tugas akhir pengaruh heat treament (quenching, … · tugas akhir berjudul “pengaruh heat...

i

TUGAS AKHIR

PENGARUH HEAT TREAMENT (QUENCHING, AGING,

ANNEALING) TERHADAP PERUBAHAN SIFAT FISIS DAN

MEKANIS POROS RODA GIGI REDUSER TYPE CCM, CEA,

TKB

Diajukan Untuk Memenihi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta

Disusun oleh :

ROHMAN RHIFAI

NIM : D.200.05.0011

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2010

ii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dengan judul :

PENGARUH HEAT TREATMENT (QUENCHING, AGING, ANNEALING)

TERHADAP PERUBAHAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS POROS RO DA

GIGI REDUSER TYPE CCM, CEA, TKB

Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh 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 dimana mestinya.

Surakarta, Februari 2011

Yang menyatakan

Rohman Rhifai

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir berjudul “PENGARUH HEAT TREATMENT (QUENCHING,

AGING, ANNEALING) TERHADAP PERUBAHAN SIFAT FISIS DA N

MEKANIS POROS RODA GIGI REDUSER TYPE CCM, CEA, TKB” , telah

disetujui pembimbing dan diterima untuk memenuhi persyaratan

mendapatkan gelar Sarjana Teknik.

Dipersiapkan oleh:

Nama : Rohman Rhifai

NIM : D.200.05.0011

Disetujui pada

Hari :

Tanggal :

Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping

Ir. Bibit Sugito, MT. Ir. H. Masyrukan, MT.

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir berjudul “PENGARUH HEAT TREATMENT (QUENCHING,

AGING, ANNEALING) TERHADAP PERUBAHAN SIFAT FISIS DAN

MEKANIS POROS RODA GIGI REDUSER TYPE CCM, CEA, TKB” , telah

dipertahankan dihadapan Tim Penguji Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin,

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta dan diterima untuk

memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Teknik.

Dipersiapkan oleh :

Nama : Rohman Rhifai

NIM : D.200.05.0011

Disetujui pada

Hari :

Tanggal :

Tim Penguji :

Ketua : Ir. Bibit Sugito, MT (..........................)

Anggota 1 : Ir. H. Masyrukan, MT (..........................)

Anggota 2 : Dr. Supriyono (..........................)

Dekan Ketua Jurusan

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

vi

LEMBAR MOTTO

� “ Jadikanlah sabar dan sholat itu sebagai penolongmu. Dan

sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali orang-orang

yang khusyu “

(QS : Al Baqarah : 45)

� “ Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila

kamu telah salesai (dari suatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-

sungguh (urusan) yang lain dan hanya kepada Tuhanmulah

hendaknya kamu berharap “

(QS : Al Insyiqaaq : 6 - 8)

� “ Barang siapa diuji, lalu bersabar, diberi lalu bersyukur, didzalimi lalu

memaafkan dan berbuat dzalim lalu istighfar, maka keselamatan dan

merekalah orang-orang yang memperoleh hidayah “

(HR BAihaqi)

vii

ABSTRAKSI

Untuk meningkatkan kekuatan mekanis poros roda gigi dilakukan

proses heat treatment. Tujuan penelitian tentang pengaruh heat treatment (quenching, aging dan annealing) pada poros roda gigi reduser ini untuk mengetauhi komposisi bahan, struktur mikro dan kekerasan pada pada poros roda gigi reduser type CCM, CEA dan TKB.

Bahan yang dipakai pada penelitian ini berupa poros pinion dan poros roda gigi cacing reduser type CCM, CEA dan TKB. Pada spesimen dilakukan proses heat treatment dengan memanaskan spesimen pada elektri trance (tungku) pada suhu 950° C selama 1 jam, lalu di quenching dengan air, setelah itu spesimen yang lain di aging dalam suhu kamar dan dibiarkan selama 24 jam dan setelah itu di annealing dengan cara didinginkan secara alami dengan media angin selama 24 jam. Pengujian yang dilakukan antara lain uji komposisi kimia, struktur mikro dan kekerasan.

