PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB...

65
PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN TERSIRKULASI DAN BUKAAN KATUP PADA PROSES QUENCHING TERHADAP NILAI IMPAK BAJA AISI 1045 ( Skripsi ) Oleh BASTIYAN DWI JULIAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2019

Transcript of PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB...

Page 1: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN

TERSIRKULASI DAN BUKAAN KATUP PADA PROSES

QUENCHING TERHADAP NILAI IMPAK BAJA AISI 1045

( Skripsi )

Oleh

BASTIYAN DWI JULIAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2019

Page 2: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

ABSTRACT

THE EFFECT OF CIRCULATED COOLING VARIATIONS

MEDIA AND VALVE OPENING IN THE QUENCHING

PROCESS OF AISI 1045 STEEL IMPACT VALUE

BY

Bastiyan Dwi Julian

AISI 1045 steel is classified into medium carbon steel because it has a carbon

content of 0,45%. There are times when the characteristics of steel itself are not in

accordance with the needs needed, therefore the steel requires other treatments to

modify the properties and structure for example in AISI 1045 steel. Characteristics

of steel can be modified by heat treatment, of the many heat treatments there is one

of them is the quenching process. Quenching itself is a metal working process with

heating to a certain temperature and immediately carried out cooling quickly on

predetermined media variations, with the aim of increasing the hardness and

toughness of steel and macro structure of AISI 1045. This quenching process uses

a temperature of 800° C with a duration of holding time for 15 minutes then cooled

quickly using a variety of circulating cooling media and valve openings.

The media used are water, saline, diesel fuel and valve openings used in each media,

including 180°,90°,45°. The results of the impact test use the Charpy method. In

raw materials the impact value is 0,154 Joule/mm2 and in circulated cooling media

with variations in valve openings (180°,90°,45°) get impact values on water media,

namely (0.558 J/mm2, 0.57 J/mm2, 0.591 J/mm2), impact values in saline media

are (0.504 J/mm2, 0.516 J/mm2, 0.525 J/mm2) and the impact value on solar media

are (0.637 J/mm2, 0.66 J/mm2, 0.67 J/mm2). The macro structure obtained in

fractography specimens is crystaline and fibrous fracture.

Keywords: AISI 1045, quenching, crystaline, fibrous, Joule/mm2, raw material.

Page 3: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

ABSTRAK

PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN

TERSIRKULASI DAN BUKAAN KATUP PADA PROSES

QUENCHING TERHADAP NILAI IMPAK BAJA AISI 1045

Oleh

Bastiyan Dwi Julian

Baja AISI 1045 adalah baja yang tergolong kedalam baja karbon sedang karena

memiliki kadar karbon sebesar 0,45 %. Ada kalanya karateristik yang ada pada baja

sendiri tidak sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan, oleh karena itu baja tersebut

membutuhkan perlakuan lain untuk memodifikasi sifat dan strukturnya misalkan

pada baja AISI 1045. Karateristik baja dapat dimodifikasi dengan cara melakukan

perlakuan panas, dari sekian banyaknya perlakuan panas yang ada salah satunya

adalah proses quenching. Quenching sendiri adalah proses pengerjaan logam

dengan pemanasan hingga suhu tertentu dan langsung dilakukan pendinginan

secara cepat pada variasi media yang telah ditentukan, dengan tujuan untuk

meningkatkan kekerasan dan ketangguhan baja dan struktur makro AISI 1045.

Proses quenching ini menggunakan suhu 800°C dengan durasi waktu penahanan

selama 15 menit kemudian didinginkan secara cepat menggunakan variasi media

pendingin tersirkulasi dan bukaan katup.

Media yang digunakan adalah air, larutan garam dan solar serta bukaan katup yang

digunakan pada setiap media antara lain 180°, 90°, 45°. Hasil dari uji impak

menggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai

impak sebesar 0,154 Joule/mm2 sedangkan pada media pendingin yang tersirkulasi

dengan variasi bukaan katup (180°, 90°, 45°) mendapatkan nilai impak pada media

air yaitu (0,558 J/mm2, 0,57 J/mm2, 0,591 J/mm2), nilai impak pada media larutan

garam yaitu (0,504 J/mm2, 0,516 J/mm2, 0,525 J/mm2) dan nilai impak pada media

solar yaitu (0,637 J/mm2, 0,66 J/mm2, 0,67 J/mm2). Struktur makro yang didapatkan

pada fraktografi spesimen yaitu patahan crystaline dan fibrous.

Kata Kunci: AISI 1045, quenching, crystaline, fibrous, Joule/mm2, raw material.

Page 4: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN

TERSIRKULASI DAN BUKAAN KATUP PADA PROSES

QUENCHING TERHADAP NILAI IMPAK BAJA AISI 1045

Oleh

BASTIYAN DWI JULIAN

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk Mencapai Gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2019

Page 5: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak
Page 6: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak
Page 7: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak
Page 8: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Kabupaten Ciamis, Jawa Barat pada

tanggal 24 Juli 1995, sebagai anak kedua dari empat bersaudara

dari pasangan Samijo dan Hikmah Fajriyah.

Penulis mengawali jenjang akademis di Sekolah Dasar yaitu di

SD Negeri 1 Sumampir, Kecamatan Sumampir, Kota Cilegon pada tahun 2001.

Lalu pada tahun 2002 penulis pindah sekolah ke SD Negeri 3 Sukamanah, Kab.

Pandeglang dikarenakan pekerjaan orangtua. Selanjutnya penulis melanjutkan

pendidikan Sekolah Menengah Pertama di SMP Negeri 1 Pandeglang, Kab.

Pandeglang dan lulus pada tahun 2010. Pada tahun 2013 penulis berhasil

menyelesaikan pendidikan Sekolah Menengah Atas di SMA Negeri 1 Pandeglang.

Pada tahun 2013 penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur Seleksi Nasional Masuk

Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN).

Page 9: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di organisasi internal seperti di

Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (2015-2016) menjabat sebagai anggota

divisi pendidikan dan pelatihan. Penulis juga aktif sebagai staff kementrian

kesejahteraan mahasiswa dari Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) pada tahun

2014-2015. Dalam bidang akademik, penulis melaksanakan Kerja Praktik di PT.

Chandra Asri Petrochemical (CAP) bagian maintenance mechanical Cilegon pada

bulan Februari 2017 dan melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN) di pulau

Sebesi Lampung Selatan pada bulan Juli 2017. Pada Skripsi ini penulis

melaksanakan penelitian dalam bidang konsentrasi rekayasa material yang

berjudul “ Pengaruh Variasi Media Pendingin Tersirkulasi dan Bukaan Katup

pada Proses Quenching Terhadap Nilai Impak Baja AISI 1045 ” di bawah

bimbingan Bapak Harnowo Supriadi, S.T., M.T. dan Bapak Dr. Sugiyanto, M.T.

Page 10: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

Bismillahirrahmanirrahim

Dengan Segala Kerendahan Hati

Dan Harapan Meraih Ridho Allah SWT.

Kupersembahkan Hasil Karya Yang Sederhana Ini Untuk Orang-Orang Yang Berjasa Besar

Dalam Hidupku :

“Kedua Orang Tuaku yang Tercinta”

“Mamah dan Papah”

Yang Selalu Memberikan Kasih Sayang dan Cinta Sejak Buaian, Serta Jerih Payah dan Kerja

Keras Yang Dilakukan Untuk Menjadikanku Hingga Bisa Seperti Sekarang Ini.

“Saudaraku”

“Mba Lina, Dede Vina dan Agil”

Terima Kasih Atas Curahan Motivasi dan Semangat Yang Telah Diberikan

“Keluarga Besar Teknik Mesin Universitas

Lampung”

Keluarga Besarku dan Sahabat Terbaik yang Selalu Memberi Warna dan Ilmu Dalam

Hidupku.

“Almamater Tercinta Teknik Mesin

Universitas Lampung”

Page 11: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

MOTTO

“... Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai

dengan kesanggupannya”

(Al- Baqarah : 286)

“Dan jangan sekali-kali kamu mengatakan tentang

sesuatu: Sesungguhnya aku akan mengerjakan ini besok

pagi. kecuali (dengan menyebut): Insya Allah”

(Al-Kahfi: 23-24)

“Hidup Cuma Sekali Tidak Ada yang Tahu Apa yang

Akan Terjadi Esok Hari Maka Jalanilah Dengan Penuh

Kebahagiaan Selama Masih Ada Kesempatan”

Page 12: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

SANWANCANA

Segala puji dan syukur hanya milik Allah SWT tuhan semesta alam atas rahmat

dan pertolongan-Nya, skripsi ini dapat diselesaikan. Sholawat serta salam selalu

tercurah kepada Nabi Muhammad SAW yang menunjukkan kepada umat manusia

jalan yang lurus, dan kepada para sahabatnya, keluarganya, serta para pengikutnya

yang selalu istiqamah diatas kebenaran agama Islam hingga hari ajal menjemput.

Dalam penyusunan skripsi ini penulis banyak memperoleh bantuan baik itu moral

maupun material dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini, penulis ingin

menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Hasriadi Mat Akin, M.P., selaku Rektor Universitas

Lampung.

2. Prof. Drs. Suharno, M.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Lampung.

3. Bapak Ahmad Su’udi, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Universitas Lampung.

4. Bapak Harnowo Supriadi, S.T., M.T., selaku pembimbing utama tugas akhir,

atas banyak waktu, ide, dan perhatian yang telah diberikan untuk membina

penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Page 13: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

5. Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing kedua tugas akhir ini, yang

telah banyak mencurahkan waktu dan pikirannya bagi penulis.

