bab 3 metode penelitian (sugiyono, 2015)repository.untag-sby.ac.id/3292/4/d. bab 3 .pdf · dengan...

21

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Rencana Penelitian

Pendekatan penelitian yang digunakan dalam penelitian kali ini adalah

penelitian kuantitatif, yang dimaksud dengan penelitian kuantitatif adalah suatu

penelitian berupa data yang berbentuk angka, data kuantitatif dapat dikelompokkan

menjadi dua yaitu data diskrit dan data kontinum. Data diskrit ialah data yang

diperoleh dari hasil menghitung atau membilang, sedangkan data kontinum adalah

data yang diperoleh dari hasil pengukuran (Sugiyono, 2015).

Pembuatan bahan uji menggunakan teknik replikasi. Teknik replikasi

menggunakan teknik pengkopian dan pendistribusian objek pada database. Atau juga

bisa disebut pengkopian sebuah proses. Pengambilan sampel menggunakan teknik

simple random sampling yaitu Teknik yang dilakukan dengan secara acak sederhana

(Adrianty, 2012). Pengumpulan data menggunakan metode obsevasi yaitu proses

pengamatan sistematis dan aktifitas yang dilakukan secara terus menerus bersifat

alami untuk menghasilkan data fakta. (Hasyim Hasanah, 2016)

Analisis data menggunakan metode statistik yang menggambarkan secara

spesifik hubungan antar variabel yang digunakan untuk menganalisis data, menguji

hipotesis dan dapat mengetahui tujuan yang akan dicapai. Selanjutnya,

mengumpulkan data yang dibutuhkan dengan cara langsung terjun kelapangan dan

melakukan observasi sekaligus. Namun, pengujian ini tetap mengacu pada standart

yang telah ditentukan.

Penelitian ini dilakukan beberapa tahap. Tahapan penelitian ini digambarkan

pada diagram alir (Gambar 3.1). Langkah pertama adalah mempersiapkan alat dan

bahan penelitian yaitu Aluminium paduan (alumunium batangan) didapat dari wiyung

Surabaya, serbuk aluminium (Al), serbuk magnesium (Mg) didapat di UD. Sumber

Ilmiah Persada Surabaya, larutan HNO3 65 % dan Alkhohol teknik 70 % didapat di

UD. Sumber Ilmiah Persada Surabaya. Sedangkan abu dasar batubara diperoleh dari

sisa pembakaran (bottom ash) dari PT.Smart.Tbk yang bertempat di Rungkut,

Surabaya. Material penguat komposit umumnya menggunakan abu dasar batu bara

(bottom ash) karena mempunyai kandungan SiO2 dan Al2O3 yang relatif tinggi,

jumlahnya melimpah, tingkat kekerasan yang tinggi , tahan terhadap suhu yang tinggi

dengan titik leleh diatas 20000C dan murah sehingga dapat digunakan sebagai

alternatif pada pembuatan komposit logam dengan matriks aluminium (Ahmad dan

Santoso, 2015). Langkah selanjutnya masuk ke proses electroless plating yang

bertempat di Laboratorium Teknologi Pangan Terpadu Untag Surabaya . Tujuan

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNTAG Surabaya

22

electroless plating agar mudah berinfiltrasi dengan aluminium paduan pada saat

pengecoran. Beberapa kelebihan menggunakan metode electroless plating yaitu

memiliki penampilan yang menarik, ketahanan korosi yang tinggi, mempunyai

densitas yang rendah (Faraji, dkk, 2011).

Selanjutnya, setelah abu dasar batubara (bottom ash) ter-electroless plating,

dilanjutkan dengan pembuatan komposit langkah yang pertama persiapan alat untuk

membuat bahan komposit yang terdiri dari dapur pelebur (Furnace), timbangan

analitik, infrared thermometer, solar, cetakan coran, dan burner dan bahan komposit

yaitu Aluminium paduan (aluminium batangan), abu dasar batubara yang sudah ter-

electroless plating, dan magnesium (Mg) yang kemudian dilebur menjadi satu dalam

dapur pelebur dengan metode stirring casting, setelah mencair dan menjadi satu,

siapkan cetakan untuk membentuk coran komposit (As cast), kemudian tuangkan

kedalam cetakan dengan temperatur tuang 700ᵒC. Setelah komposit sudah membeku

dan padat maka coran komposit siap dilepas dari cetakan dan didinginkan pada suhu

kamar.

