i

TUGAS AKHIR

ANALISA SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADA PIN PISTON MENGGUNAKAN BANTALAN DAN TANPA BANTALAN

Diajukan untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana S1 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun :

MOHAMAD HENDRIK NIM : D 200 040 072

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2011

ii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :

ANALISA SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADA PIN PISTON MENGGUNAKAN BANTALAN

DAN TANPA BANTALAN yang dibuat untuk memenuhi sebagian syaratmemperoleh derajat sarjana S1

pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi

dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk

mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah

Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya

saya cantumkan sebagaimana mestinya.

Surakarta, Ferbruari 2011

Yang menyatakan

Mohamad Hendrik

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas akhir berjudul “Analisa Sifat Fisis dan Mekanis pada Pin Piston

Menggunakan Bantalan dan Tanpa Bantalan”, telah disetujui oleh

Pembimbing Tugas Akhir dan diterima untuk memenuhi sebagian

persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

Dipersiapkan oleh :

Nama : Mohamad Hendrik

N I M : D 200 040 072

Disetujui pada :

Hari :

Tanggal :

Mengetahui

Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping

(Ir. Ngafwan, MT.) (Agus Yulianto , ST, MT.)

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas akhir berjudul “Analisa Sifat Fisis dan Mekanis pada Pin Piston

Menggunakan Bantalan dan Tanpa Bantalan”, telah dipertahankan

dihadapan Tim Penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian

syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

Dipersiapkan oleh :

Nama : Mohamad Hendrik

N I M : D 200 040 072

Disahkan pada :

Hari :

Tanggal :

Tim Penguji :

Ketua : Ir. Ngafwan, MT. ...................................

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

Anggota 2 : Ir. Bambang Waluyo Febriantoko, MT. ...................................

Dekan Ketua Jurusan

(Ir. Agus Riyanto , MT.) (Ir. Sartono Putro, MT.)

v

vi

HALAMAN MOTTO

Keberanian tidak membutuhkan bunga-bunga kata

Makin banyak orang belajar, makin sadarlah dia betapa

sedikitnya yang diketahuinya

Lupakanlah perbuatan anda yang telah lalu, dan taruhlah

didada apa yang sedang anda lakukan sekarang

Ilmu yang tidak diamalkan adalah ibarat pohon tidak

berbuah

vii

ANALISA SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADA PIN PISTON MENGGUNAKAN BANTALAN DAN TANPA BANTALAN

Mohamad Hendrik, Ngafwan, Agus Yulianto

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura

email : mohamad.hendriksun@gmail.com

ABSTRAKSI

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui hasil uji komposisi kimia, struktur mikro dan kekerasan pada spesimen pin piston menggunakan bantalan (Yamaha F 1ZR) dan pin piston tanpa bantalan (Tokei Genset dan Yamaha Yupiter Z).

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah pin piston suku cadang asli dan baru sepeda motor Yamaha F1ZR, Yamaha Yupiter Z dan pin piston genset merk Tokei. Pengujian yang dilakukan adalah : uji kompoisi kimia, uji struktur mikro dan uji kekerasan.

Dari hasil uji komposisi kimia pada pin piston, merk Yamaha F1 ZR didapatkan unsur utama : besi (Fe) = 97,2 %, khrom (Cr) = 0,933 %, mangan (Mn) = 0,734 %, karbon (C) = 0,409 %, silikon (Si) = 0,195 % dan molibdenum (Mo) = 0,185 %. Merk Tokei Genset unsur utama : besi (Fe) = 98,5 %, mangan (Mn) = 0,657 % dan karbon (C) = 0,357 %. Merk Yamaha Jupiter Z unsur utama : besi (Fe) = 97,1 %, khrom (Cr) = 0,958 %, mangan (Mn) = 0,771 %, karbon (C) = 0,443 %, silikon (Si) = 0,203 %, molibdenum (Mo) = 0,180 % dan phospor (P) = 0,102 %. Dari hasil pengamatan struktur mikro pada pin piston Tokei Genset didapatkan martensit temper butiran kasar dan austenit sisa. Untuk pin piston Yamaha F1 ZR didapatkan : karbida dan ferit. Sedangkan pin piston Yamaha Jupiter Z didapatkan martensit temper butiran halus dan austenit sisa. Dari uji kekerasan didapatkan harga kekerasan rata-rata pin piston dengan bantalan : Yamaha F1 ZR sebesar 602,3 VHN lebih tinggi daripada pin piston tanpa bantalan yaitu : Yamaha Jupiter Z sebesar 529,9 VHN dan Tokei Genset sebesar 441,3 VHN. Kata-kata kunci : pin piston, Tokei Genset, Yamaha Jupiter Z, Yamaha F1 ZR

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan

karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas

Akhir. Shalawat dan salam mudah-mudahan tetap pada junjungan kita Nabi

Muhammad SAW, keluarga serta sahabatnya.

