KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO

SWING ARM SEPEDA MOTOR

TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh:

BENNY ADITYA KURNIAWAN

005214104

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2007

KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO

SWING ARM SEPEDA MOTOR

TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh:

BENNY ADITYA KURNIAWAN

005214104

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2007

i

HARDNESS AND MICRO STRUCTURE

OF MOTOR CYCLE SWING ARM

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering

by

BENNY ADITYA KURNIAWAN

Student Number : 005214104

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGARAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA 2007

ii

iii

iv

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir 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 oleh orang lain, kecuali yang secara

tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 7 Oktober 2007

Penulis

Benny Aditya Kurniawan

v

HALAMAN MOTO

˝ Kegagalan biasanya merupakan langkah awal menuju sukses,

tapi sukses itu sendiri sesungguhnya baru merupakan jalan tak

berketentuan menuju puncak sukses ˝. - Lambert Jeffries

˝ Tiada gading yang tak retak ˝.

- Anonim

˝ Pengetahuan ada dua macam : yang telah kita ketahui dengan

sendirinya atau yang hanya kita ketahui dimana ia bisa

didapatkan ˝.

- Samuel Johnson

˝ Sumber kekuatan baru bukanlah uang yang berada dalam

genggaman tangan beberapa orang, namun informasi di tangan

orang banyak ˝.

- John Naisbitt

vi

Persembahanku

Kupersembahkan karya ini teruntuk :

Yesus sang pembimbingku

Orang tua tercinta, Paulus Sugihardjo

dan Yulia Sulastri

Kakakku Andari serta adikku Cahyo

Teman-teman angkatan 2000 dan 2002

Salamku,

Benny

vii

KATA PENGANTAR

Penulis mengucapkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas

segala kasih, rahmat dan bimbingan-Nya sehingga dapat menyelesaikan Tugas

Akhir dengan baik. Maksud dan tujuan dari Tugas Akhir ini adalah sebagai

pemenuhan salah satu syarat mencapai gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

Penulis dalam kesempatan ini mengucapkan banyak terima kasih atas

bantuan, dukungan serta bimbingan yang diberikan dalam proses penyusunan ini,

oleh karena itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Romo Ir. Greg. Heliarko SJ.,S.S.,B.S.T.,M.A.,M.Sc., Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Bapak Budi Setyahandana, S.T., M.T., Dosen Pembimbing yang telah

membimbing dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

3. Laboran Laboratorium Teknologi Mekanik dan Laboratorium Perpindahan

Panas Universitas Sanata Dharma yang telah membantu penelitian penulis.

4. Segenap dosen dan karyawan Jurusan Teknik Mesin FT-USD yang telah

membantu dan selalu membimbing dalam masa-masa kuliah.

5. Keluarga besarku di Solo, bapak-ibu ( Paulus Sugihardjo ) dan ( Yulia

Sulastri ), kakakku Andari-Kiswi dan adikku Cahyo MKW terima kasih

untuk semuanya.

6. Teman-teman Andri , Rois, Yuris ( 2000 ), Bowo, Haryanto, Tomo, Surya,

Dwi, Dimas, Heri, Yayat, Calvin, Andi, dan semua teman-teman TM

angkatan 2000 yang telah membantu banyak dalam Tugas Akhir ini.

viii

7. Temen-temen di Solo, Topo, Sidik, Feri, Pak Tejo dan temen-temen lain

yang selalu setia menemani di wedangan.

Semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat berguna dan memberikan

manfaat baik bagi penulis maupun pihak lain, sebagai ilmu pengetahuan dan

informasi.

ix

INTISARI

Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh material yang terbaik untuk

pembuatan swing arm sepeda motor. Penelitian ini meliputi tiga material baja

karbon rendah yang memiliki komposisi dan struktur mikro yang berbeda.

Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian tarik, pengujian komposisi

kimia dan pengujian struktur mikro. Setiap material dipotong menjadi plat,

kemudian beberapa bagian plat tersebut dibentuk menjadi benda uji yang

disesuaikan dengan standar ASTM. Dari hasil pengujian kekerasan diperoleh data

bahwa baja MS 2 memiliki kekerasan tertinggi sebesar 161 kg/mm² dan baja MS

1 merupakan material yang memiliki kekerasan terendah sebesar 137 kg/mm²

sedangkan baja MS 3 memiliki kekerasan sebesar 144 kg/mm². Pada pengujian

komposisi kimia, unsur paduan karbon terbanyak pada baja MS 2 sebesar 0,128 %

dan terendah pada baja MS 1 sebesar 0,09 %. Dari pengujian struktur mikro

terlihat bahwa baja MS 2 memiliki kandungan karbon terbanyak, sedangkan baja

MS 3 memiliki unsur paduan karbon yang sedikit lebih banyak dari baja MS 1.

Dari pengujian-pengujian tersebut, dapat disimpulkan unsur karbon

memiliki pengaruh yang penting terhadap kekerasan material baja. Namun,

kekerasan suatu material tidak hanya dipengaruhi oleh unsur karbon. Perlakuan

panas, proses pembuatan dan pembentukan baja dapat juga mempengaruhi

kekerasan material.

