LAPORAN SKRIPSI

ANALISA PERBEDAAN SIFAT MEKANIK PISTON

SEPEDA MOTOR HONDA VARIO DENGAN PROSES

VARIASI AGING HEAT TREATMENT

MUHAMMAD DIDIK RIYADI

NIM. 201254089

DOSEN PEMBIMBING

Rochmad Winarso, ST, MT

Sugeng Slamet, ST, MT

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

2017

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

ANALISA PERBEDAAN SIFAT MEKANIK PISTON SEPEDA

MOTOR HONDA VARIO DENGAN PROSES VARIASI AGING

HEAT TREATMENT

MUHAMMAD DIDIK RIYADI

NIM. 201254089

Kudus, 4 Maret 2017

Menyetujui,

Pembimbing Utama,

Rochmad Winarso, ST, MT.

NIDN. 0612037201

Pembimbing Pendamping,

Sugeng Slamet, ST, MT.

NIDN. 0622067101

Mengetahui

Koordinator Skripsi

Qomaruddin, ST, MT.

NIDN. 0626097102

iii

HALAMAN PENGESAHAN

ANALISA PERBEDAAN SIFAT MEKANIK PISTON SEPEDA

MOTOR HONDA VARIO DENGAN PROSES VARIASI AGING

HEAT TREATMENT

MUHAMMAD DIDIK RIYADI

NIM. 201254089

Kudus, 4 Maret 2017

Menyetujui,

Ketua Penguji,

Taufiq Hidayat, ST, MT.

NIDN. 0023017901

Anggota Penguji I,

Rianto Wibowo, ST, M.Eng.

NIDN. 0630037301

Anggota Penguji II,

Rochmad Winarso, ST, MT.

NIDN. 0612037201

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknik

Mohammad Dahlan, ST, MT.

NIDN. 0601076901

Ketua Program Studi Teknik

Mesin

Taufiq Hidayat, ST, MT.

NIDN. 0023017901

iv

PERNYATAAN KEASLIAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Muhammad Didik Riyadi

NIM : 201254089

Tempat & Tanggal Lahir : Jepara, 15 Maret 1994

Judul Skripsi : Analisa Perbedaan Sifat Mekanik Piston Sepeda

Motor Honda Vario Dengan Proses Variasi Aging

Heat Treatment

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Skripsi ini berdasarkan hasil

penelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri, baik untuk naskah

laporan maupun kegiatan lain yang tercantum sebagai bagian dari Skripsi ini.

Seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dalam Skripsi

dengan cara penulisan referensi yang sesuai.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian

hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka saya

bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar dan sanksi lain

sesuai dengan peraturan yang berlaku di Universitas Muria Kudus.

Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari pihak

manapun.

Kudus, 4 Maret 2017

Yang memberi pernyataan,

Materai 6000

Muhammad Didik Riyadi

NIM. 201254089

5

ANALISA PERBEDAAN SIFAT MEKANIK PISTON SEPEDA MOTOR

HONDA VARIO DENGAN PROSES VARIASI AGING HEAT

TREATMENT

Nama mahasiswa : Muhammad Didik Riyadi

NIM : 201254089

Pembimbing :

1. Rochmad Winarso, ST, MT

2. Sugeng Slamet, ST, MT

ABSTRAK

Piston merupakan salah satu komponen yang ada pada mesin untuk motor

bakar. Piston sering mengalami tekanan, gesekan dan pemanasan ketika mesin

sedang bekerja. Sehingga piston juga mengalami kerusakan dan perlu dilakukan

penggantian pada piston. Pada penelitian ini dilakukan analisa perbedaan produk

yang dijual dipasaran untuk mengganti komponen piston yang rusak. Piston yang

diteliti adalah piston produk X dan piston produk Y. Pada analaisa dilakukan juga

perlakuan panas Actrifical Aging dengan suhu 150o

C dan 200o dengan masing-

masing waktu tahan 2 Jam. Pada piston X nilai kekerasan rata-rata untuk tiap

daerah adalah 54,98 HRB dan piston Y 51,03 HRB sebelum dilakukan Aging.