Penyusunan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus

ditempuh guna meraih gelar Sarjana pada Jurusan Teknik Mesin,

Universitas Muhammadiyah Surakarta. Melalui penyusunan Tugas Akhir ini

diharapkan dapat menambah wawasan dan pengalaman bagi penulis,

sehingga dapat menjadi bekal dikemudian hari.

Banyak hambatan yang menimbulkan kesulitan dalam menyelesaikan

penulisan Tugas Akhir ini, namun berkat bantuan dari berbagai pihak

akhirnya kesulitan yang timbul dapat teratasi. Untuk itu atas segala bentuk

dan bantuannya, penyusun menyampaikan terima kasih kepada yang

terhormat :

1. Ir. Agus Riyanto, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta beserta staf yang telah memberikan

kesempatan pada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Ir. Sartono Putro, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan ijin untuk penulisan

Tugas Akhir ini.

3. Ir. Ngafwan, MT., selaku pembimbing utama yang dengan sabar dan teliti

membimbing dan mengarahkan kepada penulis dalam menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

ix

4. Agus Yulianto, ST, MT., selaku pembimbing pendamping yang telah

meluangkan waktu berkenan memberikan petunjuk dan mengarahkan

penulisan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5. Bapak, Ibu, Kakak Adek terima kasih atas kesabaran, perjuangan, do’a

dan kasih saying kalian.

6. Sahabat-sahabatku angkatan 2004, yang selalu mendukung dan

memberikan semangat selama meniti bangku kuliah di Kampus Pabelan.

7. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu, terima

kasih atas do’a dan dukungannya.

Penulis menyadari sepenuhnya dalam penyusunan Tugas Akhir ini

masih banyak kekurangannya baik materi, bahasa maupun penyusunannya.

Akhir kata, penulis berharap mudah-mudahan Tugas Akhir ini bermanfaat

bagi penulis khususnya dan semua pihak yang berkepentingan.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, Desember 2011

Mohamad Hendrik

x

DAFTAR ISI

Halaman Judul ................................................................................................ i Pernyataan Keaslian Skripsi ....................................................................... ii Halaman Persetujuan .................................................................................... iii Halaman Pengesahan ................................................................................... iv Lembar Soal Tugas Akhir ............................................................................ v Halaman Motto ................................................................................................ vi Abstraksi .......................................................................................................... vii Kata Pengantar ............................................................................................... viii Daftar Isi ............................................................................................................ x Daftar Gambar ................................................................................................. xi Daftar Tabel ...................................................................................................... xii Daftar Lampiran .............................................................................................. xiii BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1

1.1. Latar Belakang ....................................................................... 2 1.2. Tujuan Penelitian ................................................................... 2 1.3. Manfaat Penelitian ................................................................. 3 1.4. Pembatasan Masalah ........................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI .................... 4 2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................... 4 2.2. Landasan Teori ...................................................................... 6 2.3. Diagram Transformasi untuk Pendinginan .......................... 19 2.4. Pengaruh Unsur Paduan pada Baja .................................. 20 2.5. Pengujian Bahan dalam Penelitian Metalurgi .................... 22

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

3.1. Diagram Alir Proses Penelitian ........................................... 32 3.2. Bahan dan Alat Penelitian .................................................... 33 3.3. Pembuatan Spesimen .......................................................... 35 3.4. Pelaksanaan Pengujian ........................................................ 35

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .............................. 43 4.1. Hasil Pengujian Komposisi Kimia ....................................... 43 4.2. Hasil Pengamatan Struktur Mikro ....................................... 47 4.3. Hasil Pengujian Kekerasan .................................................. 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 52 5.1. Kesimpulan ............................................................................. 52 5.2. Saran ....................................................................................... 53