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL……………………..…………………………………. i

HALAMAN JUDUL BAHASA INGGRIS………………………..………. ii

HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING……………….…………… iii

HALAMAN PERNYATAAN………………………..…………………….. v

HALAMAN MOTO………………………………………………………… vi

HALAMAN PERSEMBAHAN……………………………..……...………. vii

KATA PENGANTAR…………………………………………..………...… viii

INTI SARI………………………………………..………………………….. x

DAFTAR ISI………………………………………………………….……... xi

DAFTAR GAMBAR…………………………………………..……………. xiv

DAFTAR TABEL………………………………………….………………... xv

BAB I PENDAHULUAN……………………………..…………………. 1

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

1.2. Batasan Masalah…………………………………………..… 3

1.3. Tujuan Penelitian………………………………….………… 3

BAB II DASAR TEORI………………………………………..…………. 4

2.1. Pengertian Baja…………...……………………..…………... 4

2.2. Proses Produksi Baja…………………………………..……. 5

2.3. Struktur Mikro Besi dan Baja…………………..…………… 5

2.3.1. Diagram Fasa Besin Karbon..................................... 5

xi

2.3.2. Perubahan Struktur Pada Perlakuan Panas..………. 9

2.4. Klasifikasi Baja.…………………..…………………………. 11

2.4.1. Baja Karbon Biasa…………………….…………... 12

2.4.2. Baja Paduan Rendah................................................ 13

2.4.3. Baja Tahan Karat..................................................... 15

2.4.4. Baja Cor…………………………………………... 15

2.4.5. Baja Perkakas…………………………………….. 15

2.4.6. Baja Spesial……………………………………….. 16

2.5. Unsur-unsur Yang Terkandung Dalam Baja........................... 16

2.5.1. Karbon ( C )............................................................. 16

2.5.2. Mangan ( Mn )......................................................... 17

2.5.3. Sulfur ( S )................................................................ 17

2.5.4. Nikel ( Ni )............................................................... 17

2.5.5. Chromium ( Cr )....................................................... 17

2.5.6. Molybdenum ( Mo )…………………...………….. 18

2.5.7. Vanadium ( V )……………………………………. 18

2.5.8. Tembaga ( Cu )……………………………………. 18

2.5.9. Wolfram ( W )…………………………………….. 18

2.5.10. Phosfor ( P )………………………………………. 18

2.5.11. Aluminium ( Al )………………………………….. 19

2.5.12. Boron…………………………………………….... 19

2.6. Sifat Mekanis Baja………………………………………….. 19

2.7. Pengujian Bahan……………………………………………. 21

xii

2.7.1. Uji Kekerasan Brinell……………………………… 21

2.7.2. Pengamatan Struktur Mikro……………………….. 23

BAB III METODE PENELITIAN……………………………………….. 25

3.1. Skema Penelitian…….……………………………………... 25

3.2. Persiapan Bahan……………...……………..……………… 26

3.3. Peralatan Yang Digunakan...................................................... 26

3.4. Pengujian Bahan...................................................................... 27

3.4.1. Uji Kekerasan Brinell………..……………………. 27

3.4.2. Pengamatan Struktur Mikro..……………………... 29

3.4.3. Uji Komposisi Kimia............................................... 31

BAB IV DATA PENELITIAN DAN PEMBAHASAN………………….. 33

4.1. Analisis Pengujian Kekerasan Brinell……….……………… 33

4.2. Analisis Pengujian Struktur Mikro………………………...... 35

4.3. Analisis Pengujian Komposisi Kimia…….............................. 36

4.4 Analisis Ketebalan Plat........................................................... 38

BAB V KESIMPULAN DAN PENUTUP……………………………..... 39

5.1. Kesimpulan…………………..……………………………... 39

5.2. Penutup …………………………………..………………… 40

5.3. Saran………………………………..……………………….. 41

DAFTAR PUSTAKA

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram Fasa Besi Karbon…...……………………………….. 7

Gambar 2.2. Struktur Mikro Baja Karbon……………….………………….. 8

Gambar 2.3. Pemantulan Cahaya pada Benda………………………………. 24

Gambar 3.1. Skema Penelitian......................................................................... 25

Gambar 3.2. Mesin Uji Kekerasan……………………………………..……. 29

Gambar 3.3. Mikroskop dan Kamera………………………………….…...... 30

Gambar 3.4. Mesin Uji Komposisi Kimia…………………….…………….. 32

Gambar 4.1. Diagram Nilai Rata-rata Kekerasan Brinell……………...…….. 34

Gambar 4.2. Foto Struktur Mikro Material MS 1……………………………. 35

Gambar 4.3. Foto Struktur Mikro Material MS 2……………….…………… 35

Gambar 4.4. Foto Struktur Mikro Material MS 3………………..…………... 35

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Klasifikasi Baja Menurut SAE dan AISI................................. 12

Tabel 2.2. Diameter Penetrator dan Beban Uji......................................... 23

Tabel 4.1. Data Hasil Pengujian Kekerasan Material Swing Arm............ 33

Tabel 4.2. Nilai Rata-rata Kekerasan .................................................. 33

Tabel 4.3. Nilai Unsur Paduan Karbon Baja Material Swing Arm........... 37

Tabel 4.4. Nilai Unsur Paduan Karbon Setelah Pengujian Ulang pada

Baja MS 3 .............................................................................. 37

Tabel 4.5. Nilai Unsur Paduan Baja Material Swing Arm Setelah Pengujian

Ulang ……………………………………………………….. 38

xv

BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Dewasa ini perkembangan dunia otomotif berkembang dengan

pesatnya, maka perancangan dan pemilihan bahan konstruksi ataupun

komponen mesin sangatlah sulit dan rumit serta membutuhkan ketelitian.

Sebagian besar konstruksi mesin dalam aplikasinya selalu menerima beban

yang bervariasi, sehingga diperlukan suatu bahan yang baik dan kuat, untuk

mendapatkan bahan tersebut diperlukan pengujian sifat-sifat fisis dan mekanis

yang meliputi kekerasan, struktur mikro dan komposisi kimianya. Dalam

pengujian ini dibutuhkan pengetahuan tentang teknik manufaktur untuk

mengetahui kemampuan bahan dalam menerima pembebanan, baik dinamis

maupun statis.

Riset dan pengembangan terus dilakukan untuk memperoleh teknologi

baru yang lebih efisien dan efektif baik pengembangan mesin maupun

konstruksi. Salah satu konstruksi yang terus dikembangkan adalah swing arm

sepeda motor. Swing arm merupakan komponen penting pada sepeda motor

yang dapat meredam beban kejut dengan baik sehingga kestabilan sepeda

motor dapat terjaga. Bahan material yang umumnya digunakan dalam

pembuatan swing arm sepeda motor yaitu baja karbon rendah. Material yang

saat ini dipakai sering pecah karena komposisi, perlakuan panas maupun

2

pengerjaan yang salah. Maka dari itu diperlukan adanya penelitian terhadap

material yang baik untuk swing arm sepeda motor.

Penelitian ini meliputi tiga jenis pipa kotak MS yang akan digunakan

dalam pembuatan swing arm sepeda motor. Adapun ketiga baja tersebut

adalah :

1. Pipa kotak putih, MS ukuran 20 mm x 40 mm x 1,8 mm.

2. Pipa kotak coklat, MS ukuran 20 mm x 39,5 mm x 1,8 mm.

3. Pipa kotak hitam, MS ukuran 19,5 mm x 40 mm x 2 mm

3

1.2 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh sifat-

sifat fisis dan mekanis baja material swing arm sepeda motor terhadap

kekerasannya. Dengan adanya pengujian ini diharapkan diperoleh material

yang sesuai untuk pembuatan swing arm sepeda motor.

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah yang ditentukan penulis dalam penelitian dan

penyusunan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis

dari 3 baja material yang akan digunakan dalam pembuatan swing arm sepeda

motor. Pengujian yang dilakukan meliputi uji kekerasan, pengamatan struktur

mikro dan uji komposisi kimia. Material diperoleh dari PT. Mega Andalan

Kalasan dan pengujiannya di Laboratorium Ilmu Logam Jurusan Teknik

Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Baja

Baja merupakan paduan yang terdiri dari besi (Fe), karbon (C) dan

unsur lainnya. Baja dapat dibentuk melalui pengecoron atau penempaan.

Karbon merupakan salah satu unsur terpenting karena dapat meningkatkan

kekerasan dan kekuatan baja.

Besi dan baja merupakan logam yang banyak dipakai dan digunakan

dalam dunia teknik, meliputi 95% dari seluruh produksi logam dunia, baik

dalam bentuk pelat, lembaran, pipa, batang profil dan sebagainya. Untuk

penggunaan tertentu, besi dan baja merupakan satu-satuya logam yang

memenuhi persyaratan teknik maupun ekonomis, tetapi yang paling penting

karena sifat-sifatnya yang bervariasi. Yaitu bahwa bahan tersebut mempunyai

berbagai sifat dari yang paling lunak dan mudah dibuat sampai yang paling

keras dan tajam sekalipun atau apa saja dengan bentuk struktur logam dapat

dibuat dengan metode pengecoran. Dari unsur besi (Fe) berbagai bentuk

struktur logam dapat dibuat, itulah sebabnya mengapa besi dan baja disebut

dengan bahan yang kaya dengan sifat-sifat. Namun di beberapa bidang lainnya

logam ini mulai mendapat persaingan dari logam bukan besi. Besi

diperkirakan telah dikenal manusia sekitar tahun 1200 SM.

5

2.2 Proses Produksi Baja

Untuk memproduksi baja dapat ditempuh dengan cara pengecoran atau

dengan cara metalurgi serbuk. Pengecoran dilakukan dengan cara melebur biji

besi yang diperoleh dari tambang dalam dapur tinggi (blast furnance). Dengan

cara serbuk metalurgi yaitu dengan melebur kembali baja sraps dalam dapur

pengolahan baja (steel furnance). Melalui cara ini , baja diperoleh dengan cara

memadatkan campuran serbuk besi dan serbuk lainnya dalam satu wadah

tertentu dan selanjutnya dilakukan pemanasan terhadap hasil pemadatan.