6. Bapak Zulhanif, S.T., M.T., selaku pembahas tugas akhir ini, yang telah

banyak memberi kritik dan saran yang sangat bermanfaat bagi penulis.

7. Seluruh Dosen Staff pengajar Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung.

8. Kedua Orang Tuaku, Mamah, Papah, serta Kakak dan Adikku yang selalu

memberikan doa yang terbaik bagi penulis.

9. Sahabat-sahabatku seperjuangan Faisal, Cepot, Rahman, Hanif, Nopan, Oki,

Weldy, Rizal, Arizon, Kusuma, Kelvin serta seluruh saudara seperjuangan

Teknik Mesin 2013 yang selalu memberikan semangat bagi penulis.

Bandar Lampung, Januari 2019

Penulis

BASTIYAN DWI JULIAN

Page 14: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

i

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI .................................................................................................... i

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... iii

DAFTAR TABEL ........................................................................................... iv

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

A. Latar Belakang ...............……….……………………………. 1

B. Tujuan Penelitian …........................…………………………. 4

C. Batasan Masalah..........................…………………………….. 4

D. Sistematika Penulisan ...................................…......…………. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA.......................………………………......… 6

A. Heat Treatment ............................................................................ 6

B. Quenching.................................................................................... 8

C. Media Pendingin ......................................................................... 9

D. Diagram Fasa Fe-Fe3C ............................................................... 10

E. Holding Time ............................................................................... 14

F. Pengertian Baja ............................................................................ 16

G. Klasifikasi Baja ........................................................................... 17

H. Pengaruh Unsur Paduan Baja ...................................................... 20

I. Sifat - Sifat Baja .......................................................................... 22

J. Baja AISI 1045 ............................................................................ 24

K. Pengertian Pengujian Impak ........................................................ 25

L. Macam Patahan Uji Impak .......................................................... 30

BAB III METODOLOGI PENELITIAN.....................…………………….. 32

A. Waktu dan Tempat Penelitian ..................................................... 32

B. Alat dan Bahan ............................................................................ 32

C. Prosedur Penelitian ...................................................................... 40

Page 15: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

ii

D. Diagram Alur Pengambilan data ................................................. 44

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN………………………………....….. 45

A. Hasil ............................................................................................. 45

B. Hasil pengujian variasi media dan bukaan katup ........................ 46

C. Hasil Analisis Patahan dengan mikroskop digital ....................... 47

D. Pembahasan ................................................................................. 48

BAB V SIMPULAN DAN SARAN................................................................. 56

A. Kesimpulan................................................................................. 56

B. Saran........................................................................................... 57

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

Page 16: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Diagram temperatur terhadap waktu .............................................. 7

Gambar 2. Diagram Fasa Fe3C ........................................................................ 12

Gambar 3. Ilustrasi Skematis Pengujian Impak ............................................... 26

Gambar 4. Dimensi spesimen uji impak charpy .............................................. 27

Gambar 5. Peletakan spesimen berdasarkan metode charpy ........................... 28

Gambar 6. ukuran spesimen uji metode izod ................................................... 28

Gambar 7. Peletakan spesimen berdasarkan metode izod ................................ 29

Gambar 8. Alat Instalasi Quencing dengan media Tersirkulasi ....................... 32

Gambar 9. Baja AISI 1045 ............................................................................... 35

Gambar 10. Mesin Potong Logam ................................................................... 36

Gambar 11. Mesin Sekrap ................................................................................ 36

Gambar 12. Jangka Sorong .............................................................................. 37

Gambar 13. Furnace ........................................................................................ 37

Gambar 14. Air tanah ....................................................................................... 38

Gambar 15. Air garam 25% ............................................................................. 38

Gambar 16. Solar ............................................................................................. 39

Gambar 17. Impact testing machine................................................................. 39

Gambar 18. Mikroskop digital ......................................................................... 40

Gambar 19. Diagram Alur Pengambilan Data ................................................. 44

Gambar 20 & 25. Fraktografi baja AISI 1045 tanpa perlakuan…................. 47,52

Gambar 21 & 26. Fraktografi baja media air bukaan katup 45°.................... 47,53

Gambar 22 & 27. Fraktografi baja media air garam bukaan katup 45°…..... 47,54

Gambar 23 & 28. Fraktografi baja media solar dengan bukaan katup 45°.... 48,54

Gambar 15. Grafik variasi media pendingin .................................................... 51

Page 17: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 1. sifat mekanik baja AISI 104 .............................................................. 25

Tabel 3. Unsur pada baja AISI 1045 ................................................................ 45

Tabel 4. Nilai Impak Raw AISI 1045 .............................................................. 45

Tabel 2 & 5. Hasil uji Impak…..................................................................... 43, 46

Page 18: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

1

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Baja merupakan senyawa yang terdiri dari atom besi (Fe) dan karbon (C) serta

sering pula ditambahkan unsur lain untuk memperoleh sifat-sifat tertentu

yang diinginkan. Baja merupakan suatu jenis logam yang sering digunakan

pada kehidupan manusia terutama dalam bidang industri konstruksi dan

manufaktur. Salah satu dari berbagai macam jenis baja yang paling banyak

digunakan adalah baja AISI 1045 dan tergolong ke dalam baja karbon sebagai

bahan utama pada mesin seperti roda gigi, batang penghubung piston dan

terutama poros pada kendaraan otomotif. Dalam pengaplikasian

kegunaannya, segala jenis baja akan terkena pengaruh gaya luar berupa

tegangan-regangan, gesek, tarik, impak maupun tekan sehingga menimbulkan

perubahan bentuk atau deformasi. Seiring berjalannya waktu baja yang

digunakan secara terus menerus akan menyebabkan retak maupun patah pada

baja tersebut, maka untuk meminimalisir kerusakan baja yang digunakan secara

terus menerus dilakukan heat treatment atau perlakuan panas untuk menaikkan

sifat fisik dan kekuatan baja. Perlakuan panas memiliki tujuan untuk menaikkan

keuletan, menghilangkan tegangan internal, memperhalus butir kristal,

menaikkan tegangan tarik logam dan lain sebagainya. Tujuan tersebut dapat

Page 19: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

2

tercapai seperti apa yang diharapkan jika memperhatikan beberapa faktor yang

mempengaruhinya contohnya seperti suhu pemanasan dan media pendingin

(Djaprie, 1990).

Metode yang secara umum biasa dilakukan untuk menstabilkan baja agar lebih

tahan terhadap gaya gesek, gaya tarik ataupun gaya tekan adalah dengan

mengeraskan baja tersebut. Dalam bidang material terdapat dua metode

perlakuan panas atau heat treatment untuk meningkatkan nilai kekerasan baja,

yaitu perlakuan panas (heat treatment) dan deformasi plastis. Baja karbon yang

dinaikkan temperaturnya hingga mencapai suhu austenit kemudian didinginkan

dengan cepat akan terbentuk struktur martensit yang mepunyai nilai kekerasan

yang lebih tinggi (proses ini dinamakan dengan quenching). Dalam penelitian

ini penulis menggunakan metode perlakuan panas quenching untuk mengetahui

pengaruh variasi media pedingin tersirkulasi dan bukaan katup terhadap

ketangguhan baja karbon serta dilakukan pengujian menggunakan uji impak

dengan metode charpy.

Untuk bahan ataupun spesimen yang akan digunakan dalam proses

penelitian.penulis.adalah.baja.AISI.1045. Baja AISI 1045 merupakan baja

karbon menengah dengan komposisi karbon berkisar 0,43-0,50 %. Standar

AISI/SAE menggunakan empat digit.dalam sistem penomoran untuk

mengenali baja karbon dan baja paduan berdasarkan standar komposisi kimia

(grade). Dalam sistem penomoran atau kode yang digunakan dalam

standar AISI memiliki arti tertentu, misal 10xx, angka 10 menyatakan baja

karbon, sedangkan dua angka terakhir xx digunakan untuk menyatakan

Page 20: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

3

jumlah kandungan karbon perseratus persen, dalam rentang beberapa poin.

Sebagai contoh baja karbon dengan kandungan 0,45 % , maka baja tersebut

dinamakan AISI 1045. Berdasarkan hasil percobaan baja pada AISI 1045,

mengunakan metode quencing dengan larutan pendingin yang tersirkulasi

dengan media air. Pada proses quenching terjadi perpindahan panas dari

spesimen baja yang dipanaskan ke larutan pendingin yang ditandai dengan

munculnya gelembung-gelembung udara di permukaan spesimen yang

kemudian berlanjut dengan terjadinya pembentukan selubung udara pada

permukaan spesimen tersebut. Adanya selubung udara ini dapat membuat laju

pendinginan menjadi lebih kecil daripada laju pendinginan kritis (Totten, 1993).

Berdasarkan hasil percobaan (Muslih , 2016) pada baja AISI 1045, mengunakan

metode quencing tanpa sirkulasi dengan variasi media pendingin, kekuatan

impak baja baja AISI 1045 (larutan garam) rata-rata 0,665 J/mm2, baja AISI

1045 (air) rata-rata 0,862 J/mm2, baja AISI 1045 (oli) rata-rata 1,144 J/mm2.

Penelitian yang dilakukan oleh (M. Yunus, 2016) diketahui bahwa kekuatan

impak rata-rata baja karbon yang tidak mengalami proses perlakuan panas

adalah 0,166 J/mm2. Pada baja yang hanya mengalami proses quenching

kekuatan impak rata-rata yang dimiliki adalah 0,172 J/mm2 dengan waktu

penahanan selama 60 menit. Dari hasil pengujian tersebut, baja karbon yang

memiliki kekuatan impak tertinggi memiliki sifat mekanik ulet, sedangkan baja

karbon yang memiliki kekuatan impak terendah memiliki sifat mekanik getas.