Setelah dilakukan Aging dengan suhu 150o

C nilai kekerasan X cenderung

menurun sebanyak 5% sedangkan piston Y mengalami kenaikan sebanyak 11%

Akan tetapi setelah dilakukan Aging 200o

C kedua produk piston mengalami

penurunan kekerasan dari Raw Material sebanyak 27% untuk piston X dan 20%

untuk piston Y. Pada suhu 200

o C kedua piston mengalami Over Aging sehinga

nilai kekerasannya menurun dari Raw Material.

Kata kunci : Piston, Aging Heat Treatment, Uji Struktur Mikro, Uji Kekerasan,

6

ANALYSIS OF DIFFERENCES IN THR MECHANICAL PISTON

MOTORCYLCE HONDA VARIO WITH AGEING HEAT TREATMENT

PROCESS VARIATIONS

Student Name : Muhammad Didik Riyadi

Student Identity Number : 201254089

Supervisor :

1. Rochmad Winarso, ST, MT.

2. Sugeng Slamet, ST, MT.

ABSTRACT

Piston is one of the components in the engine's combustion engine. Piston often

subjected to pressure, friction and heating when the machine is running. So that

the piston also experienced broken and replacement needs to be done on the

piston. In this research, analysis of differences in products sold in the market to

replace the damaged piston components. Piston studied are piston product X and

Y. In the piston products performed well analaisa Actrifical Aging heat treatment

at a temperature of 150o C and 200

o with each period lasting 2 hours. On the

piston X average hardness values for each region are 54,98 HRB and piston Y

51,03 HRB before Aging. After Aging at a temperature of 150o

C hardness value

of X tends to decrease as much as 5% while the piston Y increased by 11%.

However, after the 200o C Aging second piston products decreased as much

violence to the piston X 27% and 20% to piston Y. At a temperature of 200o C

Aging Over both the piston so that the value of Raw Material hardness decreases.

Keywords : Piston, Aging Heat Treatment, Structur Micro, Hardness Tester

7

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirabbil’aalamin, Puji syukur penulis panjatkan atas ke

hadirat Allah SWT, atas berkat dan rahmat-Nya lah penulis dapat menyelesaikan

skripsi berjudul Analisa Perbedaan Sifat Mekanik Piston Sepeda Motor Honda

Vario Dengan Proses Variasi Aging Heat Treatment”.

Penyusunan Skripsi ini ditujukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar sarjana pada program studi Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muria Kudus.

Pelaksanaan Skripsi tak lepas dari bantuan dan dukungan beberapa pihak,

untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Taufik Hidayat, ST., MT, selaku ketua Program Studi Teknik

Mesin.

2. Bapak Rochmad Winarso, ST., MT, Selaku Dosen pembimbing Utama

yang telah banyak membantu, memberikan motivasi, memberikan

pencerahan bahkan selalu mencarikan solusi-solusi terbaik dalam

penyelesaian Tugas Akhir ini.

3. Bapak Sugeng Slamet ST., MT. Selaku Dosen pembimbing kedua yang

telah banyak membantu, memberikan motivasi, memberikan pencerahan

bahkan selalu mencarikan solusi-solusi terbaik dalam penyelesaian Tugas

Akhir ini.

4. Bapak Taufik Hidayat, ST., MT, sebagai penguji yang telah banyak

membantu dalam pemahaman dan tambahan-tambahan pada Skripsi ini.

5. Bapak Riyanto Wibowo ST, M.eng, selaku penguji yang telah banyak

membantu dalam pemahaman dan tambahan-tambahan pada Skripsi ini.

6. Seluruh Dosen di Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus.

7. Staf progdi Teknik Mesin atas bantuan-bantuan pelaksanaan proses

penelitian skripsi dan seminar.

8

8. Kedua orangtuaku, beserta saudara-saudaraku yang telah banyak

memberikan dukungan, doa, nasehat, motivasi dan semangat dalam

hidupku sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik.

9. Teman-teman seperjuangan di Teknik Mesin Angkatan 2012

Penulis menyadari adanya kekurangan dan ketidaksempurnaan dalam

penulisan skripsi ini, karena itu penulis menerima kritik, saran dan masukan dari

pembaca sehingga penulis dapat lebih baik di masa yang akan datang. Akhirnya

penulis berharap semoga buku tesis ini bisa bermanfaat khususnya bagi penulis

dan umumnya bagi para pembaca.