Dilakukan proses pemesinan(Frais atau sekrap) untuk menghaluskan

permukaan hasil coran komposit (As cast). Karena adanya regregrasi kimia atau

perbedaan komposisi kimia akibat pendinginan saat proses pengecoran, hasil coran

(As cast) dilanjut dengan proses Homogenizing yang bertujuan untuk menyeragamkan

struktur mikro dan komposisi coran komposit,proses Homogenizing dilakukan di

Laboratorium Teknologi Pangan Terpadu Untag Surabaya, alat yang digunakan

adalah Dapur Marvel Merk Thermolyne Furnace Tipe 30400, Setelah di

Homogenizing.

Kemudian di pres dengan variasi reduksi penampang dan temperatur benda

kerja. Setelah di pres maka komposit menjadi pelat (wrought), kemudian dilanjutkan

dengan proses pemesinan untuk membuat spesimen uji dan membuat baut dan mur.

Selanjutnya mencari laju korosinya dengan pengkorosian dipercepat

menggunakan standart ASTM G 102. Dan melihat produk korosi setelah dilakukan

proses pressing dan pengujian korosi (polarisasi) menggunakan pengujian struktur

mikro (XRD) . Sedangkan pengujian korosi dan struktur mikro (XRD) dilakukan di

Institute Teknoloi Sepuluh November Setelah semua tahap dilakukan, maka akan

muncul sebuah hasil yang berupa data dari setiap pengujian yang nantinya akan di

analisa untuk dijadikan sebuah kesimpulan.



23

3.2 Diagram Alir Penelitian

PERMASALAHAN STUDI

LITERATUR

STUDI

LAPANGAN

PERSIAPAN ALAT DAN

BAHAN

PROSES ELECTROLESS

PLATING

(Mg, Al2O5, HNO3, Alkohol,

Abudasarbatubara)

MENIMBANG KOMPOSISI BAHAN KOMPOSIT

1. Al paduan (piston bekas) :89%

2. Abu dasar batubara :10%

3. Magnesium :1%

PROSES PEMBUATAN KOMPOSIT

MENGGUNAKAN METODE STIRRING CASTING

HOMOGENIZING

PELEBURAN LOGAM

A

AS CAST

MULAI



24

PEMBUATAN BAUT DAN

MUR

PEMBUATAN SPESIMEN

UJI

WROUHT KOMPOSIT Al-ABU

DASAR BATUBARA

PROSES PEMBENTUKAN PRESSING DENGAN VARIASI REDUKSIPENAMPANG(%) DAN TEMPERATUR(0C)

5% 5% 5% 10% 10% 10% 15% 15% 15%

125 OC

135 OC

145 OC

125 OC

135 OC

145 OC

125 OC

135 OC

145 OC

PENGUJIAN KOROSI

(POLARISASI)

PENGUJIAN

STRUKTUR MIKRO

(XRD)

PENGUJIAN

APLIKASI

DATA DAN ANALISA

KESIMPULAN

A

SELESAI



25

3.3 Penjelasan Diagram Alir Penelitian

3.3.1 Persiapan Alat dan Bahan

3.3.1.1 Alat dan bahan proses electroless plating

Berikut adalah alat dan bahan yang digunakan untuk electroless plating :

a. Alat yang digunakan dalam proses electroless plating disajikan dalam (tabel

3.1).

