uji densitas dan kekerasan pada kolimator nikel untuk aplikasi bnct tugas … · 2019. 8. 5. ·...

UJI DENSITAS DAN KEKERASAN PADA KOLIMATOR NIKEL

UNTUK APLIKASI BNCT

Tugas Akhir

Diajukan Sebagai Salah Satu Persyaratan

Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (S.T)

Disusun Oleh:

ERASMUS PRAKASITA

NIM: 145214015

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

DENSITY TEST AND HARDNESS IN NICKEL COLLIMATORS FOR

BNCT APPLICATIONS

A Thesis

Presented as Partial Fulfillment of the

Requirement to Obtain the Degree of Sarjana Teknik

Mechanical Engineering Study Program

Written by:

ERASMUS PRAKASITA

NIM: 145214015

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2019


viii

ABSTRAK

BNCT (Boron Neutron Capture Teraphy) digunakan untuk

menghancurkan sel-sel kanker ganas yang diradiasi menggunakan

neutron. Sinar neutron membutuhkan kolimator sebagai penyalur untuk

menuju pasien. Supaya bekerja secara baik dan maksimal kolimator

perlu diselidiki kekerasan dan densitasnya. Uji densitas dan kekerasan

bertujuan untuk mengetahui berapa nilai rapat material dan memberikan

informasi penting tentang bahan logam, seperti kekuatan tarik,

ketahanan aus, dan keuletan bahan uji yang akan berguna untuk

meneliti Kolimator BNCT. Penelitian ini bertujuan untuk

mendeskripsikan: (1) uji densitas material logam nikel dan kolimator

nikel, dan (2) uji kekerasan material logam nikel dan kolimator nikel

untuk aplikasi BNCT.

Uji densitas pada material logam nikel dan kolimator dilakukan

pada pagi, siang, dam malam dengan menggunakan metode uji celup.

Uji celup ditentukan dengan menggunakan metode kenaikan fluida

pada gelas ukur. Pengujian kekerasan pada material logam nikel

menggunakan dua metode pengujian yaitu uji kekerasan Rockwell dan

Brinell, sedang pada kolimator menggunakan uji kekerasan Rockwell.

Dari pengujian yang dilakukan, (1) densitas nilai tertinggi rata-

rata pada material logam nikel adalah 8,64 g/cm3, sedang densitas

kolimator tertinggi adalah 8,63 g/cm3. Hal ini berarti proses dari

fabrikasi centrifugal casting tidak berpengaruh terhadap densitas

kolimator. Hasil tersebut masih dianggap layak karena mendekati

densitas logam nikel sebesar 8,9 g/cm3. (2) fabrikasi centrifugal casting

yang dilakukan pada material logam nikel menyebabkan penurunan

kekerasan kolimator. Hasil pengujian kekerasan logam nikel sebelum

proses fabrikasi Centrifugal Casting pada uji kekerasan Brinell adalah

168,53 BHN dan pada uji kekerasan Rockwell adalah 86,13 HRB. Hasil

uji kekerasan kolimator nikel sesudah proses fabrikasi Centrifugal

Casting yang paling mendekati kondisi logam nikel sebelum proses

Centrifugal casting uji kekerasan Brinell adalah 115,68 BHN dan uji

kekerasan Rockwell 64,84 HRB.

Kata Kunci: material logam nikel, Kolimator nikel, BNCT, kekerasan,

densitas.


ix

ABSTRACT

BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) is used to destroy

malignant cancer cells that are irradiated using neutrons. Neutron rays

need a collimator as a distributor to get to the patient. In order to work

properly and the maximum, collimator needs to be investigated for its

hardness and density. The density and hardness testshave the purpose to

find out the value of the material density and provide important

information about metal materials, such as tensile strength, wear

resistance, and tenacity of the test material that will be useful for

studying BNCT Collimators. This study aims to describe: (1) the

density test of nickel metal and nickel collimator; and (2) the hardness

test of nickel metal and nickel collimator for BNCT applications.

The density test on nickel metal and collimator material was

carried out in the morning, afternoon, and evening using the dye test

method. The dye test was determined using the fluid increase method in

the measuring cup. The hardness test of nickel metal materials used two

test methods, namely Rockwell and Brinell hardness test, while on the

collimator usedthe Rockwell hardness test.

From the tests performed, (1) the highest average density in

nickel metal material was 8,64 g / cm3, while the highest collimator

density was 8,63 g / cm3. This means that the process of centrifugal

casting fabrication does not affect the density of the collimator. These

results are still considered feasible because they are close to nickel

metal density by 8,9 g / cm3. (2) Centrifugal casting fabrication carried

out on nickel metal material caused a decrease in collimator hardness.

Thenickel metal hardness test result before the Centrifugal Casting

fabrication process on the Brinell hardness test was 168,53 BHN and

the Rockwell hardness test was 86,13 HRB. The nickel collimator

hardness test result after the Centrifugal Casting fabrication process that

was closest to the condition of nickel metal before the Centrifugal

casting process Brinell hardness test was 115,68 BHN and Rockwell

hardness test was 64,84 HRB.