2.3 Struktur Mikro Besi dan Baja

2.3.1 Diagram Fasa Besi Karbon

Dari unsur besi berbagai bentuk struktur logam dapat dibuat, itulah

sebabnya besi dan baja kaya dengan sifat-sifat. Sifat unsur penyusun baja

dan besi dapat dilihat secara jelas dalam diagram fasa besi karbon, seperti

pada gambar 2.1. Gambar tersebut dibawah menunjukan gambar

keseimbangan besi karbon sebagai dasar dari bahan yang berupa besi baja.

Selain karbon pada besi dan baja, terkandung kira-kira 0,25 % Si, 0,3 – 1,5

% Mn, dan unsur pengotor lain P, S dan sebagainya. Karena unsur-unsur ini

tidak memberikan pengaruh utama kepada diagram fasa, maka diagram fasa

tersebut dapat dipergunakan tanpa menghiraukan adanya unsur-unsur

tersebut.

Pada paduan besi karbon fasa karbida yang disebut simentit, dan juga

grafit, grafit lebih stabil dari pada simentit. Yang akan dibahas disini

6

hanyalah diagram Fe-Fe 3 C (simentit mempunyai kadar C = 6,67 %). Titik-

titik penting pada diagram fasa ini adalah :

A. Titik cair besi

B. Titik pada cairan yang ada hubungannya dengan reaksi peritektik

H. Larutan padat δ yang da hubungannya dengan reaksi peritektik. Kelarutan

karbon maksimum, adalah 0,10 %.

J. Titik peritektik selama pendinginan eustenit, pada komposisi J, fase γ

terbebtuk dari larutan padat δ, pada komposisi H, dan cairan komposisi

B.

N. Titik transformasi dari besi δ ↔ besi γ, titik transformasi A 4 dari besi

murni.

C. Titik eutektik. Selama pendinginan fasa γ dengan komposisi E dan

sementit pada komposisi F (6,67 % C) terbentuk dari cairan pada

komposisi C, fasa eutektik ini disebut ledeburit.

E. Titik yang menyatakan fasa γ, ada hubungan dengan reaksi eutektik.

Kelarutan maksimum dari karbon 2,14 %. Paduan besi karbon sampai

pada komposisi ini disebut baja.

G. Titik transformasi besi δ ↔ α. Titik transformasi A 3 untuk besi.

P. Titik yang menyatakan ferit, fasa α ada hubungannya dengan reaksi

eutektoid. Kelarutan maksimum dari karbon kira-kira 0,02 %.

S. Titik eutectoid. Selama pendinginan, ferit pada komposisi P dan sementiti

pada komposisi K (sama dengan F) terbentuk simultat dari austenit pada

7

komposisi S. Reaksi eutektoid ini dinamakan transformasi A1 , dan fasa

eutektoid ini dinamakan perlit.

GS. Garis yang menyatakan hubungan antara temperatur dengan komposisi

di mana mulai terbentuk ferit dari austenit. Garis ini disebut garis A 3 .

ES. Garis yang menyatakan hubungan antara temperature dan komposisi, di

mana mulai terbentuk simentit dari austenit dinamakan garis A cm

A . Titik transformasi magnetik untuk besi atau ferit. 2

A . Titik transformasi magnetik untuk sementit. 0

Gambar 2.1 : Diagram fasa besi karbon Sumber : Prof. Ir. Tata Surdia, M.S. Met.E : Pengetahuan Bahan Teknik, hal 70

8

Gambar 2.2 : Struktur mikro baja karbon Sumber : Prof. Ir. Tata Surdia, M.S. Met.E : Pengetahuan Bahan Teknik, hal 71

Keterangan Gambar 2.2 :

a. Menunjukkan stuktur mikro baja yang mempunyai kandungan karbon

sebesar 0,06 % C.

9

b. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon

sebesar 0,25 %. Baja ini dinormalkan pada suhu 930ºC.

c. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon

sebesar 0,30 %. Baja ini diaustenitkan pada suhu 930ºC dan

ditransformasikan isothermal pada suhu 700ºC.

d. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon

sebesar 0,45 %. Baja ini dinormalkan pada suhu 840ºC.

e. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon 0,80

%. Baja ini diaustenitkan pada suhu 1150ºC dan didinginkan pada

tungku.

f. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon

sebesar 1 %. Baja ini dirol pada suhu 1050ºC dan pendinginannya

dilakukan dengan udara.

Baja yang berkadar karbon sama dengan komposisi eutektoid

dinamakan baja eutektoid, yang berkadar kurang dari komposisi eutektoid

disebut baja hypoeutektoid dan yang berkadar karbon lebih dari komposisi

eutektoid disebut baja hypopereutektoid.

2.3.2 Perubahan Struktur Pada Perlakuan Panas

Besi dan baja diharapkan mempunyai kekuatan statis dan dinamik,

ulet, mudah diolah, tahan korosi dan mempunyai sifat elektromagnet agar

dapat dipakai sebagai bahan untuk konstruksi dan mesin-mesin. Dilihat

dari transformasi ada tiga macam baja yaitu :

10

1. Baja dengan titik transformasi A 1 berupa ferit di bawah A1 dan

austenit pada A atau diatas A1 . 3

2. Baja dengan titik transformasi A 1 di bawah temperatur kamar,

berupa austenit pada temperatur kamar.

3. Baja dengan daerah austenit yang kecil, berupa ferit sampai

temperatur tinggi pada daerah komposisi tertentu.

Baja yang tergolong macam 1 berupa ferit pada temperatur kamar

(dalam keseimbangan), dapat diproses menjadi berbagai struktur dengan

jalan perlakuan panas. Struktur tersebut diiktisarkan pada tabel 2.1. Fasa

yang ada pada baja. Fasa-fasa tersebut memiliki sifat-sifat khas, sebagai

berikut :

1. Ferit mempunyai sel satuan kubus pusat badan atau body centered

cubic (bcc), menunjukan titik mulur yang jelas dan menjadi getas

pada temperatur rendah.

2. Austenit mempunyai sel satuan kubus pusat muka atau face

centered cubic (fcc), menunjukan titik mulur yang jelas tanpa

kegetasan pada keadaan dingin. Akan tetapi kalau berupa fasa

metastabil bisa berubah menjadi α’ pada temperatur rendah,

dengan pengerjaan.

3. Martensit adalah fasa larutan padat lewat jenuh dari karbon dalam

sel satuan tetragonal pusat badan atau body centered tetragonal

(bct). Makin tinggi derajat kelewat jenuhan karbon, makin besar

11

perbandingan satuan sumbu sel satuannya dan makin keras serta

makin getas martensit tersebut.

4. Bainit mempunyai sifat-sifat antara martensit dan ferit.

Sesuai dengan keanekaragaman strukturnya, maka dapat diperoleh

berbagai sifat baja termasuk kekuatan dan keuletan. Faktor-faktor yang

menentukan sifat-sifat mekanik adalah macam fasa, kadar unsur paduan

dalam fasa, ukuran dan bentuk senyawa. Untuk mendapatkan sifat-sifat

mekanik yang diinginkan perlu mendapat struktur yang cocok dengan

komposisi kimia dan perlakuan panas yang tepat.