Penelitian yang dilakukan oleh (S. Yuri, 2016) mendapat hasil nilai rata-rata

Page 21: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

4

impak air garam 0,257 J/𝑚𝑚2, nilai rata-rata impak air 0,369 J/𝑚𝑚2, nilai rata-

rata impak oli 1,128 J/𝑚𝑚2.

B. Tujuan

Ada beberapa tujuan dilakukannya penelitian ini adalah, yaitu:

1. Untuk mengetahui pengaruh proses quenching dengan sistem media

pendingin ( air tanah, larutan garam 25% dan solar) yang tersirkulasi dan

bukaan katup (180°, 90°, 45°) terhadap perubahan nilai impak pada baja

AISI 1045.

2. Mengetahui struktur makro bekas patahan spesimen uji impak.

C. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang diberikan dari penelitian ini adalah:

1. Spesimen yang digunakan adalah baja AISI 1045.

2. Metode Heat Treatment yang digunakan adalah metode quenching dengan

media pendingin tersirkulasi.

3. Media quenching yang digunakan adalah air tanah ,larutan garam 25%, dan

solar yang tersirkulasi.

4. Bukaan katup yang digunakan 180O, 90O dan 45O .

5. Pengujian yang dilakukan yaitu uji impak mengunakan metode charpy.

6. Pengujian makro untuk melihat sifat patahan.

D. Sistematika penulisan

Sistematika penulisan yang digunakan dalam penelitian ini adalah

Page 22: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

5

1. BAB I. PENDAHULUAN

Bab I berisi tentang latar belakang, tujuan, batasan masalah dan sistematika

penulisan yang digunakan.

2. BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Bab II berisi tentang landasan teori dan teori-teori dasar yang berhubungan

dengan penelitian (proses quencing).

3. BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

Bab III ini berisi tentang penjelasan metode yang digunakan dalam

pengambilan data, alat dan bahan apa saja yang digunakan serta diagram

alur pengambilan data.

4. BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab IV ini berisi tentang hasil yang didapatkan setelah pengambilan data

dan pembahasan tenatng data tersebut serta menganalisa dan

membandingkan dari data – data yang didapatkan.

5. BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab V ini berisi tentang kesimpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini

dan memberikan saran dan masukan untuk penelitian ini agar lebih baik lagi

jika dilanjutkan.

6. DAFTAR PUSTAKA

Berisikan sumber-sumber yang menjadi referensi penulis dalam menyusun

laporan penelitian tugas akhir.

7. LAMPIRAN

Memuat beberapa hal yang berhubungan dengan materi yang dibahas

sebagai.pelengkap.laporan.penelitian.tugas.akhir.

Page 23: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

6

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Heat Treatment

Proses perlakuan panas merupakan proses perlakuan ataupun treatment yang

umumnya dilakukan pada logam dengan cara memberikan panas pada logam

hingga mencapai temperatur tertentu dan ditahan selama proses pemanasan

dalam waktu tertentu. Pada umumnya proses perlakuan panas atau heat

treatment ini bertujuan untuk memodifikasi struktur mikro pada baja sehingga

mendapat sifat mekanik dan fisik yang meningkat. Sifat mekanik pada baja

yang sering diinginkan pada proses perlakuan panas adalah meningkatkan

nilai ketangguhan maupun kekerasan dan merubah struktur mikro pada baja

ataupun menghilangkan tegangan sisa pada baja.

Heat treatment atau perlakuan panas juga dapat didefinisikan sebagai

gabungan dari proses pemanasan pada logam dan kemudian dilakukan proses

pendinginan secara cepat menggunakan variasi media dengan kecepatan

pendinginan tertentu yang dilakukan terhadap logam/paduan dalam keadaan

padat, sebagai salah satu cara untuk mendapatkan sifat-sifat yang diharapkan

sesuai kebutuhan. Perubahan sifat yang terjadi setelah proses heat treatment

pada logam tersebut terjadi karena terdapat perubahan struktur mikro pada

logam selama proses pemanasan dan dilanjutkan dengan pendinginan secara

Page 24: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

7

cepat dimana sifat logam atau paduan sangat dipengaruhi oleh struktur mikro

pada logam tersebut. Pada umumnya proses heat treatment atau perlakuan

panas sendiri terdapat beberapa proses yang harus dilalui, sebagaimana

dimulai dengan proses pemotongan logam, memilih temperatur yang

digunakan untuk pemanasan bahan hingga proses holding time pada

temperatur tertentu dan proses selanjutnya didinginkan mengunakan berbagai

macam variasi media pendinginan. Tujuan dari perlakuan panas adalah

memperoleh berbagai macam sifat mekanik dan fisik yang lebih baik dari

logam yang sebelum proses perlakuan hingga sesuai dengan yang diharapkan

dengan yang dibutuhkan seperti meningkatkan nilai kekuatan pada logam,

nilai ketangguhan, meningkatkan nilai kekerasan pada logam, mengurangi

tegangan sisa pada logam, melunakkan logam dan mengembalikan pada

kondisi normal akibat pengaruh pada pengerjaan yang dilakukan sebelumnya,

serta menghaluskan butir-butir kristal yang mempengaruhi keuletan bahan.

Secara umum, proses perlakuan panas dapat diilustrasikan dengan skema

berikut:

Gambar 1. Diagram temperatur terhadap waktu

(Karmin, 2012)

Page 25: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

8

B. Quenching

Quenching merupakan proses perlakuan logam ataupun non logam yang

diawali dengan proses pemanasan pada baja menggunakan furnace kemudian

dilanjutkan dengan proses pendinginan logam menggunakan variasi media

pendingin kemudian didinginkan secara cepat agar terbentuk fasa martensit

pada stuktur mikro. Sehingga setelah material melalui proses quenching akan

mencegah adanya proses yang dapat terjadi pada logam. Pada proses

pendinginan yang lambat akan terjadi pertumbuhan butir pada logam yang

akan menyebabkan baja mendapatkan sifat lunak. Proses quenching ini sangat

diharapkan dapat meningkatkan nilai kekerasan maupun ketangguhan pada

logam dengan ditandai perubahan fasa austenit ke martensit pada struktur

mikro.

Dengan lambatnya pertumbuhan butir pada baja tersebut maka diharapkan

logam akan mengalami perubahan sampai mencapai fasa martensite dengan

maksimal sehingga diperoleh nilai kekerasan dan ketangguhan yang

meningkat pada logam. Proses quenching juga dapat menyebabkan turunnya

ukuran butir pada logam dan dapat meningkatkan nilai kekerasan ataupun

ketangguhan logam dan paduan logam. Oleh karena itu proses quenching

dapat kita simpulkan sebagai proses meningkatkan nilai kekerasan ataupun

ketangguhan pada baja (Amanto, 1999).

Baja yang sudah melalui proses quenching dapat mencapai nilai kekerasan

yang maksimum tetapi sifat lain yang dimiliki baja memiliki sifat mekanik

rapuh. Dengan mempunyai sifat yang rapuh pada logam, maka kita harus

Page 26: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

9

mengurangi sifat rapuh dengan melakukan proses lanjutan seperti proses

tempering agar baja akan tetap ulet, tetapi akan menurunkan nilai

kekerasanya. Dalam penelitian ini proses quenching yang digunakan adalah

quenching agitasi. Berikut ini adalah faktor-faktor yang mempengaruhi nilai

kekerasan ataupun ketangguhan pada proses quenching:

1. Komposisi kimia spesimen ( terutama kadar karbon).

2. Media pendingin yang digunakan.

3. Waktu pemanasan logam.

4. Kecepatan agitasi media pendingin.

C. Media Pendingin

Media pendingin yang digunakan untuk melakukan proses pendinginan baja

bervariasi dan setiap media yang digunakan mempunyai kelebihan dan

kekurangan masing-masing. Berbagai bahan fluida media pendingin yang

digunakan dalam proses penelitian perlakuan panas yang dilakukan penulis

kali ini sebagai variasi media fluida pendingin adalah sebagai berikut:

1. Air

Air merupakan salah satu fluida cair yang umumnya digunakan sebagai media

pendingin, karena air sangatlah mudah didapatkan dan sangat murah. Media

air menghasilkan tingkat pendinginan mendekati tingkat maksimum. Air juga

sangat efektif dalam menghilangkan scaling dari permukaan bagian baja yang

diquenching. Media air memiliki severity of quench (H) atau koefisien

penyerapan panas sebesar 1,00 menghasilkan tingkat pendinginan mendekati

Page 27: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

10

tingkat maksimum. Oleh karena itu air seringkali dipergunakan sebagai media

fluida pendingin pada proses quenching karena tidak mengakibatkan distorsi

berlebihan atau retak. Air mempunyai nilai densitas 1000 Kg/m³ dan viskositas

0,89 cp.

2. Larutan garam

Larutan garam pada penelitian ini digunakan sebagai media pendingin

dengan persentase air dan garam yang digunakan sebanyak 25%, media ini

dipilih karena larutan air garam yang tersirkulasi memiliki sifat pendingin

yang teratur dan cepat. Larutan garam memiliki severity of quench (H) atau

koefisien penyerapan panas sebesar 2,00 dan memiliki nilai viskositas yang

rendah dan massa jenis yang besar sehingga laju pendinginan cepat.

3. Solar

Solar pada penelitian ini digunakan sebagai media pendingin proses

quenching dikarenakan memiliki nilai viskositas yang rendah dibandingkan

dengan oli, dengan severity of quench (H) atau koefisien penyerapan panas

sebesar 0,20 diasumsikan mendapat nilai ketangguhan yang lebih tinggi dari

pada oli, karena nilai viskositas solar lebih rendah dibandingkan dengan oli.

