i

TUGAS AKHIR

KARAKTERISTIK BOLA BAJA INCHI PENUMBUK ARANG DALAM PROSES HEBM STUDI KASUS BOLA BERUKURAN

5/16 INCHI

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Oleh:

HARI BEKTI NUGROHO

NIM : D200140155

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2018

vi

MOTTO

“Ya tuhanku, berilah aku petunjuk agar aku dapat mensyukuri nikmat-Mu

yang telah Engkau limpahkan kepadaku dan kepada kedua orang tuaku, dan

agar aku dapat berbuat kebajikan yang engkau ridhai, dan berilah aku

kebaikan yang akan mengalir sampai kepada anak cucuku. Sungguh, aku

bertobat kepada Engkau, dan sungguh, aku termasuk orang muslim”

(Q.S. Al-Ahqaf 15)

“The people will remember you for what you won”

(Zlatan Ibrahimovic)

“Walau beribu-ribu rintangan kita selalu tebas, walau berjuta-juta halangan

kita pasti berantas. Maju terus pantang mundur”

(Slank-Jurustandur)

“Tidak perlu menjadi pahlawan untuk melakukan sesuatu yang hebat,

bersaing dengan manusia lain hanya akan mendapat piala biasa, kita hanya

butuh motivasi dan tujuan yang menantang untuk melakukan sesuatu yang

hebat”

(Edmund Hillary)

“Jangan takut menatap masa depan karena percuma berangan dimasa lalu”

(Penulis)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan penuh harap ridho Allah SWT, teriring perasaan syukur

dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi, setelah

melewati berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal lelah, Saya

persembahkan Tugas Akhir ini kepada:

Bapak, Ibu, kakak dan seluruh Keluarga tercinta yang dengan segala

kasih sayang, kesabaran, keikhlasan dan pengorbanannya senantiasa

membimbing dan mendo’akanku.

Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2011 yang selalu menyemangati

dan hadir seperti Keluarga.

Teman seperjuangan mahasiswa bimbingan Ir. H. Supriyono, MT,

Ph.D yang selalu saling membantu dan berjuang bersama.

Dosen Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah

membimbing Saya di dalam perkuliahan.

Bapak masyrukan, ST, MT. selaku Pembimbing Akademik. Saya

berterimakasih atas pengarahan dan bimbingannya yang telah banyak

Saya terima selama berada di Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Bapak Ir. H. Supriyono, MT, Ph.D selaku Pembimbing Utama Tugas

Akhir. Saya berterimakasih atas pengarahan dan bimbingannya yang

telah banyak Saya terima selama berada di Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Keluarga Besar DINAMIK FT UMS yang telah memberikan dukungan

dan semangat dalam penulisan skripsi ini.

viii

KARAKTERISTIK BOLA BAJA INCHI PENUMBUK ARANG DALAM

PROSES HEBM STUDI KASUS BOLA BERUKURAN 5/16 INCHI

Hari Bekti Nugroho, Dr. Supriyono

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani PabelanTromol Pos I Pabelan, Kartasura

Email: haribekti12@gmail.com

ABSTRAK

Nanoteknologi adalah pembuatan dan penggunaan materi dengan

ukuran sangat kecil yang mencapai 1 sampai 1000 nm. Dalam

penelitian ini bahan yang digunakan untuk pembuatan nanopartikel

berasal dari arang tanaman akasia. Arang akasia adalah suatu produk

yang diperoleh dari hasil pembakaran tidak sempurna terhadap

tanaman akasia. Penelitian ini menggunakan metode top-down dalam

pembuatan partikel. Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah

modifikasi shaker mils dengan kecepatan motor 1000Rpm, selama 2,5

juta siklus dengan variasi ukuran penumbuk bola baja yaitu berukuran

5/16, 1/4, 3/16 dan 5/32 inchi. Dari pengujian ini selanjutnya

nanopartikel diuji dalam pengujian PSA, SEM dan EDX. Pengujian PSA

beertujuan untuk mengetahui ukuran dari partikel arang akasia.