Keywords: nickel metal material, nickel collimator, BNCT, hardness,

density


x

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena

rahmat dan perlindungan-Nya, serta kasih dan segala bimbingan-Nya

sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan baik.

Tugas akhir berjudul “Uji Kekerasan Dan Densitas Pada

Kolimator Nikel Untuk Aplikasi BNCT” yang telah diselesaikan oleh

penulis merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana

teknik pada program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Dalam penulisan

tugas akhir ini penulis tidak lepas dari bantuan, dorongan, dan

dukungan serta bimbingan dari orang-orang disekitar penulis. Oleh

karena itu, melalui tulisan ini dengan segala hormat dan kerendahan

hati, penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada:

1. Sudi Mungkasi, S.Si, M.Math.Sc, Ph.D selaku Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku ketua Program Studi

Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

3. Budi Setyahandana, M.T. selaku Dosen Pembimbing pertama

Tugas Akhir.

4. Prof. Ir. Yohannes Sardjono APU. selaku Dosen Pembimbing

kedua Tugas Akhir.

5. Stefan Mardikus, M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik.

6. Dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma,

yang telah membimbing dan memberikan ilmunya kepada

penulis selama perkuliahan.

7. Orang tua, saudara serta semua keluarga yang selalu

memberikan bantuan, dukungan serta fasilitas selama

menyelesaikan perkuliahan dan tugas akhir ini.

8. Ivana Natalia yang selalu mendukung dan sabar dalam

menunggu penulis saat menyelesaikan tugas akhir.


xi

9. Benedictus Bima, Ricky Fajar, Deo Clinton dan Ananta Alfian

yang selalu memberikan dukungan serta waktu dan tenaga

menjadi teman dalam penyelesaian tugas akhir ini.

10. Fx. Dimas Purba Wibawa (alm.) dan teman-teman kontrakan

Bpk.Waridi yang telah memberikan dukungan, semangat dan

motivasi kepada penulis.

11. Rekan-rekan Teknik Mesin 2014 Universitas Sanata Dharma,

yang selalu bersedia memberikan bantuan, dukungan selama

perkuliahan dan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

12. Keluarga Besar Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma.

13. Dan kepada semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu

per satu, yang telah memberikan dukungan dan bantuan selama

penyelesaian tugas akhir ini.

Semoga Tuhan Yesus membalas segala bentuk dukungan dan kebaikan

yang telah diberikan. Dalam penyusunan tugas akhir ini masih banyak

kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, penulis

menerima masukkan dan saran. Penulis berharap tugas akhir ini dapat

bermanfaat bagi pembaca.

Yogyakarta,20 Juli 2019

Penulis


xii

DAFTAR ISI

HALAMAN

HALAMAN JUDUL…………………………………………………...................... i

HALAMAN JUDUL DALAM BAHASA INGGRIS…………….......................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING………...…………………….......... iii

HALAMAN PERSETUJUAN BATAN...................................................................... iv

HALAMAN PENGESAHAN……...…………...…………………………….......... v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA……...……………………………….......... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN……………………………............... vii

ABSTRAK…………………………………………………………………….......... viii

ABSTRACT…………………………………………………………………............ ix

KATA PENGANTAR………………………………………………………............ x

DAFTAR ISI………………………………………………………………….......... xii

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………….......... xv

DAFTAR TABEL……………………………………………………………........... xvii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2. Rumusan Masalah………………………………………………….............. 3

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

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

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

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Dasar Teori……………………………………………………………............. 4

2.1.1 Boron Neutron Capture Therapy……………………………………............ 4

2.1.2 Desain Kolimator……………………………………………………........... 5

2.1.3 Casting………………………………………………………………........... 6


xiii

2.1.3.1 Investment Casting…………………………………………............ 7

2.1.3.2 Gravity Die Casting…………………………………………........... 8

2.1.3.3 Centrifugal Casting…………………………………………........... 9

2.1.4 Nikel…………………………………………………………………............... 11

2.1.5 Rolling ……………………………………………………………….............. 12

2.1.6 Kekerasan Material................................................................................... 14

2.1.7 Pengujian Bahan …………………………………………………….............. 14

2.1.7.1 Non Destructive Test (NDT) ……………………………………................ 15

A.Visual Inspection (VI)……………………………………………................ 15

B. Radiography…………………………………………………...................... 16

C.Dye Penetrant Testing……………………………………………................. 17

D.Ultrasonik Testing (UT)…………………………………………….............. 18

E.Magnetic Particle Inspection…………………………………….................. 18

F.Eddy Curent Testing………………………………………........................... 19

2.1.7.2 Destructive Test (DT)............................................................................. 19

A.Uji Kekerasan Rockwell……………………………………........................... 20

B.Uji Kekerasan Brinell…………………………………………........................ 22

C.Uji Kekerasan Vickers.............................................................................. 24

2.1.7.3 Hubungan Konversi Kekerasan…………………………….……................ 26

2.1.8 Kepadatan (Densitas)…………………………………………………............. 28

2.2 Tinjauan Pustaka………………………………………………………............ 29

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Bagan Alur Penelitian………………………………………………….......... 32