D. Diagram fasa Fe3C

Fasa merupakan bagian dari material yang memiliki struktur ataupun susunan

komposisi tersendiri dari bagian logam. Diagram fasa Fe-C atau yang pada

umumnya disebut dengan diagram kesetimbangan besi karbon adalah diagram

yang menjadi parameter ukuran untuk mengetahui segala jenis fasa yang terjadi

Page 28: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

11

pada setiap temperatur yang dilalui di dalam baja dengan semua proses

perlakuan yang dilakukan. Konsep yang mendasar dari diagram fasa adalah

mempelajari bagaimana hubungan antara besi dan paduan bajanya dalam

keadaan setimbang. Hubungan tersebut dinyatakan dalam suhu maupun

komposisi baja, setiap perubahan komposisi serta perubahan suhu dapat

mempengaruhi struktur mikro yang nantinya akan dihasilkan.

Pada diagram fasa F e - Fe3C yang akan ditampilkan pada gambar 2 berikut

akan muncul larutan padat (α, γ, δ) atau disebut besi delta ( δ ), austenit ( γ )

dan ferit ( α ). Ferit memiliki stuktur kristal BCC atau (Body Centered Cubic)

sedangkan asutenit memiliki struktur kristal FCC ataupun (Face Centered

Cubic) sedangkan besi delta ( δ ) mempunyai struktur krustal FCC pada saat

perlakuan suhu yang tinggi.

Apabila kandungan karbon yang dimiliki melebihi batas daya larut yang

diizinkan pada baja, maka akan membentuk fasa kedua yang disebut karbida

besi atau sementit. Karbida besi mempunyai komposisi kimia Fe3C yang

sifatnya sangat keras dan getas. Peningkatan kadar karbon pada baja karbon

akan meningkatkan sifat mekanik baja tersebut, terutama kekerasan karena sifat

yang dimiliki oleh endapan cementit yang keras. Didalam diagram fasa kita

dapat mengetahui informasi mengenai fasa austenit dan holding time pada

setiap kandungan karbon yang terdapat pada logam/setiap masing- masing

kadar karbon. Gambar 2 di bawah ini merupakan gambar diagram fasa Fe3C.

Page 29: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

12

Gambar 2. Diagram Fasa Fe3C

(ASM Handbook Vol.4:4, 1991)

Berdasarkan gambar yang terlihat di atas, menunjukkan bahwa pada temperatur

pemanasan 727°C terjadi perubahan transformasi fasa austenit menjadi fasa perlit

atau gabungan dari fasa ferit dan fasa sementit. Logam pada kondisi ini biasanya

fasa austenit bersifat stabil, ulet, lunak, mudah dibentuk dan memiliki struktur

kristal FCC (Face Centered Cubic).

Besi gamma tersebut dapat melarutkan unsur karbon dalam jumlah besar yaitu

sekitar 2,11% maksimum pada temperatur pemanasan sekitar 1148°C. Besi dengan

struktur kristal BCC dapat melarutkan unsur karbon dalam jumlah yang sangat

rendah, yaitu sekitar 0,77% maksimum pada temperatur 727°C. Beberapa hal yang

harus diperhatikan di dalam diagram fasa Fe-C yaitu perubahan fasa ferit atau besi

alfa (α), austenit atau besi gamma (γ), dan martensit. Dalam keterangan dibawah

ini merupakan penjelasan yang lebih jelas mengenai diagram Fasa Fe3C:

Page 30: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

13

1. Ferit atau besi alfa (α)

Ferit adalah suatu larutan padat karbon pada baja dalam struktur besi murni

yang memiliki struktur BCC dengan sifat lunak dan ulet. Karena ferit

memiliki struktur kristal BCC (Body Centered Cubic), oleh karena itu ruang

antar atom-atomnya adalah sangat kecil dan padat sehingga atom karbon

yang dapat tertampung pada fasa ini kurang lebih sekitar 0,02% C.

2. Austenit atau besi gamma

Austenit adalah perubahan struktur besi murni dengan struktur FCC yang

memiliki jarak atom lebih besar dibandingkan dengan ferit. Walaupun

demikian, ruang pada struktur FCC hampir tidak dapat menampung atom

karbon dan penyisipan atom karbon akan mengakibatkan tegangan dalam

struktur sehingga tidak semua rongga dapat terisi, dengan kata lain daya

larutnya menjadi terbatas sekali.

3. Perlit

Perlit adalah campuran antara ferit dan sementit yang wujudnya seperti

pelat-pelat yang disusun secara bergantian antara sementit dan ferit. Pada

fasa perlit ini terbentuk pada logam saat kandungan karbon mencapai 0,76%

C, besi pada fase perlit akan memiliki sifat mekanik ulet, dan keras.

4. Sementit

Sementit besi adalah paduan besi karbon, dimana pada kondisi tersebut

karbon melebihi batas larutan sehingga membentuk fasa kedua atau sementit

yang memiliki komposisi Fe3C. Pada fasa karbida pada ferit akan

Page 31: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

14

meningkatkan nilai kekerasan pada baja. Tetapi fasa Sementit besi murni

tidak terlihat dengan jelas, fasa Sementit ini tidak dapat menyesuaikan diri

dengan adanya konsentrasi tegangan pada logam, oleh sebab pada fasa

Sementit ini baja memiliki nilai kekeuatan yang kurang kuat, dan pada

umumnya logam pada fasa Sementit mempunyai kelemahan sifat mekanik

yang getas. Fasa Sementit juga dikenal dengan nama lain besi karbida.

5. Martensit

Martensit merupakan salah satu fasa yang terjadi karena pendinginan yang

terjadi sangat cepat. Pada fasa martensit memiliki bentuk struktur kristal

BCT. Pada fas martensit telah terjadi proses difusi atom yang disebabkan

oleh pergeseran atom secara bersamaan dalam waktu yang sangat cepat

sehingga atom yang tertinggal pada saat terjadi pergeseran baja akan tetap

berada pada larutan yang padat. Besi yang berada pada martensit akan

memiliki sifat mekanik yang keras tetapi memiliki nilai keuletan yang

kurang, bisa juga disebut juga bersifat getas. Beberapa sebutan dalam

diagram kesetimbangan dalam fasa Fe-C dan fasa-fasa yang terdapat

didalam diagram diatas akan dijelaskan dibawah ini. Berikut ini adalah

batas-batas temperatur kritis pada diagram Fe-C yang ditampilkan pada

Gambar 2 .

E. Holding Time

Holding time adalah waktu penahanan pada proses pemanasan agar fasa

austenite pada logam homogen. Holding time yang dilakukan untuk

Page 32: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

15

mendapatkan nilai kekerasan maksimum dari suatu bahan logam pada proses

hardening dengan menahan pada suhu pengerasan untuk memperoleh

pemanasan yang homogen pada logam sehingga struktur fasa austenitnya

homogen atau terjadi kelarutan karbida ke dalam austenit dan difusi karbon dan

unsur paduannya.

Pada logam baja umumnya perlu dilakukan waktu penahanan, karena pada saat

austenit masih merupakan butiran yang halus dan nilai karbon serta unsur

paduannya belum homogen dan terdapat karbida yang belum larut. Pada proses

pemanasan baja pada temperatur tetap (temperatur austenit) untuk memberikan

kesempatan larutnya karbida dan lebih homogennya austenit.

Waktu yang dibutukan pemanasan suhu dapat dilakukan pada saat suhu dapur

atau furnace telah mencapai suhu panas yang dikehendaki untuk memberi

kesempatan penyempurnaan bentuk kristal yang terbentuk pada suhu

perubahaan.

Tujuan proses pemanasan suhu untuk proses tempering adalah agar struktur

mikro yang terbentuk setelah proses ini akan lebih sama (Jurnal Pramono A,

2011: 33-34).

1. Baja dengan kadar karbon Rendah, yaitu yang mengandung karbida yang

mudah larut, waktu yang dibutuhkan/diperlukan untuk proses holding time

yang sangat singkat, setelah mencapai temperatur pemanasannya dianggap

sudah memadai.

2. Baja dengan kadar karbon sedang membutuhakn waktu penahanan

selama 15–25 menit saja, tergantung ukuran spesimen.

Page 33: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

16

3. High Alloy Chrome Steel , Membutuhkan waktu holding time yang lama.

Biasanya dianjurkan menggunakan 0,5 menit per millimeter tebal benda

dengan minimum 10 menit, maksimum 3 jam.

F. Pengertian Baja

Baja merupakan bagian dari logam ferro yang banyak sekali digunakan dalam

dunia teknik, kontruksi dan industri. Kandungan kadar baja yang menjadi

penyusun adalah besi dan karbon. Kandungan kadar besi (Fe) pada baja

sekitar 97% dan kandungan karbon (C) sekitar 0,2% sampai 2,1% sesuai

kadar karbonya. Selain unsur besi (Fe) dan unsur karbon (C), baja mengandung

banyak unsur lain seperti unsur mangan (Mn) dengan kadar maksimal 1,65%,

unsur silikon (Si) dengan kadar maksimal 0,6%, unsur tembaga (Cu) dengan

kadar maksimal 0,6%, unsur sulfur (S), fosfor (P) dan lainnya dengan jumlah

yang sangat dibatasi (Wulandari, 2011).

Fungsi unsur karbon pada baja sebagai unsur pengeras dengan mencegah

dislokasi pada kisi kristal (crystal lattice) atom besi. unsur Baja karbon ini

dikenal sebagai baja hitam karena berwarna hitam, banyak digunakan dari

peralatan dapur, kontruksi, transportasi darat dan laut, generator pembangkit

listrik, sampai kerangka gedung dan jembatan.