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN

xi

Gambar 2.1. Diagram fasa Fe-C ................................................................ 9 Gambar 2.2. Fasa austenit .......................................................................... 10 Gambar 2.3. Fasa ferit ................................................................................. 11 Gambar 2.4. Fasa perlit ............................................................................... 11 Gambar 2.5. Fasa bainit .............................................................................. 12 Gambar 2.6. Fasa martensit ....................................................................... 13 Gambar 2.7. Fasa sementit ......................................................................... 14 Gambar 2.8. Grafik Fe-Cr ............................................................................ 15 Gambar 2.9. Diagram besi-mangan .......................................................... 16 Gambar 2.10. Karbida tampak berukuran kecil-kecil (putih dan bagian dasar kelabu) dan sebagai matriknya ferit ......................... 17 Gambar 2.11. Martensit temper butir kasar hasil pencelupan minyak pada 1121°C dan panas 2 x 2 jam temper 593 °C .......... 17 Gambar 2.12. Martensit temper butir halus hasil pencelupan air pada 1232°C dan 1x temper 566 °C selama 2 jam ......... 17 Gambar 2.13. Diagram Isothermal (IT) atau TTT / Time Temperature Transformation ............................................... 18 Gambar 2.14. Proses austempering diagram Isothermal (IT) atau TTT / Time Temperature Transformation ................. 19 Gambar 2.15. Proses tempering diagram Isothermal (IT) atau TTT / Time Temperature Transformation ................. 19 Gambar 2.16. Proses proses martempering diagram Isothermal (IT) atau TTT / Time Temperature Transformation ................... 20 Gambar 2.17. Hubungan antara kekerasan, kadar karbon dan keausan 24 Gambar 2.18. Pengamatan struktur mikro dengan mikroskop ................ 27 Gambar 2.19. Bagan pengujian Rockwell-C (cone) .................................. 28 Gambar 2.20. Bagan pengujian Rockwell-B .............................................. 29 Gambar 2.21. Metode pengukuran Brinell .................................................. 31 Gambar 2.22. Metode pengukuran Vickers ................................................ 32 Gambar 3.1. Diagram alir penelitian .......................................................... 34 Gambar 3.2. Spesimen pin piston menggunakan bantalan ............... 35 Gambar 3.3. Spesimen pin piston tanpa bantalan ................................. 35 Gambar 3.4. Metal Cut ................................................................................. 38 Gambar 3.5. Spesimen uji komposisi kimia ............................................. 41 Gambar 3.6. Alat uji komposisi kimia Optical Emission Spectrometer 41 Gambar 3.7. Olympus Metallurgical Microscope dan Olympus Photomicrographic System ......................... 43 Gambar 3.8. Spesimen pengujian kekerasan .......................................... 44 Gambar 3.9. Macro Vickers Hardness Tester .......................................... 44 Gambar 4.1. Foto struktur mikro pin piston menggunakan bantalan (Yamaha F1 ZR) dengan perbesaran 200 × ..................... 49 Gambar 4.2. Foto struktur mikro pin piston tanpa bantalan (Tokei Genset) dengan perbesaran 200 × ...................................................... 49 Gambar 4.3. Foto struktur mikro pin piston tanpa bantalan (Yamaha Jupiter Z) dengan perbesaran 200 × ................ 49 Gambar 4.4. Histogram perbandingan distribusi harga kekerasan pin piston .................................................................................. 51

DAFTAR GAMBAR

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Beberapa macam heat treatment baja ................................... 20 Tabel 3.1. Jumlah spesimen dan jenis pengujian .................................. 36 Tabel 4.1. Hasil pengujian komposisi kimia pin piston ............................ 45 Tabel 4.2. Nilai kekerasan pada spesimen pin piston ........................... 51

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 − TABEL 1. HASIL PENGUJIAN KOMPOSISI KIMIA PIN PISTON YAMAHA F1 ZR

LAMPIRAN 2 − TABEL 2. HASIL PENGUJIAN KOMPOSISI KIMIA PIN PISTON YAMAHA F1 ZR (LANJUTAN 1)

LAMPIRAN 3 − TABEL 3. HASIL PENGUJIAN KOMPOSISI KIMIA PIN PISTON YAMAHA F1 ZR (LANJUTAN 2)

LAMPIRAN 4 − TABEL 4. HASIL PENGUJIAN KOMPOSISI KIMIA PIN PISTON TOKEI GENSET

LAMPIRAN 5 − TABEL 5. HASIL PENGUJIAN KOMPOSISI KIMIA PIN PISTON TOKEI GENSET (LANJUTAN 1)

LAMPIRAN 6 − TABEL 6. HASIL PENGUJIAN KOMPOSISI KIMIA PIN PISTON TOKEI GENSET (LANJUTAN 2)

LAMPIRAN 7 − TABEL 7. HASIL PENGUJIAN KOMPOSISI KIMIA PIN PISTON YAMAHA JUPITER Z

LAMPIRAN 8 − TABEL 8. HASIL PENGUJIAN KOMPOSISI KIMIA PIN PISTON YAMAHA JUPITER Z (LANJUTAN 1)

LAMPIRAN 9 − TABEL 9. HASIL PENGUJIAN KOMPOSISI KIMIA PIN PISTON YAMAHA JUPITER Z (LANJUTAN 2)

LAMPIRAN 10 − TABEL 10. HASIL PENGUJIAN KEKERASAN PIN PISTON