3.2 Persiapan Bahan dan Penelitian………………………………………........... 33

3.2.1 Bahan…………………………………………………………….......... 33

3.2.2 Alat Pendukung Penelitian………………………………………......... 35

3.3 Pengujian Spesimen………………………………………………….............. 48


xiv

3.3.1 Pengujian Densitas……………………………………………….......... 48

3.3.2 Pengujian Kekerasan Rockwell…………………………………........... 49

3.3.3 Pengujian Kekerasan Brinell……………………………………........... 49

3.4 Variasi Penelitian…………………………………………………….............. 49

3.5 Analisis Data…………………………………………………………............. 50

3.6 Cara Mengolah Data…………………………………………………….......... 48

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Uji Densitas………………………………………………............. 52

4.1.1 Data Pengujian Densitas Material Logam Nikel………………............. 52

4.1.2 Data Pengujian Densitas Kolimator Nikel……………………….......... 58

4.2 Data Hasil Uji Kekerasan……………………………………………............. 61

4.2.1 Pengujian Kekerasan Logam Nikel……………………………............ 63

4.2.2 Pengujian Kekerasan Kolimator Nikel…………………………........... 64

4.2.3 Perbandingan Kekerasan Logam nikel dan Kolimator Nikel…............. 65

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan……………………………………………………………........... 66

5.2 Saran…………………………………………………………………............. 66

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………............. 68

LAMPIRAN…………………………………………………………………............ 72


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Reaksi dari Boron Neutron Capture Therapy……………................... 4

Gambar 2.2 Skema PengobatanBoron Neutron Capture Teraphy…………............ 5

Gambar 2.3 Desain kolimator………………………………………………............ 6

Gambar 2.4 Skema Investment Casting………………………………………......... 8

Gambar 2.5 SkemaGravity Die Casting……………………………………........... 9

Gambar 2.6 Desain mesin Centrifugal Casting……………………………........... 11

Gambar 2.7 Mesin Centrifugal Casting……………………………………........... 11

Gambar 2.8 Nikel murni sebagai material dari BNCT kolimator…………........... 12

Gambar 2.9 Skema Proses Pengerolan dingin untuk membuat plat ……….......... 14

Gambar 2.10 Alat Uji kekerasan Rockwell…………………………………........... 20

Gambar 2.11 Spesifikasi mesin Rockwell…………………………………............. 20

Gambar 2.12 Brinell Area indentor…………………………………………........... 23

Gambar 2.13 Vickers Area indentor.................................................................. 25

Gambar 2.13 Uji densitas material logam…………………………………….......... 29

Gambar 3.1 Desain Kolimator A, B, dan C………………………………….......... 34

Gambar 3.2 Gelas tempat nikel……………………………………………............ 36

Gambar 3.3 Baskom………………………………………………………............. 36

Gambar 3.4 Gelas ukur 1L…………………………………………………............ 37

Gambar 3.5 Timbangan Elektronik………………………………………….......... 38

Gambar 3.6 Anak Timbangan manual………………………………………......... 38

Gambar 3.7 Benang penali Nikel……………………………………………......... 39

Gambar 3.8 Gunting………………………………………………………............ 39

Gambar 3.9 Lakban………………………………………………………….......... 40

Gambar 3.10 Gerinda…………………………………………………………......... 40

Gambar 3.11 Amplas gerinda P80……………………………………………......... 41

Gambar 3.12 Termometer air raksa Celcius dan Farenheit…………………........... 42

Gambar 3.13 Senar Pancing…………………………………………………........... 42

Gambar 3.14 Aquarium………………………………………………….................. 43


xvi

Gambar 3.15 Bak Plastik…………………………………………………............... 44

Gambar 3.16 Alat Uji kekerasan Rockwell…………....……………………........... 44

Gambar 3.17 Alat Uji kekerasan Brinell……………………………………............ 45

Gambar 3.18 Mikroskop Metallurgi…………………………………………........... 46

Gambar 3.19 Stopwatch……………………………………………………............. 46

Gambar 3.20 Dial Kaliper…………………………………………………….......... 47

Gambar 3.21 Kertas Amplas…………………………………………………........... 48

Gambar 4.1 Proses uji densitas pada material logam nikel………………….......... 52

Gambar 4.2 Proses Pengujian Uji Kekerasan Brinell………………………........... 62

Gambar 4.3 Proses Pengujian Uji Kekerasan Rockwell Dengan Indentor

Bola…………………………………………................................. 63


xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1Skala kekerasan Rockwell dengan jenis indentor yang sesuai,

gaya aplikasi pada materia…......................................................... 21

Tabel 2.2 Tabel Konversi Indentor Karbon dan Baja paduan rendah................... 24

Tabel 2.3 Tabel Konversi kekerasan Nikel dan High-Nikel Alloy……………....... 27

Tabel 3.1 Ukuran kolimator gen 1………………………………….................... 33

Tabel 4.1 Data Pegukuran Berat dan Volume material Nikel Pagi, Siang,

dan Malam………………………………………………………......... 53

Tabel 4.2 Data Uji Densitas Material Nickel Pagi, Siang, dan Malam….............. 54