2.4 Klasifikasi Baja

Berdasarkan unsur paduannya, klasifikasi baja mengikuti SAE (Society of

Automotive Engineers) dan AISI (American Iron and Steel Institute). Macam-

macam kategori baja diantaranya sebagai berikut :

- Baja karbon biasa (plain-carbon steel).

- Baja paduan rendah (hight-strength, low alloy steel).

- Low alloy structural steel.

- Baja tahan karat (stainless steel).

- Baja tuang / cor (cast steel).

- Baja perkakas (tool steel).

- Baja penggunaan spesial / khusus (spesial purpose steel)

12

Tabel 2.1. Klasifikasi baja menurut SAE dan AISI

Sumber : Budi Setyahandana. S.T, M.T. : Diktat Material Teknik, hal 12

2.4.1 Baja karbon biasa

Baja karbon biasa merupakan jenis baja yang paling awal dikenal orang.

Baja ini mempunyai komponen utama Fe dan C, baja ini dibedakan lagi

menjadi :

13

1. Baja karbon rendah dengan kandungan karbon berkisar 0,05 – 0,30 %

2. Baja karbon sedang dengan kandungan karbon berkisar 0,30 – 0,50 %

3. Baja karbon tinggi dengan kandungan karbon lebih besar dari 0,50 %

Sifat umum baja karbon berdasarkan kadar % C :

1. Baja karbon rendah (0,05 – 0,30 %)

- Kekuatan sedang, liat dan tangguh tapi lunak.

- Untuk komponen dengan tegangan rendah.

- Mudah dimesin dan dilas.

2. Baja karbon sedang (0,3 – 0,6 %)

- Lebih keras dari pada baja karbon rendah.

- Lebih kuat dan tangguh, tetapi kurang liat.

- Sifat dapat diubah dengan heat treatment.

3. Baja karbon tinggi (0,6 – 0,95 %)

- Lebih keras tetapi kurang liat dan tangguh.

- Dapat di heat treatment untuk memperkeras dan mempertinggi

ketahanan arus.

- Untuk C > 0,96 % digunakan untuk tool steel.

2.4.2 Baja paduan rendah

Baja paduan rendah mengandung unsur-unsur paduan sebagai elemen

tambahan pada Fe dan C, Mo (Molibden), Si (Silicon) dan lain-lain.

Umumnya kandungan masing-masing elemen paduan lebih kecil dari 5 %.

Baja ini pada umunya telah mendapat perlakuan panas (heat treatment) oleh

pabrik pembuatnya.Baja paduan dipisah menjadi :

14

1. Baja paduan rendah (jumlah unsur paduan khusus < 8,0 %)

2. Baja paduan tinggi (jumlah unsur paduan khusus > 8,0 %)

Maksud penambahan unsur-unsur paduan :

1. Meningkatkan kekerasan dan kekuatan baja.

2. Memperbaiki sifat-sifat baja.

Unsur-unsur paduan pada baja dapat digolongkan menjadi :

1. Membuat baja lebih kuat dan ulet yang bereaksi dengan Fe seperti Ni,

Mn, Cr dan Mo.

2. Membuat baja lebih keras jika bereaksi dengan C seperti Cr, W, Mo

dan V.

Penggolongan 1 terutama digunakan untuk baja konstruksi, sedang 2

terutama digunakan untuk baja perkakas dan baja pembentuk seperti

pembentuk huruf nama. Dari segi ilmu bahan, unsur-unsur paduan pada baja

akan memberi pengaruh dalam hal :

1. Perubahan struktur fcc – bcc, suhu kritis akan berpindah ke atas (Cr, W,

Mo, Si) atau ke bawah (Ni, Mn).

Penyimpangan diagram sebanding dengan kadar unsur-unsur paduan yang

terdapat pada baja. Peningkatan cukup banyak kadar Mn dan Ni (12 – 14

%) dapat mengubah suhu kritis bawah, dibawah suhu kamar.

2. Titik eutektik (titik dimana suhu kritis atas dan bawah berada pada tempat

yang sama) akan bergeser ke kiri pada diagram Fe-C.

3. Kecepatan pendinginan kritis akan lambat.

15

2.4.3 Baja tahan karat

Baja tahan karat pada umumnya yang berlaku dipasaran dapat dibedakan

menjadi sebagai berikut :

- Baja tahan karat austenit (Austenite stainlees steel).

- Baja tahan karat ferit (ferit stainlees steel).

- Baja tahan karat martensit (martensite stainlees steel).

Semua jenis baja tahan karat ini mempunyai daya tahan terhadap korosi

yang berbeda, tergantung pada kandungan cromium (Cr). Baja austenit

termasuk kelompok baja Cr – Ni (seri 300). Baja ferit (masuk dalam seri 400)

tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas.

2.4.4 Baja cor

Baja cor mempunyai komposisi yang hampir sama dengan baja tempa,

kecuali pada komposisi Si dan Mn mempunyai jumlah lebih besar yang

berfungsi untuk mengikat O dan gas-gas lainnya. Baja cor komersial masih

dibedakan atas :

2

- Baja karbon rendah dengan C < 0,2 %.

- Baja karbon sedang dengan C 0,20 – 0 ,50 %.

- Baja karbon tinggi dengan C > 0,50 %.

- Baja paduan rendah dengan jumlah total elemen paduan C < 8 %.

- Baja paduan tinggi dengan jumlah total elemen paduan C > 8 %.

2.4.5 Baja perkakas

Baja perkakas yang beredar secara internasional pada umumnya harus

mempunyai persyaratan sebagai berikut :

16

- Kemampuan mempertahankan kekerasan dan kekuatan pada suhu tinggi.

- Kemampuan terhadap beban kejut/impact.

- Kemampuan untuk mempertahankan diri terhadap keausan dan gesekan.

Baja perkakas biasanya mengandung unsur-unsur Cr, W, V dan Mo dengan

jumlah cukup besar, sehingga baja tersebut menjadi lebih keras dan tahan

terhadap keausan.

2.4.6 Baja Spesial

Baja special pada umumnya digunakan untuk maksud-maksud tertentu sebagai

berikut :

- Baja tahan suhu tinggi.

- Baja tahan suhu rendah.

- Baja kekuatan tinggi.

Untuk penggunaan pada suhu tinggi (950 – 1100 ºC) dapat dipilih baja

tahan karat austenik (misal seri 302, 309, 310, 316, 321, 327) tetapi

kekuatannya turun dratis sampai pada temperatur 1100 ºC. Dapat juga

digunakan baja tahan karat jenis martensit dan feritik.

2.5. Unsur-unsur Yang Terkandung Dalam Baja

Unsur-unsur paduan baja mempunyai pengaruh sebagai berikut :

2.5.1. Karbon ( C )

Pengaruh unsur karbon adalah menaikkan besaran kekuatan tarik,

kekerasan dan kepekaan takik tetapi menurunkan keliatan ( regangan patah),

kemampuan tempa dan las. Hal ini dapat diatasi dengan cara paduan dan

perlakuan panas.

17

2.5.2. Mangan ( Mn )

Kombinasi Mn + S sebagai MnS ( mangan sulfida lunak ), penambahan

pada besi sulfida untuk mengurangi kegetasan. Pada alloy stell kandungan 11

% - 14 % Mn berfungsi untuk :

- Membentuk paduan austenit yang tidak magnetis.

- Meningkatkan kekerasan, tahan aus.

- Ideal untuk alat iris yang menderita beban kejut.

