Perlit ................................... 19

Gambar 2.4 Diagram TTT untuk Baja Karbon < 0,8% .................. 23

Gambar 3.1 Diagram alir Penelitian ............................................... 25

Gambar 3.2 Spektrometer Was ..................................................... 29

Gambar 3.3 Mikroskop Metalografi ................................................ 29

Gambar 3.4 Alat Uji Kekerasan Vickers ........................................ 30

Gambar 3.5 Amplas ....................................................................... 30

Gambar 3.6 Autosol ....................................................................... 31

Gambar 4.1 Struktur Mikro Material Poros Roda Traktor Original

pada bagian Pinggir dengan Pembesaran 500X ..... 40

Gambar 4.2 Struktur Mikro Material S15CK Setelah Perlakuan Panas

pada bagian Pinggir dengan Pembesaran 500X ....... 40

Gambar 4.3 Struktur Mikro Material S15CK Setelah Perlakuan Panas

pada bagian Tengah dengan Pembesaran 500X ...... 41

Gambar 4.4 Titik Pengujian Kekersan Poros Roda Traktor

Original ...................................................................... 42

Gambar 4.5 Diagram Kekerasan Poros Roda Traktor Original ..... 43

xvi

Gambar 4.6 Titik Pengujian Kekerasan Vickers Baja S15CK Sebelum

Flame Hardening ....................................................... 44

Gambar 4.7 Diagram Kekerasan Vickers Baja S15CK Tanpa Perlakuan

Panas ........................................................................ 44

Gambar 4.8 Titik Pengujian Kekerasan Vickers Baja S15CK Setelah

Perlakuan Panas ....................................................... 45

Gambar 4.9 Diagram Kekerasan Vickers Baja S15CK Setelah flame

hardening ................................................................... 45

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Deskripsi Pengambilan Data ........................................ 36

Tabel 4.1 Material Komposisi Kimia Material Poros Roda Traktor

Original ......................................................................... 37

Tabel 4.2 Komposisi Kimia Material Baja S15CK ......................... 38

Tabel 4.3 Kekerasan Material Material Poros Roda Traktor

Original ......................................................................... 42

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kekerasan Vickers Baja S15CK Sebelum

Hardening ..................................................................... 43

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kekerasan Vickers Baja S15CK Setelah

Flame Hardening .......................................................... 45

xviii

DAFTAR SIMBOL

𝑝 : Beban yang di gunakan (kg)

D : Panjang diagonal rata-rata (mm)

Ɵ : Sudut antara permuakaan intan yang berhadapan =136°C

HV : Kekerasan Vickers