-
23
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Tempat dan Waktu Penelitian pembuatan spesimen Heat Treatment,
Pengujian Tarik dan pengujian Kekerasan akan dilakukan di Laboratorium Teknik
Mesin Universitas Muhammadiyah Malang.
3.2 Diagram Alir Penelitian
Tahapan penelitian akan dilakukan sesuai dengan alur diagram penelitian
yang ditujukan oleh gambar 3.1
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
Start Siapkan Spesimen Uji
Baja AISI 1045
Heat Treatment Tanpa
Heat Treatment
Variasi Holding
Time
Pendinginan
Uji
Kekerasan
Uji Tarik
Uji Tarik Uji
Kekerasan
Analisa Data
Kesimpulan
-
24
3.3 Alat dan Bahan
3.3.1 Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian kali ini sebagai berikut :
Oven Heat Treatment ( Furnace )
Dapur panas yang digunakan adalah Vulcan A – 550 dengan suhu
maksimal mencapai 1000o C yang dapat dilihat pada Gambar 3.2
Gambar 3.2 Oven Heat Treatment (Furnace)
Mesin Bubut Konvensional
Mesin bubut yang digunakan pada penelitian adalah mesin bubut
konvensional yang dapat dilihat pada Gambar 3.3
Gambar 3.3 Mesin Bubut Konvensional
-
25
Mesin Uji Tarik
Mesin Uji Traik yang digunakan pada penelitian adalah mesin uji tarik
universal yang dapat dilihat pada gambar 3.4
Gambar 3.4 Mesin Uji Tarik Universal
Mesin Uji Kekerasan
Mesin Uji Kekerasan yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat
pada gambar 3.5
Gambar 3.5 Mesin Uji Kekerasan
-
26
Tang Jepit Besi
Tang Jepit Besi yang digunakan saat pengambilan spesimen setelah
perlakuan Heat Treatment dapat dilihat pada Gambar 3.6
Gambar 3.6 Tang Jepit Besi
Jangka Sorong
Jangka Sorong yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada
Gambar 3.8
Gambar 3.7 Jangka Sorong
-
27
Sarung Tangan
Sarung Tangan yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada
Gambar 3.8
Gambar 3.8 Sarung Tangan
Mesin Pemotong Besi
Mesin Pemotong Besi yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat
pada Gambar 3.9
Gambar 3.9 Mesin Pemotong Besi
-
28
3.3.2 Bahan
Bahan atau spesimen uji menggunakan Baja AISI 1045 dengan
unsur paduan yang dapat dilihat pada Tabel 3.1
Tabel 3.1
Unsur Paduan yang terdapat pada Baja AISI 1045 (aZom,2012)
Unsur Presentase
Fe 98,51 – 98,9 %
C 0,42 – 0,5 %
Mn 0,6 – 0,9 %
P ≤ 0,40 %
S ≤ 0,50 %
3.4 Variabel Penelitian
1.Variabel Bebas :
Holding Time ( Penahan Waktu ) 2 jam, 2,5 jam, 3 jam, 3,5
jam dan 4 jam
2. Variabel Tetap :
Proses Tempering
Material Baja AISI 1045
Suhu Pemanasan 600o C
3. Variabel Terikat :
Perubahan Kekerasan
Perubahan Kekuatan Tarik
-
29
3.5 Prosedur Penelitian
3.5.1 Persiapan Spesimen
Spesimen yang akan diuji Tarik dipotong terlebih dahulu menggunakan
mesin potong dengan panjang masing-masing 20 cm, Pengujian Tarik ini
berdasarkan pengujian ASTM E8 dengan detail dimensi seperti pada Gambar 3.5
Gambar 3.5 spesimen Pengujian Tarik menurut ASTM E8
3.5.2 Proses Heat Treatment
Spesimen yang telah melalui proses pemotongan dimasukan kedalam
dapur pemanas ( Furnace ) dengan temperature pemanasan sebagai berikut :
Sample 1 : Spesimen tanpa perlakuan Heat Treatment
Sample 2 : Spesimen dipanaskan hingga temperatur 600o C dengan rentan
waktu hingga 2 jam
Sample 3 : Spesimen yang dipanaskan hingga temperatur 600o C dengan
rentan waktu hingga 2,5 jam
Sample 4 : Spesimen yang dipanaskan hingga temperatur 600o C dengan
rentan waktu hingga 3 jam
Sample 5 : Spesimen yang dipanaskan hingga temperatur 600o C dengan
rentan waktu hingga 3,5 jam
-
30
Sample 6 : Spesimen yang dipanaskan hingga temperatur 600o C dengan
rentan waktu hingga 4 jam
3.5.3 Pengujian Tarik
Pengujian Tarik dilakukan agar mengetahui sifat mekanik dari material uji
baja AISI 1045 pada saat sebelum dilakukan proses perlakuan panas (Heat
Treatment) hingga sesudah dilakukannya proses perlakuan panas (Heat
Treatment), Sifat mekais yang akan ditinjau adalah kekuatan tarik maksimum
(Ultimate Tensile Strenght), Elongasi dan Reduksi Area.