2.5.3. Sulfur ( S )

Umumnya tidak dikehendaki karena membuat efek brittle ( getas ). Jika

bersenyawa dengan mangan sifat sulfur berkurang atau membuat baja rapuh

bila tidak ada mangan.

2.5.4. Nikel ( Ni )

Unsur ini berpengaruh untuk meningkatkan ketangguhan dan ketahanan

terhadap beban kejut terutama pada temparatur rendah, membantu pengerasan

inti. Umumnya unsur ini digunakan sebagai paduan sebesar 2 % - 5 %,

biasnya diguanakan pada baja perkakas. Kadar 12 % - 20 % Ni dengan C

rendah dapat meningkatkan ketahanan korosi. Sifat Ni-Cr untuk keliatan,

tahan api dan panas dan tahan terhadap asam.

2.5.5. Chromium ( Cr )

Prosentase Cr dalam jumlah besar dapat berpengaruh terhadap ketahanan

korosi dan tahan panas/api. Kandungan Cr rendah < 2 % berfungsi untuk

mampu keras dan menambah kekuatan, biasanya paduan ini digunakan

bersama Ni dengan perbandingan 1 : 2. Kombinasi Cr dan C menjadi

18

Chromium Carbides yang tahan aus dan dugunakan pada baja karburising,

baja perkakas, baja bantalan tahanaus dan karat.

2.5.6. Molybdenum ( Mo )

Unsur ini digunakan pada baja paduan kurang dari 0,3 % untuk

menaikkan kekerasan dan menaikkan kekuatan terutama terhadap beban

dinamik dan temperatur tinggi, mencegah kegetasan. Mo dapat juga

menggantikan Cr untuk baja yang di temper dan di quench, menggantikan W

untuk baja-baja perkakas.

2.5.7. Vanadium ( V )

Kandungan 0,03 % - 0,25 % pada Vanadium Carbide berguna untuk

menghindari atau menahan pertumbuhan batas butir dan menaikkan kekuatan.

2.5.8. Tembaga ( Cu )

Tembaga mempunyai sifat tahan korosi di udara luar, umumnya sebagai

paduan baja 0,10 % - 0,50 %. Tembaga biasanya digunakan pada low carbon

sheet dan baja struktur karena tahan korosi.

2.5.9. Wolfram ( W )

Wolfram berfungsi untuk menaikkan kekerasan dan keliatan. Biasanya

unsur ini digunakan untuk baja-baja pada pengerjaan panas dengan kadar W

sebesar 3 % - 20 %.

2.5.10. Posfor ( P )

Posfor memperburuk kegetasan pada temperatur rendah dan

meningkatkan sensitivitas dari kegetasan temper karena fasa yang

tersegregasikan pada batas butir, oleh karena itu P harus selalu minimum.

19

2.5.11. Aluminium ( Al )

Unsur ini berfungsi untuk meninggikan pengerasan permukaan dari baja

nitrat dengan membentuk Al-nitrat sebesar 0,95 % - 1,3 %, memperbaiki

ketahanan terhadap panas dan proses penuaan.

2.5.12. Boron

Boron sangat efektif terhadap sifat kekerasan, 250 – 750 kali lebih

efektif dari Ni, 75 – 125 kali lebih efektif dari Mo, 100 kali lebih efektif dari

C. Dengan jumlah yang sangat sedikit boron memberikan sifat yang

dikehendaki pada baja karbon rendah ( efek berkurang drastis seiring kenaikan

kadar C ). Boron tidak membentuk carbide sehingga bersifat machinability

dan cold forming capability.

2.6 Sifat Mekanis Baja

Tujuan pengujian mekanik suatu logam yaitu dengan percobaan-

percobaan yang dilakukan terhadap suatu logam untuk mendapatkan data-

data yang dapat menunjukan sifat-sifat mekanik logam tersebut serta berperan

penting dalam mendesain suatu rancangan.

1. Malleability / dapat ditempa

Logam ini dapat dengan mudah dibentuk dengan suatu gaya, baik dalam

keadaan dingin maupun panas tanpa terjadi retak misalnya hammer

ataupun dengan rol.

2. Ductility / keuletan

Logam dapat dibentuk dengan tarikan tanpa menunjukan gejala putus.

3. Toughness / ketangguhan

20

Kemampuan suatu logam untuk dibengkokan beberapa kali tanpa

mengalami retak.

4. Hardness / kekerasan

Ketahanan suatu logam terhadap penetrasi/penusukan logam lain.

5. Strength / kekuatan

Kemampuan suatu logam untuk menahan gaya yang bekerja atau

kemampuan logam menahan deformasi (perubahan bentuk karena

pengaruh aksi dari luar).

6. Weldability

Kemampuan logam untuk dapat dilas, baik dengan listrik maupun las

karbit/gas.

7. Corrosion resistance / tahan korosi

Kemampuan suatu logam untuk menahan korosi/karat akibat kelembaban

udara, zat-zat kimia dan lain-lainnya.

8. Machinability

Kemampuan suatu logam untuk dikerjakan dengan mesin, misalnya

dengan mesin bubut, mesin frais dan lain-lainnya.

9. Elasticity

Kemampuan suatu logam untuk kembali ke bentuk semula tanpa

mengalami deformasi plastic / permanen.

10. Brittle / kerapuhan

Sifat logam yang mudah retak dan pecah. Sifat ini berhubungan erat

dengan kekerasan dan merupakan kebalikan dari ductility.

21

Baja mempunyai kandungan besi ( Fe ) dan Karbon ( C ) dengan kadar

karbon 0,05 % - 1,7 %. Selain karbon pada baja terkandung kurang lebih 0,25

% Si - 0,3 – 0.15 % Mn dan unsur pengotor lain seperti : Phosfor ( P ) dan

Belerang ( S ) Karena unsur-unsur tidak memberikan pengaruh utama maka

unsur tersebut di abaikan.

Biji besi yang diperoleh dari pertambangan kemudian di lebur dalam

dapur tinggi. Hasil dari dapur tinggi berupa besi kasar cair, di tuang dan di

proses kembali dengan pemanasan lanjutan untuk mengurangi atau menambah

unsur lain pada besi cair. Hasil leburan tersebut di sebut baja..

2.7 Pengujian Bahan

Pengujian bahan ini dilakukan untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis

dari benda uji yang diteliti.

2.7.1 Uji Kekerasan Brinell

Pengujian kekerasan menurut Brinell bertujuan untuk menentukan

kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja

yang ditekankan pada permukaan material tersebut. Disarankan agar

pengujian Brinell ini hanya diperuntukkan material yang memiliki kekerasan

Brinell sampai dengan 400 (ditulis 400 HB). Bila kekerasan lebih dari itu,

disarankan memakai pengujian Rockwell atau Vickers. Cara pengujian Brinell

adalah dengan menekankan bola baja yang dikeraskan dengan diameter D

(mm) ke permukaan bagian material yang diuji dengan beban P (kg) tegak

lurus terhadap permukaan tersebut, bebas hentakan (beban kejut) dan secara

demikian berangsur-angsur sehingga beban uji tercapai dalam waktu 15 detik.

22

Lama pengujian (pembebanan uji) untuk :

1. Semua jenis baja : 15 detik

2. Metal bukan besi : 30 detik.

Pada umumnya pusat tempat pengujian berjarak sekurang-kurangnya 2 x

d dari tepi material uji dan jarak tempat pengujian yang satu terhadap yang

lain sekurang-kurangnya 3 x d.

Garis tengah bekas indentor d harus diukur dengan ketelitian 0,01 mm.