Tabel 4.3 Data Hasil Uji densitas material Logam Nikel setelah dilakukan

penghilangan data……………………………………........................ 56

Tabel 4.4 Data Uji Densitas Kolimator Nikel Pagi, siang, dan malam…….......... 58

Tabel 4.5 Data Hubungan Antara Suhu dan Densitas........................................ 60

Tabel 4.6 Data pengujian Kekerasan Rockwell Spesimen Logam Hasil 60

Pengujian Rockwell Nikel………………………………………........... 63

Tabel 4.7 Data Pengujian Kekerasan Brinell Spesimen Logam Nikel……........... 63

Tabel 4.8 Data Pengujian Kekerasan Kolimator Nikel………………….............. 64


1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Kanker adalah penyakit yang sangat berbahaya bagi manusia, terutama

di kalangan masyarakat ekonomi kelas menengah bawah. Hal ini sesuai dengan

pendapat Diana Sarfati (2018: 2): “Cancer is one of the world’s most pressing

problems, with a substantial and increasing burden carried by low and middle-

income countries (LMIC)”. Oleh karena itu diupayakan perawatan medis penyakit

kanker tersebut. Beberapa contoh dari perawatan medis adalah operasi,

radioteraphy, dan kemoterapi. (Fitriatuzzakiyyah, Sinuraya, & Puspitasari, 2017)

Perawatan medis memiliki beberapa kelebihan tetapi juga memiliki

resiko tinggi. Hal ini sesuai dengan jurnal yang ditulis oleh Si-Yong Qin (2018:

2): “Medical intervention in the clinical course of cancer using surgery,

radiotherapy, chemotherapy or their combination, cancer interventions were

focused on diagnosis and treatment. A focus on epidemiology, prevention,

screening, population medicine or social factors, were not part of the early

oncology agenda. The clinical outcomes of conventional mono-chemotherapy of

cancers are usually far from satisfactory due to some issues such as tumor

heterogeneity and resistance to chemotherapeutic drugs”.


2

Selain perawatan medis ada pengobatan lain yang disebut Boron

Neutron Capture Teraphy (BNCT). BNCT dapat digunakan sebagai alternatif

pengobatan kanker/tumor. BNCT digunakan untuk menghancurkan sel-sel kanker

ganas yang diradiasi menggunakan neutron. Sinar neutron dari sumber neutron

bergerak melalui kolimator untuk dimoderasi. Moderasi neutron ini bertujuan

untuk mengubah neutron cepat menjadi neutron epitermal (Fantidis & Nicolaou,

2017). Apabila terjadi ketidaksempurnaan pada kolimator tersebut mengakibatkan

kolimator tidak bekerja secara efektif, oleh karena itu kolimator perlu diselidiki

densitas dan kekerasannya.

Uji densitas kolimator dapat ditentukan menggunakan pengukuran

kenaikan fluida dalam gelas ukur. Pengujian densitas adalah tes yang dilakukan

untuk menentukan nilai rapatan suatu material. (Smallman,1991: 88) Pengujian

densitas dapat memberikan informasi tentang berapa nilai rapat material logam

yang diuji.

Uji kekerasan kolimator menggunakan pengujian kekerasan Rockwell.

Tes kekerasan Rockwell adalah tes yang dilakukan untuk menentukan kekerasan

dengan mengukur kedalaman penetrasi indentor di bawah beban awal

dibandingkan dengan penetrasi yang dilakukan oleh beban akhir (Low S. R.,

2001). Uji kekerasan Rockwell dapat memberikan informasitentang sifat mekanis

material yang dibutuhkan yaitu kekerasan material.


3

1.2 Rumusan Masalah

Kolimator membutuhkan kerapatan material yang seragam dan

kekerasan yang sesuai agar bekerja secara maksimal. Di sisi lain, proses

pengecoran atau fabrikasi kolimator memungkinkan terjadinya cacat atau

porositas. Maka dari itu peneliti ingin mengetahui apakah kolimator memiliki

rapat material yang seragam dan kekerasan material kolimator tersebut.

1.3 Batasan Masalah

Penelitian ini berfokus pada masalah uji densitas dan kekerasan

Rockwellpada kolimator untuk aplikasi BNCT. Batasan masalahnya sebagai

berikut:

1. Materi yang diteliti adalah nikel dan kolimator nikel berbentuk silindris.

2. Pengujian densitas dilakukan dengan menggunakan uji celup.

3. Pengujian kekerasan dilakukan dengan metode pengujian kekerasan Rockwell

dan Brinell.

1.4 Tujuan Penelitian

Penelitian pada kolimator untuk aplikasi BNCT dilakukan dengan tujuan

berikut:

1. Mengetahuidensitas material nikel sebelum dan sesudah dicasting.

2. Mengetahui kekerasan logam nikel dan kolimator menggunakan aplikasi

pengujian kekerasan Rockwell dan Brinell.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Menambah pengetahuan pustaka tentang material nikel.