Tabel 3.1 Alat-alat yang digunakan pada proses electroless plating

No Nama Alat Gambar Alat Spesifikas Kegunaan

1 Gelas

erlenmayer

1000 ml

Tempat

pencampuran

komposisi bahan

2 Gelas beaker

1000 ml

Menyimpan

bahan yang

sudah di

electrolees

plating

3 Gelas ukur

1000 ml

Mengukur

volume larutan

4 Spatula kaca

-

Mengambil

bahan yang

sudah di

electroless

plating di dalam

gelas erlenmayer



26


5

Sendok

sepatula

Stainless

- Mengambil

bahan yang

sudah di

electroless

plating didalam

gelas erlenmayer

6 Thermometer

-

Mengukur

temperatur atau

suhu

7 Magnetic

stirrer

-

Mengaduk

campuran larutan

8 Kompor

magnetic

-

Memanaskan

larutan dan

memutar

magnetic stirrer

9 Timbangan

- Menimbang

massa bahan

yang lebih dari

100gr



27


10 Timbangan

analitik

-

Menimbang

massa bahan

yang kurang dari

100gr

11 Lemari asam

- Tempat kompor

magnetic

sekaligus

menghindari

kontak langsung

pada asap yang

berbahaya bagi

kesehatan

12 Oven

-

Mengeringkan

bahan yang

sudah di

electroless

plating

13 Cawan

penguapan

- Tempat

menguapkan

larutan dari

bahan yang

sudah di

electroless

plating

14 Kain

pembersih

- Membersihkan

alat dan

laboratorium

yang akan

digunakan

maupun yang

sudah digunakan



28

b. Bahan yang digunakan dalam pross electroless plating disajikan dalam (tabel 3.2).

Tabel 3.2 Bahan yang digunakan pada proses elctroless plating

No. Nama Bahan Gambar Bahan Jumlah

Kebutuhan

Kegunaan

1. Abu dasar Batubara

200 gr

Sebagai

penguat pada

komposit dan

berbentuk

serbuk

2. Serbuk magnesium

1 gr

Sebagai

pengikat

antara matrik

dan penguat

pada komposit

dan berbentuk

serbuk

3. Serbuk aluminium

murni

5 gr

Sebagai

pelapis abu

dasar batu bara

yang

berbentuk

serbuk

4. Serbuk aluminium

oksida

200 gr

Untuk

meningkatkan

ketahanan

korosi

5. HNO3 (65%)

400 ml

Sebagai cairan

reaksi kimia

dan berbentuk

cair



29

3.3.1.2 Alat dan bahan proses peleburan logam

Alat yang digunakan dalam peleburan logam untuk mebentuk spesimen

disajikan dalam (tabel 3.3).

Tabel 3.3 Alat proses peleburan logam untuk membentuk spesimen.

No. Nama Alat Gambar Alat Kegunaan

1 Dapur pelebur (kowi)

Untuk tempat peleburan dan

mencampurkan bahan

2

Timbangan

Untuk menimbang massa

bahan lebih dari 400 gr

3 Infrared

thermometer

Untuk mengukur temperatur

dalam proses peleburan

4 Timbangan analitik

Untuk menimbang massa

yang kurang dari 100gr

5

Pengaduk yang

terbuat dari besi

Untuk mengaduk bahan

yang terdapat di tungku

peleburan



30


6

Tangki solar

Untuk bahan bakar peleburan

7 Cetakan coran

Untuk mencetak bahan yang

telah dilebur

b.Bahan yang digunakan dalam proses peleburan logam untuk membentuk

spesimen disajikan dalam (tabel 3.4)..

Tabel 3.4 Bahan yang digunakan dalam proses peleburan logam untuk membentuk

spesimen


Kebutuhan

Kegunaan

1.

Aluminium

paduan

(aluminium

batangan)

89%

Sebagai matrik pada

komposit dan

berbentuk batangan

produksi wiyung

Surabaya.

2.

Abu dasar

batubara yang

sudah di

electroless

(AlMg)

10%

Sebagai penguat

pada komposit dan

berbentuk serbuk.



31


Kebutuhan

Kegunaan

3.

Magnesium

1%

Sebagai pengikat

antara matrik dan

penguat pada

komposit dan

berbentuk serbuk.