Kudus, 4 Maret 2017

Penulis

9

DAFTAR ISI

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

HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... iii

ABSTRAK ......................................................................................................... v

ABSTRACT ....................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang .............................................................................................. 1 1.2 Perumusan Masalah ..................................................................................... 1 1.3 Batasan Masalah ........................................................................................... 2 1.4 Tujuan .......................................................................................................... 2 1.5 Manfaat ........................................................................................................ 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Landasan Teori .............................................................................................. 3 2.1.1 Piston .................................................................................................. 3 2.1.2 Karakteristik Piston ............................................................................ 3 2.1.3 Material Piston .................................................................................... 5 2.1.4 Paduan Al-Si ...................................................................................... 5 2.1.5 Perlakuan Panas .................................................................................. 7 2.1.6 Tahap Penuaan (Aging) ...................................................................... 8 2.1.7 Pengujian Kekerasan .......................................................................... 9

2.2 Penelitian Yang Relevan ............................................................................ 11

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Spesimen Penelitian ..................................................................................... 13 3.2 Peralatan Penelitian ....................................................................................... 13

3.2.1 Spektrometer Metal Scan...................................................................... 13 3.2.2 Tungku Pemanas (Furnace Chamber) ................................................. 14 3.2.3 Mesin Grinding/poleshing ................................................................... 14 3.2.4 Alat Uji Struktur Miko ......................................................................... 15 3.2.5 Alat Uji Kekerasan ............................................................................... 15

3.3 Prosedur Penelitian ....................................................................................... 16 3.3.1 Studi Pustaka Tentang Material Piston Dan Al-Si ................................ 16 3.3.2 Pemilihan Produk Piston Untuk Perbandingan ..................................... 16 3.3.3 Pengamatan Pada Piston ....................................................................... 16 3.3.4 Uji Komposisi Kimia ............................................................................ 16 3.3.5 Melakukan Proses Aging Heat Treatment ............................................ 16 3.3.6 Menyiapkan Spesimen Uji .................................................................... 18

10

3.3.7 Karakterisasi Piston .............................................................................. 19 3.3.7.1 Uji Struktur Mikro ....................................................................... 19 3.3.7.2 Uji Kekerasan .............................................................................. 21

3.3.8 Pengolahan Data Hasil Uji .................................................................... 23 3.3.9 Analisa Perbedaan Piston ................................................................... 23 3.3.10 Kesimpulan ......................................................................................... 23

3.4 Diagram Alir Penelitian ................................................................................ 24

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pemilihan Produk Piston ............................................................................. 25 4.2 Hasil Dan Pembahasan Pengamatan Piston ................................................ 25 4.3 Komposisi Kimia Piston .............................................................................. 27

4.3.1 Perbandingan Komposisi Kimia Piston ................................................... 27 4.3.2 Pembahasan Komposisi Kimia Piston X ................................................. 28 4.3.3 Pembahasan Komposisi Kimia Piston Y ................................................. 28

4.4 Penjelasan Melakukan Proses Aging Heat Treatment ................................. 29 4.5 Hasil Dan Pembahasan Perbandingan Uji Struktur Mikro .......................... 31

4.5.1 Perbandingan Hasil Uji Struktur Mikro .................................................. 31 4.5.2 Pembahasan Hasil Uji Struktur Mikro .................................................... 32

4.5.2.1 Piston X Dan Piston Y (Raw Material) ....................................... 32 4.5.2.2 Piston X Dan Piston Y Aging 150o C .......................................... 32 4.5.2.3 Piston X Dan Piston Y Aging 150o C .......................................... 32

4.6 Hasil Dan Pembahasan Uji Kekerasan......................................................... 33 4.6.1 Hasil Uji Kekerasan Piston ..................................................................... 33 4.6.2 Perbandingan Hasil Uji Kekerasan Piston .............................................. 37