2. Menambah pengetahuan pustaka tentang Boron Neutron Caputre Therapy

(BNCT).


4

3. Mengetahui kualitas bahan kolimator yang digunakan sebagai tahap untuk

menyempurnakan kolimator BNCT.


4

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 DASAR TEORI

2.1.1 Boron Neutron Capture Therapy

Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) adalah metode

penyembuhan kanker berdasarkan interaksi nuklir antara neutron dengan

senyawa yang mengandung atom Boron (10B) (Itoh T., Tamura K., Ueda H., et

al., 2018). BNCT merupakan salah satu pengobatan yang di anggap paling

aman dibandingkan dengan beberapa pengobatan lain dikarenakan memiliki

tingkat resiko yang sangat kecil. BNCT sendiri memiliki nomer reaksi kimia

𝐵510 + 𝑛0

1 → 𝐿𝑖37 + 𝐻𝑒2

4 . Reaksi pada senyawa nuklir dalam isotop yang stabil,

Boron (10B) dipaparkan radiasi Neutron termal energi rendah (n) akan

menghasilkan penggabungan Lipid yang mengandung boron dalam liposom

bilayer yang menghasilkan proses pengobatan terapi BNCT. Terapi BNCT

tersebut secara selektif membunuh sel kanker saja, jaringan tubuh lain yang

tidak terinfeksi kanker tidak mengalami gangguan. Standarisasi dari neutron

yang memenuhi syarat untuk BNCT disahkan oleh International Atomic

Energy Agency (IAEA) (Kasesaz Y., Bavarnegin E., Golshanian M., et al.,

2017). Reaksi pada Boron Neutron Caputre Therapy terdapat pada Gambar

2.1

Gambar 2.1 Reaksi dari Boron Neutron Capture Therapy

Sumber: Muslih, et al.,2014: 164


5

Terapi yang biasa digunakan pada pengobatan kanker adalah

radioterapi. Terapi radioterapi ini memanfaatkan radiasi energi tinggi seperti

sinar-x, sinar gama atau elektron. Efek dari radiasi tersebut dapat membunuh

sel kanker melalui mekanisme ionisasi yang terpapar radiasi. Masih terdapat

kelemahan dari terapi ini yaitu ikut terpaparnya jaringan sehat yang segaris

atau sejajar dengan permukaan sel kanker tersebut, terutama yang berada

dekat dengan sumber radiasi tersebut (Muslih A. M., Yohannes S., & Andang

W., 2014) Skema pengobatan BNCT dapat dilihat melalui Gambar 2.2

Gambar 2.2 Skema pengobatan Boron Neutron Capture Teraphy

Sumber: www.researchgate.net

2.1.2 Desain Kolimator

Kolimator adalah komponen penting dari BNCT. Kolimator berfungsi

untuk mengarahkan neutron yang dihasilkan oleh reaktor nuklir BNCT dan

mengubah neutron cepat menjadi neutron epitermal(Fantidis J. G., & Nicolaou

G., 2018). Kolimator berbentuk silinder berbahan dasar Nikel (Ni) dan

memiliki desain tabung berlubang sebanyak 12 buah dengan panjang masing-

masing bagian kolimator sama. Ukuran dimensi kolimator yang digunakan

pada umumnya memiliki panjang total 156 cm, diameter luar 19 cm, diameter

dalam 16 cm, dengan ketebalan kolimator adalah 1,5 cm (Widarto, Trikasjono


http://www.researchgate.net/

6

T., & Akbar F., 2016). Pengerjaan kolimator menggunakan proses

manufacturing Centrifugal casting yang dilaksanakan di PT. Barata. Desain

dari kolimator terlihat pada Gambar 2.3

Gambar 2.3 Desain kolimator

Sumber: (Yuniarti, Sardjono, & Bilalodin, 2016)

Hasil penelitian yang dilakukan oleh Mujiyono, nikel dengan

kemurnian 98% dapat meleleh sempurna menggunakan tungku EA dengan

arus 600-800A dan suhu tuang sebesar 1600 ˚C. Nikel cair memiliki

ketahanan 1 menit pada suhu ruangan 35˚C sebelum mengalami pengerasan

sehingga memungkinkan pembuatan kolimator menggunakan proses

centrifugal Casting. Komposisi Nikel sebelum dilakukan peleburan bahan

adalah Ni (98,89%), Si (0,79%), S (0,17%), dan Fe (0,15%) dan setelah

mengalami peleburan kandungan Nikel menjadi Ni (97,89%), Si (0,92%), S

(0,26%), dan Fe (0,90%) (Mujiyono, Suharto, Fajar N., et al., 2018).