Untuk menghindari terjadinya deformasi pada material uji bagian bawah,

maka ditentukan tebal minimal material uji adalah 17 x dalamnya bekas

indentor.

Rumus angka kekerasan Brinell (BHN) :

( )22

2dDDD

PBHN−−

=π

Catatan : d min = 0,25 x D

d maks = 0,5 x D

dengan :

P = gaya yang bekerja pada penetrator (kg)

D = diameter indentor (mm)

d = diameter bekas injakan (mm)

Dalam pengujian ini perlu diperhatikan jenis logam benda uji,

ketebalan benda uji untuk menentukan besarnya beban dan diameter bola baja

yang akan digunakan untuk melakukan penekanan seperti terlihat pada tabel

2.2.

23

Diameter bola baja yang sering digunakan untuk penekanan adalah

sebagai berikut :

Tabel 2.2 Diameter penetrator dan beban yang digunakan pada Brinell.

Tebal benda uji (mm) Diameter penetrator 1 -3 3 – 6 >6

D = 2,5 D = 5 D = 10

HB rata-rata 2DP Bahan

160 160 – 80 80 – 20

30 10 5

Baja, besi cor Kuningan, logam campur Cu

Aluminium, tembaga

52 =DP 102 =

DP 302 =

DP Diameter

penetrator D(mm) Gaya (kg)

2,5 31,25 62,5 187,5 5 125 250 750

10 500 1000 3000 Sumber : Setyahandana B : Materi Kuliah Bahan Teknik Manufaktur, hal 54.

2.7.2 Pengamatan Struktur Mikro

Pengamatan struktur mikro dilakukan dengan tujuan untuk

mempelajari sifat-sifat logam dan perlakuan panas dengan mikroskop, serta

memeriksa struktur logam. Bila cahaya yang dipantulkan masuk ke dalam

lensa mikroskop metal, permukaan akan tampak terlihat dengan jelas. Bila

berkas dipantulkan dan tidak mengenai lensa, daerah itu akan tampak hitam.

Batas butir akan tampak seperti mengelilingi setiap butir dan cahaya

tidak dipantulkan ke dalam lensa. Jadi batas butir tampak seperti garis-garis

hitam Pada gambar berikut akan tampak arah pemantulan cahaya.

24

Gambar 2.3 A contoh sedang diamati Gambar 2.3 B tampilan contoh di okuler

Gambar 2.3 Pemantulan cahaya pada benda Sumber : Avner, S.H., Introduction to Physical Metalurgy, McGraw

Hill, Tokyo, Japan.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Skema Penelitian

Persiapan Bahan

Pembuatan Spesimen

Uji Kekerasan Brinell Uji Struktur Mikro Uji Komposisi Kimia

Analisa Data

Pembahasan

Kesimpulan

Gambar 3.1 Skema Penelitian

26

3.2. Persiapan Bahan

Penelitian ini menggunakan 3 jenis baja MS yang akan diproduksi menjadi

swing arm sepeda motor. Ketiga baja tersebut merupakan baja karbon rendah

yang komposisi utamanya adalah Fe dan karbon serta sisanya adalah unsur

paduan logam lain. Data lengkap komposisi kimia unsur paduan dari ketiga baja

tersebut terdapat dalam lampiran.

3.3. Peralatan Yang Digunakan

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Alat-alat yang digunakan dalam poses pembuatan benda uji :

1. Mesin Skrap

2. Kikir

3. Jangka sorong

4. Gergaji besi

b. Alat-alat yang digunakan dalam pengujian benda uji :

1. Mesin uji tarik

2. Mikroskop optik dan kamera

3. Amplas

4. Autosol

5. Kain

6. Lampu baca

27

3.4 Pengujian Benda Uji

Pengujian benda uji dilakukan untuk mendapatkan data dari ketiga benda uji

untuk mendapatkan sifat fisis dan mekanis dari ketiga benda uji tersebut, dimana

data-data yang dihasilkan tersebut selanjutnya akan dibandingkan untuk melihat

hasil yang terbaik dari benda uji tersebut.

3.4.1 Uji Kekerasan

Pengujian kekerasan dalam penelitian ini memakai pengujian kekerasan

Brinell dengan diameter bola indentor 2,5 mm dan batasan diameter bekas injakan

bola indentor adalah sebagai berikut :

diameter minimal (dmin) = 0,25 × D = 0,625 mm

diameter maksimal (dmaks) = 0,5 × D = 1,25 mm

beban yang digunakan ( P ) = 187,5 kg

Pada umumnya pengujian kekerasan ini mempunyai tujuan untuk

menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap

bola baja yang ditekankan pada permukaan material tersebut.

Urutan pengujian kekerasan ini sebagai berikut :

a. Permukaan benda uji dihaluskan dengan amplas, dimulai dengan

menggunakan amplas kasar dan selanjutnya memakai amplas yang halus agar

permukaan benda uji tersebut rata dan sejajar.

b. Setelah proses pengamplasan selesai, benda uji dibersihkan dengan digosok

memakai autosol hingga benar-benar bersih.

28

c. Beban penekanan ditentukan sesuai dengan tabel konversi yang ada (dalam

penelitian ini memakai beban 187,5 kg) dan syarat batas bekas injakan bola

indentor (dari perhitungan diperoleh dmin = 0,625 mm dan dmaks = 1,25 mm).

d. Penekanan indentor ke permukaan bagian material yang diuji dengan beban P

(kg) tegak lurus terhadap permukaan tersebut, bebas hentakan (beban kejut)

dan secara demikian berangsur-angsur sehingga beban uji tercapai dalam

waktu 15 detik, dengan cara memutar handel penekan.

e. Pengamatan dan pencatatan data besarnya gaya penekan.

f. Handel penekan di putar balik untuk melepaskan atau menggeser benda uji.

g. Pengujian kekerasan dan pengukuran dilakukan beberapa kali untuk tiap

benda uji di tempat yang berbeda.

h. Benda uji dipindahkan dari alat uji dan amati besarnya lubang bekas injakan

indentor dengan mikroskop.

i. Data dicatat dan dihitung berapa harga kekerasan untuk benda uji tersebut.

29

Gambar 3.2 Mesin Uji Kekerasan

3.4.2 Pengamatan Struktur Mikro

Pengamatan struktur mikro bertujuan untuk membandingkan struktur mikro

dari benda uji yang diteliti dengan kondisi yang berbeda-beda, namum dalam hal

ini yang digunakan yaitu benda uji berupa plat baja yang telah dipotong menjadi

lebih kecil. Prosedur pengamatan struktur mikro adalah sebagai berikut :

a. Permukaan benda uji dihaluskan dengan gerinda dan dibersihkan sehingga

permukaan tersebut rata dan sejajar, kemudian benda uji dihaluskan dengan

amplas yang memiliki tingkat kekasaran yang berbeda mulai dari yang paling

kasar sampai yang paling halus.

b. Benda uji tersebut digosok dengan autosol sehingga permukaannya

mengkilap.

30

c. Benda uji dicuci dengan aquades kemudian keringkan (dilap dengan kain dan

dihembuskan udara).

d. Permukaan benda uji dietsa dengan menggunakan larutan NaOH, kemudian

diamkan selama 60 detik sambil digoyang-goyangkan.

e. Benda uji dimasukan ke dalam alkohol untuk menetralkan bahan etsa

kemudian cuci dengan aquades dan keringkan.

f. Permukaan benda uji yang telah dietsa diamati dengan menggunakan

mikroskop, lakukan pemotretan dan analisa.

g. Dilakukan langkah seperti diatas pada benda uji yang lainnya.