3.3.1.3 Alat dan bahan untuk membuat spesimen uji

Berikut alat dan bahan yang digunakan untuk membuat spesimen uji:

a. Alat yang digunakan untuk membuat spesimen uji disajikan dalam

(tabel 3.5).

Tabel 3.5 Alat proses pemesinan membat spesimen uji


1.

Gergaji Besi

Untuk memotong hasil coran

komposit menjadi spesimen uji

2.

Ragum

Untuk menahan coran komposit

pada saat proses pemotongan

3.

Kikir

Untuk meratakan spesimen uji

4.

Sketmatch

Untuk mengukur dimensi

spesimen uji



32


5.

Mesin fraiz

Untuk membentuk spesimen uji

6.

Mesin Bubut

Untuk membuat mur dan baut

7.

Amplas

Untuk meratakan serta

menghaluskan spesimen uji

b. Bahan yang digunakan untuk membuat spesimen uji disajikan dalam

(tabel 3.6).

Tabel 3.6 Bahan proses pemesinan membat spesimen uji


Kebutuhan

Kegunaan

1.

Bahan coran

komposit

aluminium

paduan – abu

dasar batubara

2 coran

(coran

dalam

bentuk

balok)

Sebagai bahan

membuat spesimen

uji

3.3.1.4 Alat dan bahan pada uji mikro

Berikut alat dan bahan yang digunakan pada uji mikro :

a. Alat yang digunakan pada uji mikro



33

Tabel 3.7 Alat pada uji mikro


1. Alat uji XRD

Sebagai alat untuk uji spesimen

menuju ke komputer

2.

Komputer

-

Untuk mengetahui senyawanya

3. Kabel

-

Sebagai penyalur dari spesimen

ke elektron

b. Bahan yang digunakan pada uji mikro disajikan dalam (tabel 3.8).

Tabel 3.8 Bahan pada uji mikro


Kebutuhan

Kegunaan

1.

Spesimen yang

sudah terkorosi

27 Sebagai bahan uji

3.3.1.5 Alat dan bahan pada uji korosi

Berikut alat dan bahan yang digunakan pada uji korosi :

a. Alat yang digunakan pada uji korosi disajikan dalam (tabel 3.9).

Tabel 3.9 Alat pada uji korosi


1.

Alat uji

elektrokimia

polarisasi

Untuk mengetahui laju korosi

2.

Software Gamry

E-Chem DC 105

Untuk untuk mengetahui arus

korosi dan laju korosi



34

b. Bahan yang digunakan pada uji korosi

Tabel 3.10 Bahan pada uji korosi


Kebutuhan

Kegunaan

1.

Spesimen

27 buah

Sebagai bahan uji

2.

Air Hujan

1000 ml

Sebagai media

pengkorosi

3.

Isolasi listrik

1 buah

Untuk menutup

permukaan yang

tidak diuji

3.3.2 Proses Electroless Plating

Langkah-langkahnya sebagai berikut :

a. Melakukan proses pemisahan partikel dengan ayakan ukuran 200 mesh.

b. Melakukan kalsinasi dengan temperatur 100 0C selama 3 jam pada abu

dasar batubara.

c. Membersihkan abu dasar batubara dengan alkhohol teknis 70 %

menggunakan magnetic stirrer.

d. Abu dasar batubara yang sudah dibersihkan dikeringkan dahulu dengan

oven dengan suhu 100 0C selama 1 jam.

e. Menimbang material abu dasar batubara , serbuk Mg, dan serbuk

aluminium murni.

f. Masukkan cairan HNO3 ke dalam gelas erlenmeyer yang diletakkan di atas

tungku pemanas magnetic dan diaduk menggunakan magnetic stirer .

g. Kemudian Mg dan aluminium murni dimasukkan ke dalam larutan HNO3

dan di stirrer selama 30 menit.