2.1.3 Casting

Casting (pengecoran) adalah salah satu proses manufaktur yang

digunakan untuk membuat bentuk yang kompleks dari bahan logam secara

massal. Ada dua tahap pada proses pengecoran yaitu, proses pengisian

material dan proses pemadatan material (Iqbal M., Patel S., & Vidyarthee G.,

2014). Proses pengecoran pada dasarnya ialah penuangan logam cair kedalam


7

cetakan yang terlebih dahulu dibuat pola, hingga logam cair tersebut membeku

dan kemudian dipindahkan dari cetakan tersebut. Terdapat tiga macam

pengecoran yang digunakan untuk memproduksi kolimator BNCT yaitu:

pengecoran gravitasi (Gravity die casting), pengecoran presisi (Investment

casting), dan pengecoran sentrifugal (Centrifugal casting).

2.1.3.1 Investment Casting

Investment Casting (pengecoran presisi) adalah proses pengecoran

logam kedalam cetakan lilin yang dilapisi bahan tahan api. Investment Casting

adalah salah satu proses pengecoran yang tertua pada proses manufaktur. Pada

Zaman Firaun, teknik ini digunakan oleh masyarakat mesir untuk membuat

perhiasan emas dari tembaga dan perunggu. Investment Casting memiliki

kemampuan untuk menghasilkan bentuk rumit dengan akurasi tinggi dan

menghasilkan hasil yang halus dengan toleransi kepresisian bentuk yang

tinggi. Ini salah satu cara untuk menghasilkan bagian sulit pada sebuah mesin

(Singh R.& Singh S., 2016).

Masalah dan kesulitan teknis dalam penggunaan pengecoran IC, antara

lain: pola lilin berkembang dan keretakan keramik yang dapat terjadi. Selain

itu, dalam pengecoran IC, terdapat keterbatasan yaitu: kurang dalam

pengontrolan presisi hasil, keterbatasan ukuran produk yang dihasilkan dan

siklus produksi yang panjang. Keuntungan dari Porses IC yaitu: kontrol proses

yang mudah dan pengulangan dapat dipertahankan dari pengecoran satu ke

yang lainnya, Toleransi kepresisian IC adalah sebesar 70,005 inci yang tidak

dapat dilakukan menggunakan jenis proses pengecoran lainnya, biaya alat

produksi rendah, lebih baik untuk lingkungan karena bahan lilin dapat

digunakan kembali, dapat diaplikasikan untuk pengerjaan desain yang rumit

(Singh R., Singh S., & Hashmi M. S., 2016).

Proses pengecoran IC dimulai dengan injeksi lilin cair ke dalam

cetakan logam (die) dengan bantuan mesin injeksi lilin. Pola lilin diambil dari

cetakan dan disusun menjadi riser. Lapisan bubur dan lapisan semen

dituangkan secara bersamaan. Cangkang keramik yang dihasilkan dihilangkan


8

lilinnya dengan cara dipanggang dan sekaligus untuk meningkatkan kekuatan

panasnya, selanjutnya logam cair dituangkan ke dalam rongga cetakan

keramik, dan setelah terjadi pemadatan hasil coran cetakan keramik

dihancurkan. Tahap akhir, spesimen hasil cor dipisahkan dengan cara

memotong (Singh R. &Singh S., 2016). Umumnya, lilin untuk cetakan Cair

pada suhu 55˚C disuntikan ke dalam die dengan menggerakkan pluger di

bawah tekanan untuk menempati rongga die(Singh S., & Rupinder S., 2015).

Skema Investment Casting terlihat pada Gambar 2.4

Gambar 2.4Skema Investment Casting

Sumber: www.custompartnet.com

2.1.3.2 Gravity Die Casting

Gravity die casting adalah proses pengecoran menggunakan cetakan

permanen di mana logam cair dituangkan dari posisi vertikal ke dalam cetakan

pada tekanan atmosfir, dua bagian cetakan ditutup terlebih dahulu sebelum

logam cair dituangkan. Setelah terjadi pemadatan pada logam, bagian cetakan

dibuka untuk melepaskan komponen gips. Parameter dasar dari proses Gravity

die casting adalah waktu penuangan, suhu yang tepat saat penuangan, waktu

pengerasan spesimen, bahan yang digunakan untuk cetakan, dan ketebalan

lapisan pada cetakan (Malhotra V., & Kumar Y., 2016).


http://www.custompartnet.com/

9

Keuntungan dari proses pengecoran ini adalah jumlah udara atau gas

yang terperangkap di dalam cetakan sangat rendah. Metode ini sangat baik

untuk membuat bagian dinding spesimen yang besar dan tebal, dan juga

komponen dengan tingkat detail yang tinggi. Komponen yang dibuat

menggunakan proses gravity die casting biasanya memiliki tingkat bentuk

kerumitan yang tinggi seperti kepala silinder atau disebut dengan piston

(Tiedemann R., Fischer M., Busse M., et al., 2018). Namun pada

pengerjaannya metode ini terdapat kekurangan, seperti: proses pengecoran

lebih kompleks, desain riser dan jalur gas harus presisi, dan cetakan yang

digunakan adalah cetakan pasir. Selain itu metode ini berpotensi menghasilkan

cacat seperti porositas dan kavitasi (celah udara) (Nurhadiyanto D., & Ristadi

F. A., 2017). Gambar dari Skema Gravity Die Casting dilihat pada Gambar

2.5

Gambar 2.5 Skema Gravity Die Casting

Sumber: http://www.zenithcasting.com/Aluminum-gravity-casting.html


http://www.zenithcasting.com/Aluminum-gravity-casting.html

10

2.1.3.3 Centrifugal Casting

Centrifugal casting adalah salah satu metode casting logam. Proses

pembuatan kolimator menggunakan proses centrifugal casting dilakukan

dengan menuangkan logam dalam kondisi cair kedalam cetakan yang

berputar. Dalam metode ini pengerjaan material memanfaatkan gaya rotasi

untuk menghasilkan gaya sentrifugal. Gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh

adanya gerakan rotasi cetakan menyebabkan logam cair yang dituangkan

menjauhi sumbu rotasi dan akhirnya menuju jari-jari terjauh dari cetakan dan

dapat mengisi dan melengkapi rongga pada cetakan tersebut (Williams S.,

Ebhota, Karun A. S., et al., 2016).

Keunggulan dari proses pengecoran centrifugal casting adalah:

1. Menghasilkan produk yang seragam.

2. Tidak memerlukan riser.

3. Memiliki tingkat kepadatan material yang tinggi terutama pada hasil coran

bagian luar.

4. Tidak terjadi penyusutan volume pada material, terutama pada bagian luar

gips cetakan karena gaya sentrifugal bekerja terus menerus selama proses

pembekuan.

5. Kotoran pada produk hasil pengecoran sentrifugal yang terdapat pada

dinding bagian dalam pengecoran dapat dengan mudah dihilangkan

menggunakan proses pemesinan akhir (Finishing).

Kekurangan dari proses pengecoran centrifugal casting adalah:

1. Harga peralatan yang relatif mahal.

2. Biaya perawatan (maintenance) relatif tinggi.

3. Dibutuhkan gaya sentrifugal yang besar pada saat proses pengecoran

berlangsung.

4. Segi produktifitas di anggap kurang efisien dan hasil yang didapat sedikit

atau rendah karena satu cetakan hanya dapat digunakan untuk satu produk

saja.


11

Pada penelitian ini pengecoran centrifugal casting dirancang untuk

pembuatan kolimator BNCT. Desain dari mesin centrifugal casting dapat

terlihat pada Gambar 2.6

Gambar 2.6 Desain mesin Centrifugal Casting

Sumber: Mujiyono,2018: 27

Desain untuk alat pengecoran centrifugal casting yang digunakan

dalam pembuatan kolimator dapat dihasilkan dengan kecepatan putar hingga

2200 rpm ditunjukkan pada gambar 2.7 dan selanjutnya diuji untuk casting.

Produk dari mesin centrifugal casting untuk memproduksi tabung BNCT

kolimator berbahan dasar nikel murni, nikel tersebut memiliki tingkat

kemurnian di atas 95% Ni (Mujiyono, Suharto, Fajar N., et al., 2018).

Keterangan gambar: (A) Penuangan logam cair, (B) Gate, (C) Mesin Centrifugal casting

Gambar 2.7 Mesin Centrifugal Casting

Sumber: Mujiyono,2018: 28

2.1.4 Nikel

Nikel memiliki sifat fisik dan kimia yang baik dan banyak digunakan

dalam meningkatkan kinerja bahan, pelindung permukaan, dan dalam bidang

lainnya, (Xu Y., Huang K., Zhu Z., et al., 2019) dalam tabel periodik memiliki

C B A


12

lambang Ni dengan nomer atom 28 (28Ni). Nikel adalah suatu logam putih

yang dapat menahan pengaruh atmosfir dengan baik, sehingga nikel dapat

dimanfaatkan untuk proses penyepuhan alat-alat baja untuk menghindarkan

korosi. Kekuatan nikel hampir sama dengan tembaga namun memiliki nilai

kekerasan yang lebih besar. Nikel memiliki nilai regangan yang rendah,

Memiliki titik lebur 1455 ˚C (1728K,2651 ˚F) dan massa jenisnya sebesar 8,9

g/cm3 saat padat dan 7,81 g/cm3 pada saat cair (Rosenberg, 1968).

Pada penelitian ini saya menggunakan material nikel berbentuk persegi

yang memiliki dua ukuran dengan ukuran 15x15 cm2 dan 3x3 cm2 seperti pada

gambar 2.8. Proses peleburan nikel dilakukan 2 kali pengerjaan, dibagi dalam

beberapa kelompok. Hasil dari peleburan tersebut dianalisis komposisi

materialnya, menggunakan X-ray Fluorescene Type 6000-C Delta Standard,

Olympus (Mujiyono, Suharto, Fajar N., et al., 2018).

Gambar 2.8 Nikel murni sebagai material dari BNCT kolimator.