Kandungan unsur karbon dan unsur paduan lainnya yang divariasikan

berbagai jenis kualitas baja dapat didapatkan. Penambahan kandungan unsur

karbon pada baja dapat meningkatkan nilai kekerasan dengan maksimal disebut

juga dengan hardness dan nilai kekuatan tarik atau tensile strength, namun

Page 34: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

17

pada fasa martensit ini memiliki kelemahan yaitu memeiliki sifat logam yang

membuatnya menjadi logam getas brittle serta menurunkan keuletan ductility .

Tetapi ada proses lanjutan yang dapat dilakukan agar baja memiliki sifat yang

keras dan juga ulet (Anonim , 2015).

G.Klasifikasi Baja

Dalam buku ASM Handbook Vol.1:329 (1993), baja dapat digolongkan

berdasarkan komposisi yang terkandung dalam baja sendiri dalam kandungan

komposisi kita dapat melihat golongan baja tersebut. Seperti kadar karbon yang

terkandung, kadar sulfur dan paduan lain yang digunakan sebagai penyusun

baja tersebut. Berikut ini klasifikasi yang dapat digolongkan berdasarkan

kompisisi yang terkandung:

1. Carbon Steel

Baja karbon tersusun dari unsur besi dan unsur karbon. Oleh sebab itu, pada

umumnya baja sebagian besar baja hanya mengandung karbon dengan sedikit

unsur paduan lainnya. Perbedaan nilai persentase kandungan karbon dalam

campuran unsur logam baja menjadi salah satu klasifikasian baja. Pada baja

karbon dapat dibedakan menjadi tiga berdasarkan nilai karbon yang

terkandung dalam baja. Berdasarkan kandungan karbon, baja dibagi ke dalam

tiga macam, yaitu:

a. Baja dengan kadar karbon rendah

Baja kadar karbon rendah merupakan golongan baja yang mengandung

nilai karbon kurang dari 0,3 persen. Dilihat dari biaya produksi baja

Page 35: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

18

karbon rendah memiliki biaya yang paling murah dibandingkan dengan

baja karbon lainnya, memiliki sifat mudah dilas, serta keuletan dan

ketangguhannya sangat tinggi tetapi kekerasannya rendah dan tahan aus.

Baja karbon rendah ini dapat digunakan dalam banyak hal seperti

pembuatan pagar halam rumah.

b. Baja dengan kadar karbon sedang

Baja dengan kadar karbon sedang adalah golongan baja yang

mempunyai kadar karbon antara, 3%-0,6%. Baja dengan kadar karbon

sedang memiliki keunggulan tersendiri jika dibandingkan dengan baja

karbon rendah yaitu kekerasannya lebih tinggi dibandingkan baja karbon

rendah, baja kadar karbon sedang memiliki kekuatan tarik dan batas

regang yang tinggi, mudah dibentuk oleh mesin, lebih sulit dilakukan

pengelasan dan dapat dikeraskan dengan quenching. Baja karbon sedang

banyak digunakan contohnya untuk bahan pembuatan poros dan lainnya.

c. Baja dengan kadar karbon tinggi

Baja kadar karbon tinggi merupakan baja yang mempunyai komposisi nilai

karbon sebesar 0,6%-1,7% dan memiliki tahan panas yang sanggat tinggi,

memiliki nilai kekerasan tinggi, tetapi nilai keuletannya lebih rendah. Baja

kadar karbon tinggi mempunyai nilai kuat tarik paling tinggi dibandingkan

dengan baja yang lainya dan banyak digunakan sebagai material perkakas

karena sifat yang dimiliki. Salah satu pemanfaatkan dari baja kadar karbon

tinggi tersebut adalah dalam pembuatan kawat baja dan kabel baja.

Berdasarkan jumlah kadar karbon yang terkandung di dalam baja maka

Page 36: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

19

karbon ini banyak dimanfaatkan dalam pembuatan pegas. Selain itu, baja

jenis ini banyak dimanfaatkan sebagai keperluan industri lain seperti

pembuatan kikir gergaji, pisau cukur, mata gergaji dan lainnya (ASM

Handbook, 1993: 249-327).

2. Baja Paduan

Baja paduan adalah suatu baja yang pembuatanya dicampur dengan satu

atau lebih unsur campuran seperti nikel, mangan, molibdenum, kromium,

vanadium dan wolfram yang bermanfaat untuk mendapatkan sifat-sifat baja

yang diingginkan, seperti nilai kekuatan, nilai kekerasan dan keuletannya

yang baik. Paduan baja dari beberapa unsur yang berbeda memberikan sifat

lebih baik dari baja. Misalnya baja yang dipadu dengan nikel, mangan dan

krom akan menghasilkan baja yang mempunyai nilai kekerasan dan nilai

ulet yang baik. Berdasarkan paduannya baja paduan dibagi menjadi tiga

macam yaitu:

a. Baja dengan kadar paduan rendah

Low alloy steel merupakan baja paduan dengan kadar unsur paduan

rendah dengan persentase kurang dari 2,5%, memiliki nilai kekuatan dan

nilai ketangguhan lebih tinggi dibandingkan dengan baja nilai karbon

dengan kadar karbon yang sama atau mempunyai nilai keuletan lebih

tinggi daripada baja karbon dengan kekuatan yang sama.

b. Baja dengan kadar paduan menengah

Baja kadar paduan menengah adalah baja dengan paduan dengan unsur

dengan persentase 2,5%-10%. Unsur-unsur yang terkandung didalam baja

Page 37: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

20

jenis ini diantaranya Silikon dapat meningkatkan nilai kekuatan, nilai

kekerasan, nilai keuletan, ketahanan aus, ketahanan terhadap panas dan

karat serta ketahanan terhadap kekerasan suatu baja Cr , Mn, Ni, S, , P

dan lain-lain.

c. Baja dengan kadar paduan tinggi

Baja kadar paduan tinggi adalah baja paduan dengan kadar unsur paduan

lebih dari 10%. Unsur-unsur yang terdapat pada baja jenis ini diantaranya

unsur Cr, Mn, Ni, S, Si, dan P (Mulyanti, 1996: 75-78).

H. Pengaruh Unsur Paduan pada Baja

Pengaruh unsur-unsur paduan dalam baja adalah sebagai berikut (Mulyadi,

2010: 33-49).

1. Unsur Silikon yang terdapat pada baja dalam jumlah kecil didalam semua

jenis besi dan dibutuhkan dalam jumlah yang lebih kecil pada jenis-jenis

istimewa. Silikon dapat meningkatkan nilai kekuatan, nilai kekerasan, nilai

keuletan, ketahanan aus, ketahanan terhadap panas dan karat serta ketahanan

terhadap kekerasan suatu baja. Tetapi menurunkan nilai regangan,

kemampuan untuk dapat ditempa dan dilas.

2. Unsur mangan kandungan unsur mangan pada baja dapat meningkatkan nilai

kekuatan, nilai kekerasan, kemampuan untuk dapat ditempering

menyeluruh, ketahanan aus, penguatan pada pembentukan dingin, tetapi

menurunkan kemampuan serpih. Mangan ini merupakan salah satu unsur

Page 38: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

21

yang baik jika terdapat dalam kandungan baja. Unsur mangan sendiri dapat

meningkatkan sifat-sifat mekanik dan fisik suatu baja.

3. Unsur nikel kandungan unsur nikel dalam baja dapat meningkatkan nilai

keuletan pada baja, nilai kekuatan pada baja, pengerasan menyuluruh pada

baja, ketahanan karat pada baja, tahanan arus listrik (kawat pemanas) pada

baja, tetapi unsur nikel pada kandungan baja menurunkan kecepatan

pendinginan regangan panas.

4. Unsur krom kandungan unsur krom pada baja dapat meningkatkan nilai

kekerasan pada baja, nilai kekuatan pada baja, batas rentang ketahanan aus,

kemampuan untuk dapat ditemper menyeluruh, ketahanan panas, kerak,

karat dan asam, pemudahan pemolesan, tetapi menurunkan regangan.

5. Unsur molibdenum kandungan unsur molibdenum pada baja dapat

meningkatkan kekuatan tarik, batas rentang, kemampuan untuk dapat

proses ditempering menyeluruh, batas rentang panas, ketahanan panas yang

baikmdan batas kelelahan, suhu pijar pada perlakuan panas, tetapi

menurunkan nilai regangan.

6. Unsur kobalt kandungan unsur kobalt pada baja dapat meningkatkan nilai

kekerasan pada baja, nilai ketahanan aus, ketahanan karat dan panas, daya

hantar listrik yang baik serta kejenuhan magnetis.

7. Unsur vanadium kandungan unsur vanadium dapat meningkatkan kekuatan,

batas rentang, kekuatan panas dan ketahanan lelah yang baik, suhu pijar

pada perlakuan panas, tetapi menurunkan kepekaan terhadap sengatan panas

yang melewati batas pada perlakuan panas.

Page 39: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

22

8. Unsur wolfram (W) unsur wolfram dapat meningkatkan nilai kekerasan

pada baja, nilai kekuatan, batas rentang, kekuatan panas, ketahanan terhadap

normalisasi dan daya serat, tetapi menurunkan regangan.