Pengujian tarik dilakukan berdasarkan ASTM E8 (Standard Test Methods
for TensionTesting of Metallic Materials), Langkah-langkah pengujian tarik
sebagai berikut :
Siapkan spesimen yang belum diberi perlakuan panas dan spesimen yang
telah diberi perlakuan panas, Haluskan permukaan spesimen dengan kertas gosok
guna mengantisipasi adanya kotoran pada permukaan spesimen uji, Lakukan
pemasangan pada spesimen uji pada mesin uji tarik dan lakukan pengujian,
Lepaskan spesimen uji tarik setelah pengujian dilakukan.
Setelah selesai proses pengujian selanjutnya lakukan pengambilan data,
Setelah itu lakukan pengukuran elongasi atau perpanjangan pada setiap spesimen
uji dan hitung luas akhir penampang agar mendapatkan nilai reduksi area pada
spesimen uji.
3.5.4 Pengujian Kekerasan
Uji kekerasan merupakan pengujian paling efektif dalam menentukan sifat
mekanis dari suatu material, Karena dalam pengujian ini kita dapat mengetahui
-
31
gambaran dari sifat mekanis material dengan mudah, Meskipun dalam pengujian
ini pengukuran hanya dilakukan pada satu titik atau suatu daerah tertentu saja.
Namun pada pengujian ini kita akan mendapatkan nilai dari kekerasan
suatu material dengan cukup valid sehingga kita dapat dengan mudah
menggolongkan material material yang ulet ataupun material yang getas.
Pengujian kekerasan (Hardness Test) yang akan digunakan pada penelitian
kali ini adalah pengujian kekerasan Vickers dengan langkah-langkah pengujian
sebagai berikut :
Siapkan alat dan mesin uji kekerasan Vickers (Vickers Hardness Test),
Tekan indentor ke benda uji tunggu 10-20 detik (biasanya 15 detik), Bebaskan
gaya dan lepaskan indentor dari benda uji, Ukur dua diagonal lekukan persegi
(Belah ketupat) yang terjadi menggunakan microscop pengukur. Masukan data-
data yang didapatkan kedalam rumus.
3.6 Analisa Data
Tabulasi awal data pengujia tarik dapat dilihat pada Tabel 3.2
Tabel 3.2 data awal uji tarik
Tabulasi Data Pengujian Tarik
Perlakuan
Holding Time
(jam)
Diameter
Awal
(Ao/)mm2
Diameter
Akhir
(lo/)mm2
Panjang
Awal
(lo)/mm
Panjang
Akhir
(lf)/mm
Beban
Maksimal
Tanpa Heat
Treatment 0
Heat
Treatment
600oC
2 jam
-
32
2,5 jam
3 jam
3,5 jam
4 jam
Metode Pengolahan Data
Tegangan Teknik
𝜎 =𝐹
𝐴𝑜 … … … … … … (3.1)
Regangan Teknik
𝜖 =𝑙𝑖 − 𝑙𝑜
𝑙𝑜=
∆𝑙
𝑙𝑜 … … … … … … (3.2)
Modulus Elastisitas
𝜎 = 𝐸𝜖 … … … … … … (3.3)
Presentase Pemanjangan
%𝐸𝐿 = (𝑙𝑓 − 𝑙𝑖
𝑙𝑜) 𝑥100 … … … … … … (3.4)
-
33
Presentase Reduksi Penampang
%𝑅𝐴 = (𝐴𝑜 − 𝐴𝑓
𝐴𝑜) 𝑥100 … … … … … … (3.5)
Safe (Working) Stress
𝜎𝑤 =𝜎𝑦
𝑁 … … … … … … (3.6)
Keterangan Simbol
SIMBOL PENJELASAN
Ao Luas penampang sebelum pengujian
Ai Luas penampang setelah pengujian
E Modulus Elastisitas
F Pemberian tekanan
lo Panjang spesimen sebelum pengujian
li Panjang Setelah Pengujian
N Faktor Keamanan
Tabel 3.4 Keterangan simbol
Tabulasi data awal pengujian Kekerasan (Vickers) dapat dilihat pada Tabel 3.3
Tabel 3.3 Data awal uji Kekerasan (Vickers)
Tabulasi Data Awal Uji Kekerasan Vickers
Perlakuan
Holding
Time
Diagonal Indentasi (mm)
Diagonal indentasi rata-
rata = (d1-d2)/2
(mm)
Harga kekrasan Vickers
(kg/mm2)
d1 d2
Tanpa Heat
Treatment
0 jam
Heat
2 jam
2,5 jam
-
34
Treatment
600o 3 jam
3,5 jam
4 jam
Metode Pengolahan Data :
𝑉𝐻𝑁 =2𝑝 sin (∅/2)
𝑑2 … … … … … … (3.7)
P = Beban yang digunakan (kg)
D = Panjang diagonal rata-rata (mm)
Ø = Sudut antara permukaan intan (136o)