Dari uji komposisi kimia diketauhi bahan poros pinion dan poros roda gigi cacing type CCM, CEA dan TKB adalah baja mangan (Mn), dimana unsur yang dominan pada poros pinion type CCM, CEA dan TKB mangan (Mn) 0,5977%, 0,5630% dan 0,7665%. Sedangkan pada poros roda gigi cacing type CCM, CEA dan TKB mangan (Mn) 0,7100%, 0,9225% dan 0,9640%. Pada struktur mikro ditemukan fasa ferit, perlit dan austenit sisa. Pada uji poros pinion type CCM mengalami penurunan quenching 386,4 Kg/mm2 , aging 88,1 Kg/mm2 dan annealing 78,5 Kg/mm2 Type CEA quenching 345,2 Kg/mm2 , aging 102,6 Kg/mm2 dan annealing 214 Kg/mm2. Type TKB quenching 111,9 Kg/mm2 , aging 107,4 Kg/mm2 dan annealing 130 Kg/mm2 Pada uji kekerasan poros roda gigi cacing type CCM, raw material 33,1 Kg/mm2, quenching 131,9 Kg/mm2 , aging 145,5 Kg/mm2 dan annealing 130,2 Kg/mm2. Type CEA raw material 291,1 Kg/mm2, quenching 301,2 Kg/mm2 , aging 138 Kg/mm2 dan annealing 219,9 Kg/mm2. Type TKB raw material 269,1 Kg/mm2, quenching 139,7 Kg/mm2 , aging 66,1 Kg/mm2 dan annealing 130 Kg/mm2.

Kata kunci : Poros Roda Gigi Reduser, Heat Treatment, Quenching, Aging, Annealing, komposisi kimia

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Syukur alhamdullilah, penulis panjatkan puji syukur kehadirat Allah

SWT atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan penelitian ini dapat

terselesaikan.

Tugas akhir berjudul “Pengaruh Heat Treatment (Quenching, Aging,

Annealing) Terhadap Perubahan Sifat Fisis dan Mekanis Poros Roda Gigi

Reduser Type CCM, CEA, TKB ″, dapat terselesaikan atas dukungan pihak.

Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segalah ketulusan dan

keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan

sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT, sebagai Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

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

3. Bapak Ir. Bibit Sugito, MT; selaku Dosen Pembimbing satu, yang telah

memberikan arahan-arahan dan saran disela-sela kesibukannya.

4. Bapak Ir. H. Masyrukan, MT, selaku Dosen Pembimbing kedua yang

telah meluangkan waktu dan memberikan bimbingan.

ix

5. Bapak Ir. Subroto, MT, selaku Dosen Pembimbing Akademik yang

telah memberikan bimbingan dan arahan semasa kuliah.

6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta yang tak bisa disebut satu-persatu, yang

telah membekali ilmu yang yang berguna bagi penulis untuk

menyongsong masa depan.

7. Para Staf Tata Usaha, Laboratorium, dan Perpustakaan Teknik Mesin

yang banyak membantu dalam pencarian referensi penelitian dan

administrasi.

8. Bapak & Ibu beserta Adikku yang selalu berdo’a dengan ketulusan

jiwanya dan selalu memberi dukungan moral dan materialnya.

9. Meyliana Sinta Ardita Maharani, Yudi Agus Sarwanto, seseorang yang

selalu memberi inspirasi dan semangat untuk menyelesaikan tugas

akhirku.

10. Kelompok Tugas Akhirku, Agung Idra Wicaksono dan Wawan terima

kasih atas kerja samanya.

11. Temen-temen di Fakultas Teknik terkhusus untuk temen-temen Teknik

Mesin angkatan 2005 yang selalu kompak, terima kasih atas

dukungannya dan partisipasinya selama ini.

x

Tugas akhir ini semoga dapat bermanfaat meskipun masih terdapat

kekurangan, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dan

pembaca akan penulis terima dengan senang hati.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, Februari 2011

Rohman Rhifai

xi

DAFTAR ISI

Hal

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

Pernyataan Keaslian Skripsi ........................................................................ ii

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

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

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

Motto ............................................................................................................ vi

Abstraksi ...................................................................................................... vii

Kata Pengantar ............................................................................................ viii

Daftar Isi ...................................................................................................... xi

Daftar Gambar ............................................................................................. xiv

Daftar Tabel ................................................................................................. xvii

Daftar Simbol .............................................................................................. xix

Daftar Grafik ............................................................................................... xx

Daftar Lampiran ........................................................................................... xxi

BAB I. PENDAHULUAN

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

1.2. Perumusan Masalah ........................................................... 3

1.3. Batasan Masalah ................................................................ 3

1.4. Tujuan Penelitian ................................................................ 4

xii

1.5. Manfaat Penelitian .............................................................. 4

1.6. Metodologi Penelitian ......................................................... 5

1.7. Sistematika Penulisan ........................................................ 6

BAB II. DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka ............................................................... .8

2.2. Landasan Teori .................................................................. .9

2.2.1. Klasifisikasi Baja .................................................. 9

2.2.2. Fasa-fasa yang Terjadi Pada Baja ....................... 16

2.2.3. Pengaruh Unsur Pada Baja ................................. 18

2.2.4. Diagram Fasa Fe - C............................................ 21

2.2.5. Diagram Fasa Fe - Mn ......................................... 23

2.2.6. Digram CCT ......................................................... 24

2.2.7. Diagram TTT ........................................................ 25

2.2.8. Heat Treatment .................................................... 26

2.2.9. Sifat Mekanik Bahan ............................................ 29

2.2.10. Sifat Fisis Bahan .................................................. 31

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian ...................................................... 32