Pengujian SEM bertujuan untuk mengetahui bentuk dari partikel yang

diuji. Pengujian EDX bertujuan untuk mengetahui komposisi dari

partikel arang akasia. Pada pengujian PSA yang dilakukan partikel

sudah mencapai ukuran nano tetapi ada juga yang masih berukuran

mikro. Dari pengujian SEM yang dilakukan partikel berbentuk bulat,

lonjong dan tidak beraturan. Dari pengujian EDX yang dilakukan unsur

karbon sangat dominan pada partikel.

Kata kunci :Nanopartikel, PSA, SEM, EDX

ix

KARAKTERISTIK BOLA BAJA INCHI PENUMBUK ARANG DALAM

PROSES HEBM STUDI KASUS BOLA BERUKURAN 5/16 INCHI

Hari Bekti Nugroho, Dr. Supriyono

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani PabelanTromol Pos I Pabelan, Kartasura

Email: haribekti12@gmail.com

ABSTRACT

Nanotechnology is the manufacture and use of materials of very small

size reaching 1 to 1000 nm. In this study the materials used for the

manufacture of nanoparticles came from acacia plant charcoal. Acacia

charcoal is a product obtained from incomplete combustion of acacia plants.

This research uses top-down method in particle making. The tool used in this

research is the modification of shaker mils with 1000Rpm motor speed, for

2.5 million cycles with variations of the size of the steel ball pounder is sized

5/16, 1/4, 3/16 and 5/32 inchi. From this test the nanoparticles were then

tested in PSA, SEM and EDX tests. PSA testing aims to determine the size of

the acacia charcoal particles. The SEM test aims to determine the shape of

the particles tested. EDX testing aims to determine the composition of acacia

charcoal particles. In PSA testing the particles have reached the nano size

but some are still micro size. From SEM testing performed spherical, oval and

irregular particles. From EDX testing conducted carbon element is very

dominant on the particles.

Keywords: Nanoparticles, PSA, SEM, EDX

x

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb

Segala puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan

rahmat dan Hidayahnya sehingga penulis mampu menyelesaikanTugas Akhir

ini dengan baik.

Tugas Akhir yang berjudul “KARAKTERISTIK BOLA BAJA INCHI

PENUMBUK ARANG DALAM PROSES HEBM STUDI KASUS BOLA

BERUKURAN 5/16 INCHI” disusun untuk memenuhi persyaratan Sidang

Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas

Muhamadiyah Surakarta.

Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan

dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan

terimakasih kepada:

1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono MT, Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Subroto, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Masyrukan, ST, MT. selaku Pembimbing Akademik yang telah

banyak membimbing saya selama berada di Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

4. Bapak Ir. H. Supriyono, MT, Ph.D selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir

yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam

penyusunan Tugas Akhir ini.

5. Dosen Jurusan Teknik Mesin beserta Staff Tata Usaha Fakultas Teknik.

6. Ibu tercinta yang senantiasa selalu mencintai, memberikan dukungan dan

mendo’akan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

xi

7. Bapak tercinta yang telah memberikan do’a dan dukungan baik moril

maupun materil dalam menyelesaikanTugas Akhir ini.

8. Teman - teman Teknik Mesin angkatan 2011 yang sudah banyak

membantu saya dan mendukung saya dalam perkuliahan selama di

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

9. Teman seperjuangan mahasiswa bimbingan Ir. H. Supriyono, MT, Ph.D

yang sudah banyak membantu saya dalam menyelsaikan Tugas Akhir ini.

10. Keluarga Besar Divisi Pecinta Alam Mahasiswa Teknik, DINAMIK FT

UMS yang telah banyak sekali membantu dalam menyelsaikan Tugas

Akhir ini.