I. Sifat-sifat Baja

Pada umumnya baja memiliki dua sifat yang sangat penting untuk diketahui dan

dipelajari yaitu sifat mekanik dan fisik. untuk penjelasan tentang sifat mekanik

dan fisik dari baja adalah sebagai berikut:

1. Sifat mekanik pada baja

Sifat mekanik suatu bahan merupakan suatu kemampuan bahan untuk

menahan beban-beban dinamis maupun statis yang dikenakan padanya

dan mempertahankan diri dari gaya-gaya luar yang mempengaruhinya

(Karmin dan Ginting, 2012: 1-7). Beberapa sifat mekanik bahan, dijelaskan

sebagai berikut:

a. Nilai keuletan bahan atau ductility merupakan sifat dari suatu bahan liat

yang mempunyai gaya regangan (tensile strain) relatif besar sampai

dengan titik kerusakan yang memungkinkan dibentuk secara permanen.

b. Nilai ketangguhan bahan atau thoughness adalah salah satu sifat suatu

bahan yang menunjukkan bahwa besarnya energi yang dibutuhkan untuk

mematahkan bahan.

c. Nilai kekuatan tarik bahan atau tensile test merupakan kekuatan tarik dari

suatu bahan ditentukan dengan membagi gaya maksimum dengan luas

Page 40: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

23

penampang mula. Setelah titik leleh, tegangan terus naik dengan

berlanjutnya deformasi plastis sampai titik maksimum dan kemudian

menurun sampai akhirnya patah.

d. Nilai kekerasan adalah ketahanan logam atau bahan terhadap perubahan

gaya tekan yang dilakukan oleh gaya luar, tahanan yang dilakukan oleh

bahan terhadap desakan. Biasanya pengujian kekersan dilakukan dengan

mengunakan metode rockwell, vikers, dan brinell ( Both, 1999: 46).

2.Sifat fisik baja

Sifat fisik suatu bahan merupakan sifat yang berhubungan dengan struktur

atomnya. Adapun pengertian dari sifat fisik baja adalah:

a. Komposisi kimia yang terkandung pada baja

Baja mempunyai banyak kandungan unsur-unsur penyusun logam yang

terkandung didalamnya, dengan persentase yang bervariasi. Oleh karena

itu, untuk mengetahui unsur kandungan unsur kimia yang terdapat pada

logam atau baja dari suatu benda uji, perlu dilakukannya uji komposisi

kimia. Biasanya, uji komposisi kimia juga dilakukan saat penelitian akan

dimulai.

Hal tersebut bertujuan untuk mengetahui komposisi sebelum melakukan

suatu penelitian yang akan dilakukan, kita sudah terlebih dahulu

mengetahui golongan dari baja atau spesimen yang akan kita gunakan

untuk penelitian. Alat yang digunakan untuk uji komposisi kimia

biasanya adalah Optical Emission Spectroscopy. Optical Emission

Page 41: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

24

Spectroscopy merupakan alat yang mampu menganalisis unsur-unsur

logam induk dan campurannya dengan sangat akurat, sangat cepat dan

mudah dalam pengunaanya.

J. Baja AISI 1045

Baja karbon AISI 1045 merupakan jenis baja yang klasifikasi dalam baja paduan

karbon sedang yang umumnya digunakan sebagai bahan utama pada mesin

seperti poros, gear, dan batang penghubung piston pada kendaraan bermotor.

Baja dengan kadar karbon sedang adalah salah satu material yang banyak

diproduksi dan digunakan untuk membuat alat-alat atau bagian-bagian mesin,

karena baja karbon sedang memiliki sifat yang dapat dirubah, sedikit ulet

(ductile) dan tangguh (toughness).

AISI sendiri merupakan standarisasi baja dari American Iron and Steel Institude

dengan kode 1045, 1045 menunjukan bahwa 45 adalah kandungan atau unsur

karbon pada baja tersebut yaitu 0,45 %. Sifat mekanik dari baja AISI 1045 sangat

baik dimana baja AISI 1045 memiliki karakter sifat mekanik yang mampu las,

mesin, serta tingkat kekerasan dan ketahanan aus yang baik. Dalam aplikasinya

baja AISI 1045 biasanya dapat digunakan untuk pembuatan komponen–

komponen mesin serta alat-alat perkakas. Adapun informasi dari baja AISI 1045

adalah sebagai berikut :

1. Baja AISI 1045 diberi nama menurut standar american iron and steel institude

dimana angka 1xxx menunjukan baja dengan kadar karbon, kode 10xx yang

Page 42: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

25

terdapat pada spesifikasi karbon merupakan kadar karbon steel dan nomor 45

yang terdapat setelah kode 10 menunjukan kadar karbon yang terkandung

dalam baja dengan persentase 0,45 %. Oleh karena itu baja ini merupakan

baja dengan kadar karbon sedang. Baja karbon sedang ini sering digunakan

sebagai spesimen sebagai penelitian.

2. Dengan adanya peningkatan kandungan unsur karbon pada baja maka nilai

kekuatan tarik dan kekerasan semakin menjadi naik sedangkan kemampuan

regang, keuletan, ketangguhan dan kemampuan lasnya menurun.

3. Sifat mekanik yang terdapat pada baja AISI 1045 menurut standard ASTM A

827-85 adalah sebagai berikut :

a. Tabel 1. sifat mekanik baja AISI 1045

SIFAT

MEKANIK BAJA AISI 1045

Berat Spesifik 7.7 – 8.03

( x1000kg/m3 )

Modulus

Elastisitas 190 – 210 Gpa

Kekuatan geser 505 Mpa

Kekerasan 179.8

(Azo.material, 2012: 1)

K. Pengertian Pengujian Impak

Untuk menentukan sifat perpatahan suatu logam, keuletan maupun

kegetasannya, dapat dilakukan suatu pengujian yang dinamakan dengan uji

impak. Umumnya pengujian impak menggunakan batang ber-takik, berbagai

Page 43: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

26

jenis pengujian impak batang bertakik telah digunakan untuk menentukan

kecenderungan benda untuk bersifat (ductile) ulet atau liat maupun (brittle)

getas. Dengan jenis uji ini dapat diketahui perbedaan sifat benda yang tidak

teramati dalam uji tarik. Hasil yang diperoleh dari uji batang bertakik tidak

dengan sekaligus memberikan besaran rancangan yang dibutuhkan, karena tidak

mungkin mengukur komponen tegangan tiga sumbu pada takik.

Gambar 3. Ilustrasi Skematis Pengujian Impak.

(Yunus, 2016)

Pada Gambar 3 dapat dilihat skema pengujian impak dengan menggunakan

universal testing machine atau alat uji impak standar yang biasa ditemui

pada laboratorium teknologi bahan. Para peneliti kepatahan getas logam

telah menggunakan bebagai bentuk benda uji untuk pengujian impak

bertakik. Secara umum benda uji dikelompokkan ke dalam dua golongan

standar. Dikenal ada dua metoda percobaan impak, yaitu:

Page 44: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

27

1. Metode Charpy

Pada pengujian impak dengan menggunakan metode charpy

menggunakan spesimen batang yang pada umumnya banyak digunakan

di Amerika Serikat. Benda uji atau spesimen dari uji impak metode

charpy memiliki luas penampang lintang bujursangkar dengan dimensi

panjang x lebar x tinggi sama dengan 55 mm x 10 mm x 10 mm dan

mengandung takik V-45o pada salah satu permukaannya dengan jari-jari

dasar sebesar 0,25 mm dan kedalaman 2mm. Pada proses pengujiannya

benda uji diletakkan pada tumpuan dalam posisi mendatar dan bagian

yang tidak mengandung takik diberi beban impak dengan ayunan bandul

yang memiliki kecepatan impak sekitar 16 ft per detik. Benda uji akan

melengkung dan patah pada laju regangan yang tinggi dengan estimasi

waktu sekitar 10-3 detik.

Gambar 4. Dimensi spesimen uji impak charpy

(Dimas, 2014)

Page 45: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

28

Gambar 5. Peletakan spesimen berdasarkan metode charpy

(Dimas, 2014)

2. Metode izod

Dengan batang impak kontiveler. Benda uji Izod lazim digunakan di

Inggris, namun saat ini jarang digunakan. Benda uji Izod mempunyai

penampang lintang bujursangkar atau lingkaran dan bertakik V di dekat

ujung yang dijepit dengan standar uji ASTM E-23

Gambar 6. ukuran spesimen uji metode izod

(Dimas, 2014)

Page 46: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

29

Gambar 7. Peletakan spesimen berdasarkan metode izod.

(Dimas, 2014)

Usaha yang dilakukan pendulum waktu memukul benda uji atau energi

yang diserap benda uji sampai patah didapat persamaan yaitu :

Energi yang Diserap (Joule) = Ep – Em

= m. g. h1 – m. g. h2

= m . g (h1 – h2)

= m . g (λ (1- cos α) - λ (cos β – cos α) )

= m. g . λ (cos β – cos α)

Energi yang diserap = m . g. λ (cos β – cos α)….…......................(1)

Keterangan :

Ep = Energi Potensial

Page 47: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

30

Em = Energi Mekanik

m = Berat Pendulum (Kg)

g = Gravitasi 9.81 m/s2

h1 = Jarak awal antara pendulum dengan benda uji (m)

h2 = Jarak akhir antara pendulum dengan benda uji (m)

λ = Jarak lengan pengayun (m)

cos α = Sudut posisi awal pendulum

cos β = Sudut posisi akhir pendulum

dari persamaan rumus diatas didapatkan besarnya nilai impak yaitu :

K = Energi Yang Diserap . (J) ...........................................(2)

A

dimana ,

K = Nilai Impak (Kgm/mm2)

J = Energi Yang Diserap ( Joule )

A = Luas penampang dibawah takikan (mm2). (Nugroho, 2005)

L. Macam Patahan Uji Impak

Setelah dilakukannya pengujian impak terjadi perpatahan pada spesimen uji

adapun macam-macam patah impak ialah sebagai berikut :

1. Patahan getas atau brittle merupakan patahan yang terdapat pada material

yang memiliki getas memiliki serat fibrous dengan ciri – ciri permukaan

rata dan terlihat mengkilap, patahan bisa disatukan lagi, keretakan tidak

Page 48: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

31

diiringi dengan deformasi, dan nilai pukulan takik cenderung rendah

patahan ini terdapat pada besi tuang.