3.2. Bahan dan Alat Penelitian .................................................. 33

3.2.1. Bahan Penelitian .................................................. 33

xiii

3.2.2. Alat Penelitian ...................................................... 34

3.2.3. Spesimen ............................................................. 36

3.3. Instalasi Pengujian ............................................................. 37

3.3.1. Alat untuk Perlakuan Panas ................................ 37

3.3.2. Alat Uji Komposisi Kimia ...................................... 39

3.3.3. Alat Uji Struktur Mikro .......................................... 40

3.3.4. Alat Uji Kekerasan ............................................... 41

3.4. Sampel .............................................................................. 43

3.4.1. Sampel Pengujian Komposisi Kimia .................... 43

3.4.2. Sampel Pengujian Struktur Mikro dan kekerasan 44

BAB IV. DATA DAN HASIL PENELITIAN

4.1. Data Hasil Uji Komposisi Kimia ........................................... 46

Pembahasan ..................................................................... 51

4.2. Data Penelitian Uji Struktur Mikro ....................................... 52

Pembahasan ...................................................................... 63

4.3. Data Hasil Uji Kekerasan .................................................... 64

Pembahasan ...................................................................... 78

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ........................................................................ 81

5.2. Saran ................................................................................. 82

xiv

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN-LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram Fe-C......................................................................... 22

Gambar 2.2. Diagram Fe-Mn ...................................................................... 23

Gambar 2.3. Diagram (CCT) ....................................................................... 24

Gambar 2.4. Diagram (TTT)........................................................................ 26

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ........................................................... 31

Gambar 3.2. Poros Pinion dan Poros Roda Gigi Cacing Type CCM .......... 32

Gambar 3.3. Poros Pinion dan Poros Roda Gigi Cacing Type CEA ........... 33

Gambar 3.4. Poros Pinion dan Poros Roda Gigi Cacing Type TKB ............ 33

Gambar 3.5. Gergaji Besi Tangan .............................................................. 33

Gambar 3.6. Gergaji Besi Mesin ................................................................. 34

Gambar 3.7. Tanur Elektrik ......................................................................... 38

Gambar 3.8. Spectrometer ......................................................................... 39

Gambar 3.9. Olympus metallurgical Mikroscope ......................................... 39

Gambar 3.10. Viskers Hardness Tester ....................................................... 40

Gambar 3.11. Spesimen Pengujian Komposisi Kimia Poros Pinion dan Poros

Roda Gigi Cacing Type CCM, CEA, TKB ............................. 42

xv

Gambar 3.12. Spesimen Pengujian Poros Pinion dan Poros Roda Gigi

Cacing Type CCM, CEA, TKB Setelah di Heat Treatment

(Quenching) dengan pengujian struktur mikro dan kekerasan

.............................................................................................. 43



(Annealing) dengan pengujian struktur mikro dan kekerasan

.............................................................................................. 43



(Aging) dengan pengujian struktur mikro dan kekerasan .... 44

Gambar 3.15. Spesimen raw material dengan pengujian struktur mikro dan

kekerasan Roda Gigi Cacing Type CCM, CEA, TKB. (Agung

Indra Wicaksono) ................................................................. 44

Gambar 4.1. Raw material Roda Gigi Cacing CCM ( Agung Indra) ............ 51

Gambar 4.2. Raw material Roda Gigi Cacing CEA ( Agung Indra) ............. 52

Gambar 4.3. Raw material Roda Gigi Cacing TKB ( Agung Indra) ............. 52

Gambar 4.4. Poros pinion Type CCM dengan Perlakuan Panas quenching

.............................................................................................. 53

Gambar 4.5. Poros pinion Type CEA dengan Perlakuan Panas Quenching

.............................................................................................. 53

Gambar 4.6. Poros pinion Type TKB dengan Perlakuan Panas Quenching

.............................................................................................. 54

Gambar 4.7. Poros pinion Type CCM dengan Perlakuan Panas Aging ....... 54

xvi

Gambar 4.8. Poros pinion Type CEA dengan Perlakuan Panas Aging ........ 55

Gambar 4.9. Poros pinion Type TKB dengan Perlakuan Panas Aging ....... 55

Gambar 4.10. Poros pinion Type CCM dengan Perlakuan Panas Annealing

.............................................................................................. 56

Gambar 4.11. Poros pinion Type CEA dengan Perlakuan Panas Annealing

.............................................................................................. 57

Gambar 4.12. Poros pinion Type TKB dengan Perlakuan Panas Annealing

.............................................................................................. 57

Gambar 4.13. Poros Roda Gigi Cacing Type CCM dengan Perlakuan Panas

Quenching ........................................................................... 58