Akhir kata, penulis mohon maaf sebelum dan sesudahnya, jika

sekiranya terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir

ini, yang disebabkan adanya keterbatasan – keterbatasan antara lain waktu,

dana, literature yang ada dan pengetahuan yang penulis miliki. Harapan

penulis semoga laporan ini bermanfaat untuk pembaca.

Tugas Akhir ini semoga dapat bermanfaat khususnya bagi penulis dan

pihak lain yang membutuhkan, Aamin ya Robbaal alamin.

Wassalamu’alaikum. Wr. Wb.

Surakarta 09 Juli 2018

Penulis

xii

DAFTAR ISI

Halaman Judul .......................................................................................................... i

Halaman Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ........................................................ ii

Halaman Persetujuan ............................................................................................. iii

Halaman Pengesahan ............................................................................................ iv

Lembar Soal Tugas Akhir........................................................................................ v

Halaman Motto......................................................................................................... vi

Halaman Persembahan .......................................................................................... vii

Abstrak ..................................................................................................................... viii

Kata Pengantar ......................................................................................................... x

Daftar Isi .................................................................................................................... xii

Daftar Gambar ......................................................................................................... xv

Daftar Tabel ............................................................................................................. xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah .......................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ................................................................................ 2

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................ 3

1.5 Manfaat Penelitian.............................................................................. 3

1.6 Metodologi Penelitian......................................................................... 4

1.7 Sistematika Penulisan........................................................................ 4

xiii

BAB II DASAR TEORI

2.1 Tinjuan Pustaka ................................................................................... 6

2.2 Landasan Teori .................................................................................... 7

2.2.1 Nanoteknologil ........................................................................... 7

2.2.2 Tumbukan ................................................................................. 10

2.2.3 Particle Size Analyzer (PSA) ................................................. 12

2.2.4 Scanning Electron Microscope (SEM) ................................. 12

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir ........................................................................................ 15

3.2 Alat dan Bahan ................................................................................... 16

3.2.1 Bahan ........................................................................................ 16

3.2.2 Alat ............................................................................................. 17

3.3 Proses Pembuatan Bahan Uji .......................................................... 20

3.4 Langkah Pengujian ............................................................................ 21

3.5 Teknik Analisa .................................................................................... 22

3.5.1 Pengamatan Ukuran Partikel................................................. 22

3.5.2 Pengamatan Struktur Mikro ................................................... 22

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 PembahasanPengujian PSA dan SEM .......................................... 24

4.2 Pembahasan Pengujian EDX........................................................... 28

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan.......................................................................................... 30

5.2 Saran .................................................................................................... 31

xiv

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsip Kerja SEM .......................................................................... 13

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................................. 15

Gambar 3.2 Arang akasia ................................................................................... 16

Gambar 3.3 Aqua PI ............................................................................................ 16

Gambar 3.4 Penumbuk ....................................................................................... 17

Gambar 3.5 Ayakan mesh 200........................................................................... 17

Gambar 3.6 Shaker mills ..................................................................................... 18

Gambar 3.7 Tabung uji ........................................................................................ 18

Gambar 3.8 Bola baja ......................................................................................... 19

Gambar 3.9 Botol plastik ..................................................................................... 19

Gambar 3.10 Centrifuge ...................................................................................... 20

Gambar 3.11 Kuvet .............................................................................................. 20

Gambar 3.12 PSA (Particle Size Analyzer)...................................................... 22

Gambar 3.13 SEM(Scanning Electron Microscope) ....................................... 23

Gambar 4.1 Grafik pengujian PSA(Particle Size Analyzer) ........................... 24

Gambar 4.2 Hasil SEM 5/32 Inchi ..................................................................... 25

Gambar 4.3 Hasil SEM 3/16 Inchi ..................................................................... 25

Gambar 4.4 Hasil SEM 1/4 Inchi ........................................................................ 26

Gambar 4.5 Hasil SEM 5/16 Inchi ..................................................................... 26

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil Pengujian EDX (Energy Dispersion X-ray) ........................... 28