2. Patahan liat atau ductile merupakan patahan yang terjadi pada bahan yang

lunak, patahan ini mempunyai ciri – ciri diantaranya yaitu permukaan

tidak rata, buram, berserat, dan pasangan dari potongan tidak bisa untuk

dipasangkan kembali, serta terdapat deformasi pada keretakan, nilai

pukulan takik tinggi misalkan terdapat pada baja lunak, tembaga dsb.

3. Patahan campuran merupakan patahan yang terdapat pada material yang

cukup kuat, namun juga ulet. Patahan ini memiliki ciri – ciri gabungan

patahan getas dan patahan ulet terdapat patahan fibrous dan crystaine, jika

diperhatikan dengan seksama pada permukaan agak kusam dan sedikit

berserat dan patahan masih bisa digabungkan kembali, terdapat deformasi

pada retakan paling banyak terjadi misalkan pada baja temper (Ismail,

2012)

Page 49: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

32

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Material Teknik dan Laboratorium

Produksi Universitas Lampung, dilaksanakan pada bulan Agustus 2018 -

Oktober 2018.

B. Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam proses penelitian ini adalah

1. Alat Instalasi Quencing Sistem Air Tersirkulasi

Gambar 8. Alat Instalasi Quencing dengan media Tersirkulasi

Page 50: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

33

Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam proses perakitan instalasi

quenching dengan air tersirkulasi adalah sebagai berikut :

a. Menentukan panjang besi siku yang akan digunakan dalam instalsi alat

yang akan digunakan sebagai rangka, instalasi alat menggunakan panjang

40cm x 40cm x 50cm (p x l x t) penentuan panjang rangka ini didasarkan

pada penelitian penelitian sebelumya denga cara memodifikasi agar

mendapatkan kekerasan yang tinggi. Kemudian memotong besi

mengunakan gerinda dan menyatukan semua kerangka dengan cara las.

b. Setelah semua kerangka terpasang dengan baik maka selanjutnya

dilakukan pemasanga roda pada bagian bawah rangka, dengan tujuan

untuk memudahkan dalam hal pemindahan alat.

c. Memasang pipa galvaniz pada bak penampung media pendingin

dengan melubangi dasarnya tepat ditengah-tengah dengan diameter 3/4

inci, lalu mengelas pipa tersebut hingga menyatu dengan bak penampung

media pendingin.

d. Mempersiapkan bak penampung media pendingin dengan meratakan

seluruh bagiannya.

e. Melubangi bak penampung media pendingin dengan diameter 3/4 inci

sebanyak dua buah. Satu dibagian dasar bak penampung media

pendingin sebagai saluran isap menuju pompa air, dan satu di dinding

bak penampung medium pendingin sebagai saluran masuk sebagai by

pass.

Page 51: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

34

f. Meletakkan bak penampung media pendingin pada rangka, dan

memastikan sudah tepat dan pas ditengah-tengah rangka agar tidak mudah

terguncang sewaktu dilakukan pemindahan alat.

g. Memasang pompa air dibagian bawah rangka dengan tambahan rangka

penyangga.

h. Memasang pipa PVC untuk saluran isap dari bagian dasar bak

penampung menuju pompa air.

i. Memasang pipa PVC untuk saluran keluar pompa, memasang water

flow meter, dan ball valve sebagai by pass. Dengan menggunakan

sambungan T sebagai pembagi aliran, satu bagian dialirkan menuju

lubang di bagian dinding bak penampung media pendingin dengan

melewati sebuah ball valve sebagai pengatur jumlah aliran. Dan satu

bagian lainnya menuju bagian dasar bak pada pipa galvaniz, dan

aliran melewati water flow meter untuk mengetahui debit aliran yang

mengalir menuju pipa galvanis yang nantinya akan menyemburkan

air ke spesimen uji.

j. Melakukan pengecatan kepada seluruh bagian rangka dan bak penampung

media pendingin untuk mencegah terjadinya karat pada alat instalasi

quenching yang telah dibuat.

k. Meletakkan keranjang di dalam bak penampung media pendingin,

tepat diatas pipa galvaniz penyembur air.

l. Melakukan pengecekan dan pengujian pada instalasi quenching dengan

sistem aliran tersebut.

Page 52: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

35

2. Baja AISI 1045

Gambar 9. Baja AISI 1045

Baja AISI 1045 merupakan baja karbon sedang dengan kadar karbon 0,45%.

Baja AISI 1045 digunakan karena berdasarkan pada referensi dari penelitian

yang telah dilakukan sebelumnya. Adapun beberapa spesifikasi dari spesimen

yang digunakan dalam pengujian impak metode charpy adalah sebagai

berikut:

a. Dimensi spesimen uji impak

Dimensi dari spesimen baja AISI 1045 yang digunakan adalah

Panjang = 55 mm

Lebar = 10 mm

Tebal = 10 mm

Dengan membuat takikan bersudut 45o dan kedalaman 2 mm tepat

ditengah spesimen dengan standar uji ASTM E23

Page 53: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

36

3. Mesin Potong Logam

Gambar 10. Mesin Potong Logam

Mesin potong logam berfungsi untuk membentuk dimensi spesimen yang

diinginkan dari bahan material yang digunakan.

4. Mesin Sekrap

Gambar 11. Mesin Sekrap

Page 54: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

37

Mesin sekrap digunakan sebagai alat untuk pembuatan takikan yang ada pada

spesimen uji dengan sudut takikan 45o dan kedalaman takikan 2mm yang

sesuai dengan standar spesimen uji impak ASTM E23.

5. Jangka Sorong

Gambar 12. Jangka Sorong

Jangka sorong berfungsi untuk memastikan dimensi dari spesimen dan

kedalaman takikan agar sesuai dengan standar uji impak.

6. Tungku Pembakaran (Furnace)

Gambar 13. Furnace

Page 55: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

38

Tungku Pembakaran (Furnace) merupakan oven pemanas, pada penelitian

ini digunakan untuk memanaskan spesimen baja AISI 1045 sampai

temperatur 800oC dan ditahan selama 15 menit agar mendapatkan nilai

impak yang terbaik.

7. Air tanah

Gambar 14. Air tanah

Air digunakan sebagai variasi dari media fluida pendingin pada proses

quenching. Adapun volume air yang digunakan pada penelitian ini adalah

sebanyak 8 liter.

8. Larutan garam 25%

Gambar 15. Air garam 25%

Page 56: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

39

Air garam 25% digunakan sebagai variasi dari media fluida pendingin pada

proses quenching. Adapun volume air garam 25% yang digunakan pada

penelitian ini adalah sebanyak 8 liter.

9. Solar

Gambar 16. Solar

Solar digunakan sebagai variasi dari media fluida pendingin pada proses

quenching. Adapun volume solar yang digunakan pada penelitian ini adalah

sebanyak 8 liter.

10. impact testing machine

Gambar 17. Impact testing machine

Page 57: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

40

Impact testing machine merupakan alat uji impak. Pengujian impak dilakukan

dengan metode charpy dimana dengan membuat takikan persis di tengah

spesimen.

11. Mikroskop digital

Gambar 18. Mikroskop digital

Mikroskop digital berfungsi sebagai media untuk melihat dengan jelas

dengan pembesaran hingga 200 kali pada permukaan patahan atau

fraktografi dari spesimen baja AISI 1045 yang telah mengalami pengujian

impak.

C. Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian memiliki beberapa tahapan dimana dimulai dari

perencanaan, pembuatan alat, pengujian alat instalasi sistem air tersirkuasi,

pembuatan spesimen uji, perlakuan terhadap spesimen, pengujian spesimen

sampai pengambilan data pengujian. Adapun prosedur penelitian adalah

Page 58: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

41

1. Pengujian Alat Instalasi Quencing Dengan Sistem Air Tersirkulasi

Pengujian alat dilakukan untuk mengetahui kapasitas dan kemampuan alat

quenching dengan metode air tersirkulasi sehingga dalam penggunaan

sewaktu pengujian dapat diketahui parameter yang mempengaruhinya.

Parameter yang diuji antara lain :

a. Kecepatan aliran

b. Media yang digunakan untuk proses quenching

c. Perhitungan kecepatan pendinginan

2. Pembuatan Spesimen baja AISI 1045

Adapun tahapan pembuatan dari spesimen baja AISI 1045 adalah

a. Pemotongan bahan AISI 1045 dengan menggunakan mesin pemotong

b. Potongan bahan harus sesuai dimensi yang diinginkan yaitu memiliki

panjang 55 mm , lebar 10 mm, dan tinggi 10 mm untuk pengujian impak.

c. Membuat takikan tepat ditengah spesimen menggunakan mesin sekrap

dengan sudut 45o dan kedalaman takikan sebesar 2 mm

3. Perlakuan terhadap spesimen baja AISI 1045

Adapun tahapan perlakuan adalah

a. Spesimen baja AISI 1045 yang telah dipotong dipanaskan atau dimasukan

kedalam furnace sampai suhu 800oC.

b. Kemudian menahan spesimen pada suhu 800oC selama 15 menit.

c. kemudian dilakukan proses quenching pada spesimen.