35

h. Abu dasar dan Al2O3 dimasukkan ke dalam gelas erlenmayer dan stirrer

dengan putaran yang sama selama 60 menit .

i. Mengeringkan abu dasar batubara yang telah dielectroless (oksidasi)

menggunakan oven dengan temperature 150 0C dengan waktu tahan 180

menit.

j. Keluarkan dari oven dan dinginkan dengan temperatur ruang.

3.3.3 Menimbang Bahan Komposit

Pada Proses ini dilakukan penimbangan komposisi dari material komposit

supaya mendapat takaran yang sesuai kebutuhan proses pengecoran. Berikut langkah-

langkahnya :

a. Menyiapkan alat timbangan dan bahan yang akan ditimbang.

b. Bahan komposit yang dibutuhkan sebanyak 8 kg dengan presentase tiap

bahan sebagaai berikut :

a. Alumunium paduan : 89 %

b. Serbuk abu dasar batubara : 10 %

c. Serbuk magnesium : 1%

c. Mengkalibrasi alat timbangan supaya mendapatkan hasil yang akurat pada

saat penimbangan.

d. Menimbang setiap jenis bahan yang akan ditentukan sesuai dengan

komposisi yang telah ditentukan.

e. Membungkus dan memberi label atau tanda pada setiap jenis bahan yang

telah ditimbang supaya tidak tertukar.

3.3.4 Proses Peleburan Logam Dengan Metode Stirring Casting

Setelah menimbang komposisi bahan yang telah ditentukan selesai. Berikut

adalah langkah-langkah proses peleburan logam dengan metode stirring casting :

a. Mempersiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan untuk proses peleburan.

b. Menyalakan burner untuk memanaskan kowi peleburan.

c. Masukkan aluminium paduan kedalam kowi dan aluminium dipanaskan

sampai suhu 700 OC.

d. Dan suhu ditahan diwaktu tertentu (sampai titik lebur Al).

e. Masukkan ADBB yang sudah terelektroles plating dan Mg secara

berurutan kedalam kowi.

f. Aduk material didalam kowi dengan metode stirring casting dengan

kecepatan 160 rpm dan pengadukan dilakukan selama 1 menit tiap 5

menit, dengan waktu tahan selama 2,5 jam.

g. Sebelum dituang ke cetakan, biarkan temperatur cairan cor tersebut

mencapai 700 0C kemudian tuangkan ke dalam cetakan.



36

h. Tunggu 60 menit dan keluarkan dari cetakan.

i. Dinginkan pada temperatur ruang.

3.3.5 Proses Homogenizing

Proses homogenizing dilakukan untuk menghilangkan efek segregasi kimia

dan memperbaiki sifat mampu pengerjaan panas yang umum dilakukan pada ingot

hasil pengecoran, adapaun langkah-langkah homogenizing adalah sebagai berikut :

a. Siapkan alat dan bahan.

b. Nyalakan oven dan putar knob pada suhu 125 0C.

c. Masukkan coran ke dalam oven.

d. Bila suhu coran sudah 125 0C tunggu hingga 120 menit.

e. Keluarkan dari oven dan biarkan pada suhu ruang.

3.3.6 Proses Pressing

Proses pressing dilakukan setelah coran diproses permesinan, pada saat

dipress diberikan variasi pada coran hasil pemesinan yaitu variasi reduksi ketebalan

dan variasi temperatur.

Berikut langkah-langkah proses pressing :

a. Siapkan alat dan bahan.

b. Nyalakan mesin press.

c. Panaskan benda kerja dengan burner sampai suhu yang diinginkan

d. Ukur temperatur menggunakan Infrared thermometer.

e. Bila sudah sesuai press benda kerja sampai reduksi yang diinginkan

dengan melihat ukuran pada mesin press.

3.3.7 Proses Pemesinan Pembuatan Spesimen Uji

Proses pemesinan ini dilakukan setelah proses homogenizing. Coran

dikeluarkan dari dalam oven setelah mencapi suhu kamar. Berikut langkah-langkah

proses permesinan membuat specimen uji :

a. Memepersiakan alat dan bahan yang akan digunakan untuk proses

permesinan.

b. Menentukan dimensi spesimen uji yang akan dibuat yaitu sesuai standar

uji korosi ( 20 x 20 x 5 mm) dan XRD (20 x 20 x 4 mm)

c. Memotong dan membuat baut dan mur hasil coran sesuai dengan dimensi

yang telah ditentukan (27 spesimen uji) dan 1 mur dan baut.