4.6.2.1 Perbandingan Kekerasan Daerah Kepala Piston ......................... 37 4.6.2.2 Perbandingan Kekerasan Daerah Dinding Piston ......................... 38 4.6.2.3 Perbandingan Kekerasan Daerah Potongan Piston ...................... 39

4.7. Pembahasan................................................................................................... 40

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 42

5.2 Saran ............................................................................................................. 43

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 44

LAMPIRAN

BIODATA PENULIS

11

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bagian-Bagian Piston ................................................................. 4

Gambar 2.1 Kerusakan Piston ........................................................................ 5

Gambar 2.3 Diagram Fasa Al-Si .................................................................... 6

Gambar 2.4 Alat Uji Rockwell ....................................................................... 10

Gambar 3.1 Spektrometer Metal Scan ........................................................... 13

Gambar 3.2 Furnace Chamber ....................................................................... 14

Gambar 3.3 Mesin Grinding/Poleshing .......................................................... 14

Gambar 3.4 Mikroskop Olympus ................................................................... 15

Gambar 3.5 Rocwell Hardness Tester ............................................................ 15

Gambar 3.6 Daerah Kepala Piston ................................................................ 22

Gambar 3.7 Daerah Dinding Piston ................................................................ 22

Gambar 3.8 Daerah Potongan Piston .............................................................. 23

Gambar 3.9 Diagram Alir Penelitian ............................................................... 24

Gambar 4.1 Proses Pemotongan Piston .......................................................... 25

Gambar 4.2 Hasil Potongan Piston X .............................................................. 26

Gambar 4.3 Hasil Potongan Piston Y .............................................................. 26

Gambar 4.4 Diagram Fasa Al-Si ..................................................................... 29

Gambar 4.5 Tungku Pemanas (Furnace Chamber) Pada Saat Suhu 150o C ... 30

Gambar 4.6 Tungku Pemanas (Furnace Chamber) Pada Saat Suhu 200o C ... 30

Gambar 4.7 Grafik Nilai Kekerasan Daerah Kepala Piston ............................ 37

Gambar 4.8 Grafik Nilai Kekerasan Daerah Dinding Piston .......................... 38

Gambar 4.9 Grafik Nilai Kekerasan Daerah Potongan Piston ........................ 39

12

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Penamaan standart untuk proses perlakuan panas pada aluminium 9

Tabel 2.1. Skala Kekerasan ............................................................................... 11

Tabel 4.1 Perbandingan Komposisi Kimia Piston X Dan Piston Y ............... 27

Tabel 4.2 Komposisi Kimia Aluminium AA.333.0 (MatWeb) ..................... 28

Tabel 4.3 Sifat Mekanik Aluminium AA.333.0 (MatWeb) ........................... 28

Tabel 4.4 Komposisi Kimia Aluminium AA.336.0 (MatWeb) ..................... 28

Tabel 4.5 Sifat Mekanik Aluminium AA.336.0 (MatWeb) ........................... 28

Tabel 4.6 Hasil Uji Kekerasan Piston X (Raw Material) .............................. 33

Tabel 4.7 Hasil Uji Kekerasan Piston X Aging 150o C 2 Jam ....................... 34

Tabel 4.8 Hasil Uji Kekerasan Piston X Aging 200o C 2 Jam ...................... 34

Tabel 4.9 Hasil Uji Kekerasan Piston Y (Raw Material) .............................. 35

Tabel 4.10 Hasil Uji Kekerasan Piston Y Aging 150o C 2 Jam ....................... 35

Tabel 4.11 Hasil Uji Kekerasan Piston Y Aging 200o C 2 Jam ...................... 36

13

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Proses Pemotongan Piston

Lampiran 2 Surat Keterangan Hasil Uji Komposisi

Lampiran 3 Proses Perlakuan Panas

Lampiran 4 Proses Mounting

Lampiran 5 Proses Pengamplasan Dan Poleshing Spesimen

Lampiran 6 Proses Melakukan Uji Struktur Mikro Dan Hasil Uji Kekerasan

Lampiran 7 Surat Pengantar Penelitian

14

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN

Al : Aluminium

Si : Silikon

Mg : Magnesium

Fe : Besi

Zn : Seng

Mn : Mangan

Ni : Nikel

Sn : Timah Putih

Cu : Tembaga