Page 59: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

42

d. Memasukan masing masing tiga spesimen baja AISI 1045 kedalam fluida

air tersirkulasi dengan bukaan katup 180o, 90o dan 45o menggunakan

variasi media air tanah, larutan garam 25%, dan solar.

e. mengangkat spesimen baja AISI 1045 lalu di keringkan

4. Pengujian Spesimen baja AISI 1045

Adapun tahapan pengujian adalah

a. Pengujian impak metode charpy dengan universal impact testing machine.

Adapun tahapan dari pengujian impak adalah

i. Melakukan kalibrasi pada alat uji impak untuk meminimalisir

kesalahan perhitungan

ii. Meletakkan sepesimen pada meja uji

iii. Mengangkat pendulum pada mesin uji impak

iv. Melepaskan tuas pada mesin uji impak

v. Menentukan jenis perpatahan yang terjadi

vi. Melakukan analisis makro pada perpatahan

vii. Menghitung harga impak yang dihasilkan dari pengujian

Page 60: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

43

5. Pengambilan data

Adapun data yang diperlukan adalah

a. Data Hasil Uji impak

Tabel 2. Hasil uji impak metode charpy

No. Media Bukaan

katup

Debit1

(Lpm)

Debit2

(Lpm)

Energi serap

Uji impak

charpy (J)

Rata

rata

Harga

impak

(J/mm2)

I II III

1 Raw

Material

2

Air

3 Air

garam

4 Solar

Page 61: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

44

Ya

Tidak

Hasil kaji data

uji sesuai

dengan

referensi?

D. Diagam Alur Pengambilan Data

Persiapan alat uji

dan spesimen

Baja AISI 1045

Studi literatur

Uji Impak

Quenching agitasi

Media Pendingin :

Air, Larutan garam

25%, Solar. Bukaan

Katup : 180o, 90o dan

45o

Analisis data

Kesimpulan

Mulai

Selesai

Page 62: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

56

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. SIMPULAN

Adapun kesimpulan yang didapatkan berdasarkan penelitian mengenai pengaruh

variasi media pendinggin yang disirkulasikan dan bukaan katup pada proses

quenching terhadap harga impak dan stuktur makro permukaan patahan baja AISI

1045 adalah:

1. Pada heat treatment mengunakan proses quenching dengan variasi media dan

bukaan katup dapat meningkatkan harga impak dan memepengaruhi stuktur

makro pada baja AISI 1045.

2. Harga impak pada baja tanpa perlakuan panas atau raw yaitu 0,154 Joule/mm2.

3. Pada media pendingin air dengan variasi bukan katup (180°, 90°, 45°)

mendapatkan harga impak masing-masing sebesar 0,558 joule/mm2

meningkatkan 26,24%; 0,57 joule/mm2 meningkatkan 27,05% dan 0,591

joule/mm2 meningkatkan 28,4%.

4. Pada media pendinggin air garam dengan variasi bukan katup (180°, 90°, 45°)

mendapatkan harga impak masing-masing sebesar 0,504 joule/mm2

meningkatkan 22,72%; 0,516 joule/mm2 meningkatkan 23,53% dan 0,525

joule/mm2 meningkatkan 24,08%.

Page 63: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

57

5. Pada media pendingin solar dengan variasi bukan katup (180°, 90°, 45°)

mendapatkan harga impak masing-masing sebesar 0,637 joule/mm2

meningkatkan 31,38%; 0,66 joule/mm2 meningkatkan 33,27% dan 0,67

joule/mm2 meningkatkan 33,55%.

6. Media pendingin solar adalah media yang paling baik untuk meningkatkan

harga impak baja dan menghasilkan serat fibrous pada fraktografi atau

permukaan patahan yang cukup dominan.

7. Laju pendiginan dan viskositas fluida memepengaruhi ketangguhan suatu baja,

karena semakin lambat laju pendinginan dan semakin tinggi viskositas maka

harga impak akan semakin tinggi.

8. Dari hasil pengamatan fraktografi atau permukaan patahan bahwa semakin

dominan patahan fibrous yang terjadi setelah pengujian maka harga impak

meningkat hal ini menandakan bahwa baja semakin ductile atau ulet.

B. SARAN

Adapun saran yang dapat disampaikan adalah:

1. Diperlukan pengujian mekanik lain agar mengetahui nilai-nilai kekuatan

mekanik yang lain pada baja AISI 1045

2. Berdasarkan hasil yang diperoleh dari penelitian ini, untuk penelitian

selanjutnya disarankan untuk melakukan variasi variabel persentase media

pendingin yang lebih banyak untuk mengetahui pengaruh media pendingin

terhadap proses perlakuan panas.

Page 64: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

DAFTAR PUSTAKA

Amanto, H dan Daryanto. 1999. Ilmu Bahan. Bumi Aksara. Jakarta.

Halaman 63-87.

Anonim. 2015. Baja. http://id.wikipedia.org/wiki/BAJA. Diakses pada

tanggal 24 Desember 2017. Pukul 19:54 WIB.

ASM Handbook. 1993. Properties and Selection: Iron Steels, and

HighPerformance Alloys. Metals handbook. Volume 1. Page 249 -

327.

ASM Handbook. 1991. Heat Treating. ASM Handbook Committee.

Volume 4.Page 4.

AzoMaterials, 2012. Aisi 1045 medium carbon steel.

http://www.azom.com/article.aspx?articleID=6130. Diakses pada

tanggal 24 januari 2018 .Pukul 22:04 WIB.

Both, 1999. Heat Treatment Of Tool Steel. Diakses pada tanggal 24

januari 2018 .Pukul 22:13 (On Line) Available at

http//www.uddeholm.com

Chemical Composition of AISI 1045. Diakses pada tanggal 24 januari

2018 Pukul 22:09 WIB. (On Line) Available at

http//www.strindustries.com

Departemen Pendiidkan Nasional. 2005. Kamus Besar Bahasa Indonesia

Edisi Ketiga. Balai Pustaka. Jakarta. Halaman 91.

Dimas, 2014. Pengaruh media Quenching Air Tersirkulasi (Circulated

Water) Terhadap Struktur Mikro Dan Kekerasan Pada Baja AISI

1045. Jurnal Rotasi Volume 7 Nomor 1.

Djaprie, Sriati. 1990. Teknologi Mekanik. Erlangga. Jakarta. Halaman 35-

50.

Ismail, 2012 . Pengaruh Heat Treatment Dengan Variasi Media Quenching

Air Dan Oli Trerhadap Struktur Mikro Dan Nilai Kekerasan Baja

Pegas Daun AISI 6135.

Joko waluyo.2009 Pengaruh Temperatur Dan Waktu Tahan Pada Proses

Karburisasi Cair Terhadap Kekerasan Baja AISI 1025 Dengan Media

Pendinginan Air.

Page 65: PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN …digilib.unila.ac.id/55581/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfmenggunakan metode charpy. Pada pengujian impak raw material didapatkan nilai impak

Karmin dan Ginting, M. 2012. Analisis Peningkatan Kekerasan Baja Amutit

Menggunakan Media Pendingin Dromus. Jurnal Austenit Jurusan

Teknik Mesin. Volume 4. Nomor 1. Halaman (115-120).

Mulyadi dan Sunitra, Eka. 2010. Kajian Perubahan Kekerasan dan Difusi

Karbon Sebagai Akibat Proses dari Proses Karburisasi dan Proses

Quenching pada Material Gigi Perontok Power Thresher. Jurnal

Teknik Mesin. Volume 7. Nomor 1. Halaman 33-49.

Mulyanti, 1996. Pengaruh Kadar Mangan (Mn) Dan Perlakuan Panas

Terhadap Sifat Mekanis Dan Struktur Mikro Paduan Baja Mangan

Austenit, Universitas Indonesia. Jakarta. Halaman 75-78.

Nasution, Muslih dan Novry. 2016. Pengaruh Media Quenching Terhadap

kekuatan Baja AISI 1045 Diaplikasikan Pada Sprocket Rantai Dengan

Metode Uji impact.

Nugroho, Sri dan Haryadi, Gunawan Dwi. 2005. Pengaruh media

Quenching Air Tersirkulasi (Circulated Water) Terhadap Struktur

Mikro Dan Kekerasan Pada Baja AISI 1045. Jurnal Rotasi Volume 7

Nomor 1.

Pranowo. 2011. Analisis Pengaruh Media Pendingin Dari Proses

Perlakuan Panas Terhadap Kekuatan Sambungan Pegas Daun

Dengan Las Smaw. Jurnal Teknik Mesin. Volume 2. Nomor 1.

Halaman 18-23.

Setiadji, Widya Mukti. 2007. Perubahan Ketangguhan Bahan ST-40 yang

Telah Mengalami Proses Double Hardening Dengan

Carburizing. Skripsi. Jurusan Pendidikan Teknik Mesin

Universitas Negeri Semarang. Semarang. Halaman 22-23.

Totten, GE., Bates, CE., Clinton, NA. 1993. Ihandbook of Quenchant and

Quenching Technology. ASM International USA.

Wulandari, 2011. Pengaruh Perbedaan Waktu Penahanan Suhu Stabil

Terhadap Kekerasan Logam. Jurnal Austenit Teknik Mesin.

Volume 1. Nomor 1. Halaman 39.

Yunus, M. dkk, 2016. Pengaruh Perlakuan Quenching-Tempering

Terhadap Kekuatan Impak Pada Baja Karbon Sedang. Jurnal

Universitan Bandar Lampung, Vol 2 No.1.

Yuri, S. Dkk, 2016. Pengaruh Media Pendingin Pada Proses Hardening

Material Baja S45C. Jurnal Poros Volume 14 No. 2.