37

3.3.8 Pengujian Korosi (ASTM G102)

Alat ini merupakan alat pengkur laju korosi atau tingkat portable yang dapat

mengukur laju korosi pada logam secara cepat denagn mengunakan metode

elektrokimia. Alat ujinya yang sangat simple penggunaannya yang sudah di

intergrasikan oleh prinsip Electronical Impedance Spectroscpy (EIS). EIS

digunakan untuk mengukur slutin resistance (Rs) dan polarization resistance (Rp)

baru selanjutnya menghitung laju korosi (102-89, 1994).

Gambar 3.1 Komponen Uji Korosi (polarisasi)

Langkah-langkah pengujian korosi elektrokimia:

Potong benda uji dengan ukuran 20 x 20 x 5 mm dengan gergaji. Gunakan

pendingin pada saat penggergajian

Setelah spesimen digergaji sesuai ukuran lakukan pengamplasan

dipermukaan yang mau diuji.

Kemudian spesimen yang sudah diamplas diisolasi bagian yang tidak mau

diuji, sisakan permukaan yang mau diuji.

Selanjutnya jepit benda uji dengan kabel tembaga di elektroda kerja

Kemudian celupkan spesimen uji yang sudah dijepit elektroda kerja ke

larutan air hujan sebagai media pengkorosinya.

Setelah waktu perendaman selesai, lakukan uji korosi secara elektrokimia

dengan 3 tahap: elektroda kerja, elektroda referens, elektrode bantu. Hal ini

benda uji sebagai elektrode kerja, kemudia elektrode nya sebagai elektrode

bantu. Kemudian masing-masing elektrode dihubungkan ke kabel dari

perangkat program komputer agar laju korosinya terlihat.

Reference electrode

(SCE)

Counter electrode

(platina)

Working electrode



38

3.3.9 Pengujian XRD

Pengujian struktur mikro dalam penelitian ini dilakukan menggunakan

pengujian strutur mikro XRD. Berikut adalah langkah-langkah pengujian strutur

mikro XRD yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Bahan yang akan dianalisa (sample)

Ukuran harus tepat dan jenis bahan harus yang bisa di ukur dengan XRD (

20x20x4 mm).

2. Nyalakan komputer dan monitor untuk control XRD (nyalakan mesin XRD).

Periksa apakah knops dan KV control XRD yang berada pada XRD.

a. Pilih New kemudian individual analisa dan biarkan proses inisialisasi

berjalan. Jika proses inisialisasi gagal maka klik cancel dan ulangi lagi.

b. Jika proses inisiialisasi berhasil proses analisa bisa dilakukan.

3. Sesuaikan parametter pada XRD sesuai dengan yang diinginkan.

Gambar 3.2 Alat Uji XRD ( X-ray Diffractometer)



39

3.4 Kode Pengujian Korosi (Polarisasi)

Untuk mempermudah menganalisa data , peneliti menggunakan kode pada

spesimen untuk mempermudah pengujian dan menganalisa data, yaitu :

Tabel 3.11 kode pengujian polarisasi

125 OC

135 OC

145 OC

5 %

1 2 3

a b c a b c a b c

10 %

4 5 6

a b c a b c a b c

15 %

7 8 9

a b c a b c a b c

Keterangan kode :

a = Spesimen 1

b = Spesimen 2

c = Spesimen 3

Kode 1 = Temperatur 125 OC dengan reduks ketebalan 5 %

Kode 2 = Temperatur 135 OC dengan reduksi ketebalan 5 %








Temperatur

Reduksi

ketebalan

bab 3 metode penelitian (sugiyono, 2015)repository.untag-sby.ac.id/3292/4/d. bab 3 .pdf · dengan...

Documents