Gambar 3.3 Mikroskop dan Kamera

31

3.4.3 Uji Komposisi Kimia

Uji komposisi kimia bertujuan untuk mengetahui unsur-unsur kimia dan

besarnya kandungan unsur-unsur kimia tersebut dalam suatu logam. Proses

pengujian komposisi sebagai berikut :

a. Peralatan pendukung (Argon, printer, dll) disambung dengan arus listrik yang

kemudian dinyalakan.

b. Pengujian dapat dilakukan sampai spektrometer siap dilakukan pengujian

yang kira-kira ± 20 menit.

c. Sebelum melakukan pengujian dilakuakan pemilihan program yang akan diuji

atau Gun Metal sesuai barang yang akan diuji.

d. Lakukan standarisasi alat uji.

e. Setelah selesai standarisasi, lakukan pengujian pada sampel uji. (sampel uji

sebelumnya harus dipreparasi sebelumnya, Al dengan dibubut dan Gun Metal

dengan digrinda).

f. Cara melakukan analisa sampel uji :

1. Meletakkan sampel pada kedudukan kerja,

2. Tombol start ditekan pada alat dimana analisa sampel mulai dilakukan,

penekanan sampel jangan dilepas sampai bunyi spark terdengar,

3. Penembakan dilakukan minimal 3 kali pada tempat yang berbeda,

4. Pin penembak dibersihkan setiap selesai penembakan.

5. Hasil uji yang didapatkan dapat diprint.

32

g. Proses analisa selesai.

Gambar 3.4 Mesin uji komposisi kimia.

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa Pengujian Kekerasan Brinell

Pengujian kekerasan ini bertujuan untuk mengetahui ketahanan baja

material terhadap deformasi. Hasil pengujian disajikan dalam Tabel 4.1

sampai Tabel 4.2 dan Gambar 4.1.

Tabel 4.1. Data Hasil Pengujian Kekerasan Brinell Pada Baja Material

Swing Arm

No Bahan Diameter Lekukan ( mm ) Kekerasan Brinell ( kg/mm² )

1 Baja MS 1 1,26 140 2 Baja MS 1 1,28 135 3 Baja MS 1 1,28 135 4 Baja MS 1 1,28 135 5 Baja MS 1 1,26 140 6 Baja MS 2 1,16 167 7 Baja MS 2 1,18 161 8 Baja MS 2 1,18 161 9 Baja MS 2 1,20 156 10 Baja MS 2 1,18 161 11 Baja MS 3 1,26 140 12 Baja MS 3 1,24 145 13 Baja MS 3 1,24 145 14 Baja MS 3 1,24 145 15 Baja MS 3 1,24 145

Tabel 4.2. Nilai Rata-Rata Kekerasan Brinell Pada Baja Material

Swing Arm

No Bahan Kekerasan Brinell ( kg/mm² )

1 Baja MS 1 137 2 Baja MS 2 161 3 Baja MS 3 144

34

Tabel 4.2 menunjukan hasil analisa pengujian kekerasan Brinell, baja MS

2 merupakan material yang memiliki kekerasan paling tinggi yaitu 161

kg/mm². Dengan kondisi ini baja MS 2 memiliki ketahanan yang paling baik

terhadap deformasi. Kekerasan lekukan tergantung pada :

- Perilaku pengerasan regang bahan selama diadakan pengujian.

- Perilaku pengerasan regang bahan sebelum di uji.

Perlakuan panas sangat berpengaruh terhadap kekerasan material, Baja

MS 2 dimungkinkan mendapat perlakuan panas yang lebih banyak jika

dibandingkan dengan baja MS lainnya.

137

161

144

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Baja MS 1 Baja MS 2 Baja MS 3

Bahan

Kek

eras

an B

rinel

l ( k

g/m

m2

)

Gambar 4.1. Diagram Nilai Rata-Rata Kekerasan Brinell Baja Material Swing Arm

35

4.2 Pengujian Struktur Mikro

Foto struktur mikro dapat diamati pada Gambar 4.2 sampai Gambar 4.4.

Gambar 4.2. Foto Struktur Mikro Baja M

1144 mm

1144 Gambar 4.3. Foto Struktur Mikro Baja M

1144

Gambar 4.4. Foto Struktur Mikro Baja M

00 µµ

S 1

mm

00 µµ S 2

mm

00 µµ

S 3

36

Dari foto diketahui bahwa baja MS 2 memiliki perlit lebih banyak dan

menyebar merata, sehingga baja ini memiliki kekerasaan terbesar diantara

ketiga baja MS tersebut. Baja MS 3 memiliki unsur paduan karbon yang

sedikit lebih banyak jika dibandingkan dengan baja MS 1. Baja MS 1

memiliki unsur paduan karbon yang paling rendah sehingga kekerasanya

paling kecil tetapi keuletannya yang paling baik dan tidak mudah mengalami

keretakan.

4.3 Pengujian Komposisi Kimia

Dari data hasil pengujian komposisi kimia dapat diketahui, baja MS 2

mempunyai unsur paduan karbon sebesar 0,128 % sedangkan baja MS 3

sebanyak 0,026 % dan baja MS 1 sebanyak 0,090 %. Baja MS 2 memiliki

kekerasan yang paling besar diantara bahan lainnya, tetapi keuletannya lebih

rendah jika dibandingkan dengan material yang lainnya. Pada pengujian

komposisi Baja MS 3 dimungkinkan terjadi kesalahan dalam analisa data atau

tertukar dengan data hasil pengujian yang lain, karena banyaknya unsur

karbon pada material ini terlalu sedikit dan tidak sesuai dengan data hasil

pengujian tarik. Maka dari itu dilakukan pengujian ulang terbatas pada

pangujian baja MS 3 di laboratorium yang lain. Hasil penelitian ini digunakan

sebagai perbandingan dengan hasil pengujian sebelumnya. Data lengkap hasil

pengujian komposisi kimia dilampirkan pada halaman lampiran.

Kekerasan suatu material tidak hanya dipengaruhi oleh banyaknya unsur

paduan karbon tetapi juga dipengaruhi oleh perlakuan panas dan proses

pembuatan material. Perlakuan panas tidak dapat mempengaruhi banyaknya

37

unsur paduan material sekalipun kekerasannya meningkat. Data hasil

pengujian komposisi kimia dapat dilihat pada Tabel 4.6 sampai Tabel 4.7.

Tabel 4.3. Nilai Unsur Paduan Karbon ( C ) Baja Material Swing Arm

No Material Unsur C ( % )

1 Baja MS 1 0,090 2 Baja MS 2 0,128 3 Baja MS 3 0,026

Tabel 4.4. Nilai Unsur Paduan Karbon ( C ) Baja Material Swing Arm Setelah Pengujian Ulang Pada Baja MS 3

No Material Unsur C ( % )

1 Baja MS 1 0,090 2 Baja MS 2 0,128 3 Baja MS 3 0,110

Tabel 4.5 Nilai Unsur Paduan Baja Material Swing Arm

Setelah Pengujian Ulang

Material Unsur

Baja MS 1 Baja MS 2 Baja MS 3

C 0,090 0,128 0,110 Mn 0,472 0,381 0,414 S 0,004 0,008 0,031 Ni 0,034 0,023 0,194 Cr 0,134 0 0 Mo 0,018 0,007 0,004 Cu 0,049 0,053 0,004 W 0 0 0,16 Si 0 0 0,181 Al 0,045 0,004 0 P 0,020 0,020 0,025 Ti 0,036 0,036 0 Nb 0,034 0,022 0,03

38

Dari data hasil pengujian ulang, Baja MS 3 memiliki unsur paduan

karbon sebesar 0,110 %. Berdasarkan hasil pengujian kekerasan dan

pengamatan struktur mikro diperoleh hasil yang sebanding dengan hasil

pengujian ulang komposisi kimia, sehingga dapat disimpulkan telah terjadi

kesalahan dalam pengujian komposisi kimia. Baja MS 3 memiliki unsur S

0,031 % dan unsur P 0,025 %, unsur ini berpengaruh terhadap keuletan suatu

material yaitu dapat mengurangi keuletan suatu material. Unsur Mn terbesar

terdapat pada baja MS 1 sebesar 0,472 %, penambahan unsur Mn pada besi

sulfida dapat mengurangi kegetasan.