Gambar 4.14. Poros Roda Gigi Cacing Type CEA dengan Perlakuan Panas

Quenching ........................................................................... 58

Gambar 4.15. Poros Roda Gigi Cacing Type TKB dengan Perlakuan Panas

Quenching ........................................................................... 59


Aging ................................................................................... 59


Aging ................................................................................... 60


Aging ................................................................................... 60


Annealing ............................................................................. 61


Annealing ............................................................................. 61

xvii


Annealing ............................................................................. 62

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Macam Pengujian dan jumlah spesimen pada poros pinion Type

CCM, CEA dan TKB ............................................................. 35

Tabel 3.2. Macam Pengujian dan jumlah spesimen pada poros roda gigi

cacing Type CCM, CEA dan TKB ......................................... 36

Tabel 4.1. Komposisi poros pinion Type CCM ............................................ 45

Tabel 4.2. Komposisi poros pinion Type CEA ............................................. 46

Tabel 4.3. Komposisi poros pinion Type TKB ............................................. 47

Tabel 4.4. Komposisi poros roda gigi cacing Type CCM ............................ 48

Tabel 4.5. Komposisi poros roda gigi cacing Type CEA ............................. 49

Tabel 4.6. Komposisi poros roda gigi cacing Type TKB .............................. 50

Tabel 4.7. Kekerasan Vikers dengan perlakuan panas Quenching pada poros

pinion Type CCM .................................................................. 64


pinion Type CEA ................................................................... 64


pinion Type TKB ................................................................... 65

Tabel 4.10. Kekerasan Vikers dengan perlakuan panas Aging pada poros

pinion Type CCM .................................................................. 66

xviii


pinion Type CEA ................................................................... 66


pinion Type TKB ................................................................... 67

Tabel 4.13. Kekerasan Vikers dengan perlakuan panas Annealing pada poros

pinion Type CCM .................................................................. 68


pinion Type CEA ................................................................... 68


pinion Type TKB ................................................................... 69

Tabel 4.16. Kekerasan Vikers raw material pada poros roda gigi cacing Type

CCM (Agung Indra W) .......................................................... 70

Tabel 4.17. Kekerasan Vikers prlakuan panas heat treatment Quenching

pada poros roda gigi cacing Type CCM ................................ 70

Tabel 4.18. Kekerasan Vikers prlakuan panas heat treatment Aging pada

poros roda gigi cacing Type CCM ......................................... 71

Tabel 4.19. Kekerasan Vikers prlakuan panas heat treatment Annealing pada

poros roda gigi cacing Type CCM ......................................... 71


CEA (Agung Indra W) ........................................................... 72


pada poros roda gigi cacing Type CEA ................................ 73


poros roda gigi cacing Type CEA ......................................... 73

xix


poros roda gigi cacing Type CEA ......................................... 74


TKB (Agung Indra W) ........................................................... 75


pada poros roda gigi cacing Type TKB ................................. 75


poros roda gigi cacing Type TKB .......................................... 76


poros roda gigi cacing Type TKB .......................................... 76

DAFTAR SIMBOL

HV = Nilai kekerasan Hardness Vickers

P = Beban yang menekan

D = Diameter penetrator

d = Diameter injakan penetrator

HVN = Nilai kekerasan rata-rata Hardness Vickers

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1. Histogram perbandingan pengaruh Heat Treatment (Quenching)

pada poros pinion Type CCM, CEA dan TKB terhadap uji

kekerasan ............................................................................. 65

xx

Grafik 4.2. Histogram perbandingan pengaruh Heat Treatment (Aging) pada

poros pinion Type CCM, CEA dan TKB terhadap uji kekerasan

.............................................................................................. 67

Grafik 4.3. Histogram perbandingan pengaruh Heat Treatment (Quenching)

pada poros pinion Type CCM, CEA dan TKB terhadap uji

kekerasan ............................................................................. 65

Grafik 4.4. Histogram perbandingan pengaruh Raw material dan Heat

Treatment pada poros roda gigi cacing Type CCM terhadap uji

kekerasan ............................................................................. 72


Treatment pada poros roda gigi cacing Type CEA terhadap uji

kekerasan ............................................................................. 74


Treatment pada poros roda gigi cacing Type TKB terhadap uji

kekerasan ............................................................................. 77

xxi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Data Hasil Pengujian Komposisi Kimia di Lab. S1, T. Mesin

UGM.

Lampiran 2 Data Hasil Pengujian Struktur Mikro di Lab. D3, T. Mesin UGM.

Lampiran 3 Data Hasil Pengujian Kekerasan Vikers di Lab. S1, T. Mesin

UGM dan perhitungan uji kekerasan.

Lampiran 4 Sampel – Sampel Pengujian.

tugas akhir pengaruh heat treament (quenching, … · tugas akhir berjudul “pengaruh heat...

Documents