4.4 Pengamatan Ketebalan Plat

Baja MS 3 10 % lebih tebal daripada baja MS 1 dan baja MS 2. Baja MS

3 merupakan material yang tidak paling keras dan getas tetapi paling mudah

rusak apabila dirol karena memiliki ketebalan yang paling besar diantara

ketiga material tersebut. Keadaan ini membuat baja MS 3 lebih mudah

mengalami keretakan atau pecah, karena pada batas tekukan pengerolan baja

MS 3 mengalami tarikan dan tekanan yang lebih besar daripada material

lainnya. Material yang tipis dapat menjangkau perlakuan pengerolan sampai

pada sudut kecil atau sempit sedangkan material yang tebal memerlukan

perlakuan pengerolan dengan sudut yang lebih besar.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian, pengujian dan analisis di laboratorium Ilmu Logam

dan laboratorium Teknologi Mekanik jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sanata Dharma, maka dapat disimpulkan:

1. Hasil penelitian menunjukkan Baja MS memiliki kekerasan tertinggi

terdapat pada Baja MS 2 yaitu sebesar 161 kg/mm2, Sedangkan kekerasan

terendah terdapat pada baja MS 1 sebesar 137 kg/mm2.

2. Material 2 dan 3 mengalami keretakan atau pecah. Hal ini dapat dilihat dari

dua tinjauan yaitu ketebalan dan komposisi kimia. Dari ketebalan, baja MS

3 paling tebal sehingga dalam proses pengerolan mengalami tekanan dan

tarikan yang lebih besar daripada baja MS 2 dan baja MS 1. Pada tekukan

yang mengalami tekanan dan tarikan tersebut baja MS 1 dan baja MS 2

dapat ditekuk sampai sudut yang kecil sedangakan baja MS 3 dapat ditekuk

pada sudut yang lebih besar. Untuk tekukan yang sama sudutnya baja MS 3

mengalami retakan atau pecah, sehingga baja MS 3 tidak dipilih. Untuk baja

MS 2 tidak dipilih karena baja MS 2 paling keras dan getas, sehingga pada

material juga dapat dilihat mengalami keretakan atau pecah. Maka baja MS

40

1 yang dipilih karena memiliki kekerasan yang tidak terlalu keras dan pada

materialnya tidak terdapat keretakan atau pecah.

3. Baja MS 1 merupakan material yang terbaik untuk pembuatan swing arm

sepeda motor karena memiliki ketahanan terhadap deformasi yang paling

baik diantara ketiga baja material tersebut.

5.2. Penutup

Didalam penelitian baja material swing arm sepeda motor ini diharapkan

dapat membantu semua pihak dalam pemahaman tentang material untuk

pembuatan swing arm sepeda motor. Selain itu penelitian ini juga diharapkan

dapat berguna bagi pengembangan teknologi swing arm sepeda motor.

Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang

telah banyak membantu selama proses penyusunan Tugas Akhir ini. Bila terjadi

ketidak akuratan data, peralatan dan ketilitian dalam pengamatan. Kritik dan

saran untuk kemajuan sangat penulis harapkan, sehingga Tugas Akhir ini dapat

berguna bagi semua pihak.

5.3. Saran

1. Dalam proses pengujian tarik perlu diperhatikan hal-hal yang dapat

menghambat pada penelitian seperti :

Kesimpang siuran data dalam pengujian komposisi kimia.

Ketelitian dan kecermatan dalam pengambilan data.

Keakuratan alat uji kekerasan Brinell.

41

2. Perawatan dan perbaikan alat uji yang ada di setiap laboratorium sebaiknya

dilakukan secara baik dan teratur dan bila memungkinkan dengan alat uji

yang lebih modern agar diperoleh ketelitian yang baik.

3. Buku-buku referensi tentang bahan yang ada di perpustakaan sebaiknya

diperbanyak.

4. Alat-alat pendukung Tugas Akhir, khususnya alat-alat uji komposisi

sebaiknya disediakan dalam laboratorium.

Daftar Pustaka

Avner, S. H. 1989. Introduction to Physical Metalurgy. McGraw Hill : Tokyo.

Dieter, G. E. 1993. Metalurgi Mekanik. Erlangga : Jakarta.

Setyahandana, B. 2004. Diktat Material Teknik. Universitas Sanata Dharma :

Yogyakarta.

Surdia, T. 1991. Pengetahuan Bahan Teknik. Pradnya Paramita : Jakarta.

Suroto, A. 1992. Ilmu Logam/Metalurgi. Erlangga : Jakarta.

LAMPIRAN

DATA-DATA HASIL PENGUJIAN DAN PERHITUNGAN

1. UJI KEKERASAN BRINELL

Rumus yang digunakan untuk perhitungan :

))(2/( 22 dDDDPBHN

−−=

π

dengan :

BHN = Angka kekerasan Brinell (BHN)

P = Beban yang diberikan pada identor/gaya penekanan (kg)

D = Diameter identor (mm)

d = Diameter lubang bekas injakan identor (mm)

Data-data hasil pengujian kekerasan

No Bahan Diameter Lekukan ( mm ) Kekerasan Brinell ( kg/mm² )

1 Baja MS 1 1,26 140 2 Baja MS 1 1,28 135 3 Baja MS 1 1,28 135 4 Baja MS 1 1,28 135 5 Baja MS 1 1,26 140 6 Baja MS 2 1,16 167 7 Baja MS 2 1,18 161 8 Baja MS 2 1,18 161 9 Baja MS 2 1,20 156 10 Baja MS 2 1,18 161 11 Baja MS 3 1,26 140 12 Baja MS 3 1,24 145 13 Baja MS 3 1,24 145 14 Baja MS 3 1,24 145 15 Baja MS 3 1,24 145

Nilai Rata-Rata Kekerasan Brinell Pada Baja Material Swing Arm

No Bahan Kekerasan Brinell ( kg/mm² )

1 Baja MS 1 137 2 Baja MS 2 161 3 Baja MS 3 144

2. UJI STRUKTUR MIKRO

Data-data hasil pengujian struktur mikro

11440 mm

Foto Struktur Mikro Material Swing Arm MS 1

11440 Foto Struktur Mikro Material Swing Arm MS 2

11440 Foto Struktur Mikro Material Swing Arm MS 3

0 µµ

mm

0 µµ

mm

0 µµ

III. UJI KOMPOSISI KIMIA

Data hasil analisa pengujian komposisi kimia :

a. Komposisi kimia baja MS 1

b. Komposisi kimia baja MS 2

c. Komposisi kimia baja MS 3

d. Komposisi kimia baja MS 3 ( PT. ITOKOH CEPERINDO )