Sumber: Mujiyono, 2018: 22

2.1.5 Rolling

Rolling adalah proses pembentukan logam di mana logam dilewatkan

melalui satu atau lebih pasangan penggulung untuk mengurangi ketebalan dan

membuat ketebalan menjadi seragam (Prasad & Kavya, 2017). Proses rolling

dibagi menjadi dua yaitu hot rolling dan cold rolling. Hot rolling digunakan

untuk mengerol logam cair yang telah di cetak dalam bentuk tertentu menjadi

bentuk lempengan pada suhu rekristalisasi logam tersebut. Cold

Nikel

Jangka sorong


13

rollingdigunakan untuk membentuk berbagai logam menjadi lembaran dan

foil pada suhu di bawah suhu rekristalisasi material tersebut. Cold Rolling

memiliki tingkat keakuratan yang tinggi. Proses ini juga dapat meningkatkan

kekuatan produk hasil dan dapat meningkatkan sifat mekaniknya (Singh M. &

Singh A. K., 2019).

Proses pengerjaan Cold-Rolling dianggap lebih menguntungkan

daripada metode yang lain dari sudut pandang waktu, biaya, dan kemudahan

dalam penggunaanya (Kim K., Kim S., Jeong Y., et al., 2019). Dengan proses

Cold-Rolling dapat menghasilkan lembaran dan foil tipis. Jenis proses dan

peralatan pada pengerjaan panas dan dingin memiliki kesamaan, tetapi ada hal

lain yang perlu dicatat bahwa gaya yang diperlukan dan metode penyaluran

panas berbeda.

Secara umum, akibat dari proses pengerjaan dingin sebagai berikut:

1. Terjadinya tegangan dalam logam, tegangan tersebut dapat dihilangkan

dengan suatu perlakuan panas.

2. Kekerasan dan kekuatan meningkat, hal ini berbanding lurus dengan

penurunan keuletan material.

3. Suhu rekristalisasi material meningkat.

4. Hasil akhir permukaan lebih baik.

5. Dimensi yang dihasilkan lebih sempurna.

Mesin pembentukan cold rolling terdiri dari pasangan rol yang secara

bertahap memberi bentuk pada lembaran logam secara berulang dengan

kecepatan 18 sampai 90 m/menit. Prinsip dasar pengerolan dapat dilihat pada

Gambar 2.9. Setelah selesai proses pembentukan pipa atau tabung, dilakukan

pengelasan secara berulang (Amstead B.H., Ostwald P.F., Begeman M.L., et

al.,1979: 321).


14

Gambar 2.9Skema Proses Pengerolan dingin untuk membuat plat.

Sumber : http://teknikmesinmanufaktur.blogspot.com/2015/06/rolling.html

2.1.6 Kekerasan Material

Kekerasan suatu material dapat didefinisikan sebagai ketahanan suatu

material terhadap gaya penekanan dari material lain yang lebih keras.

Penekanan tersebut dapat berupa mekanisme penggoresan, pantulan ataupun

indentasi dari material keras terhadap suatu permukaan benda uji (Ihfadni N.,

Darmawan, Diana, et al., 2014).

Kekerasan suatu material dipengaruhi oleh dua faktor yaitu faktor

internal dan faktor eksternal. Faktor internal kekerasan material antara

lainukuran butir material, homogenitas butiran material, konduktivitas termal

bahan. Faktor eksternal yang mempengaruhi hasil kekerasan antara lain

komposisi kimia, langkah penuangan panas, aliran pendinginan, dan

temperatur pemanasan material.(Ihfadni N., Darmawan, Diana, et al., 2014).

2.1.7 Pengujian Bahan

Tujuan utama dalam pengujian bahan adalah untuk mengetahui

karakteristik dari suatu material dan mengetahui apakah terdapat residual

stress (tegangan sisa) yang terdapat pada material tersebut. Tegangan sisa

adalah tegangan yang tertinggal pada struktur material akibat perlakuan

mekanis. Tegangan sisa dapat di ukur menggunakan dua cara yaitu


http://teknikmesinmanufaktur.blogspot.com/2015/06/rolling.html

15

menggunakan pengujian merusak (destructive test) dan pengujian tidak

merusak (non destructive test). Pengujian merusak seperti pemotongan atau

pelubangan yang dapat memberi perubahan bentuk atau dimensi pada suatu

spesimen (Dobmann G., 2001). Pada penelitian ini, pengujian yang akan

digunakan adalah pengujian merusak, yaitu uji kekerasan Rockwell dan

Brinell. Pengujian ini dilakukan untuk memperoleh hasil kekerasan suatu

material.

2.1.7.1 Non Destructive Test (NDT)

Non Destructive Test (NDT) adalah metode untuk mengetahui adanya

cacat permukaan dan internal dari material (disebut kondisi metalurgi) tanpa

merusak material. Pengujian NDT mengalami perkembangan yang cukup

besar selama beberapa dekade terakhir, karena alasan keamanan (Nuklir dan

industri transportasi) dan aspek ekonomi. Contoh kegunaan NDT adalah dapat

mendeteksi cacat material sedini mungkin yang memungkinkan seseorang

untuk memperbaiki dengan aman, cepat dan murah (Bezza A., Destuynder P.,

Fabre C., et al., 2018).

Pengujian NDT dapat digunakan pada bebagai macam bidang

diantaranya adalah pada bidang manufaktur, manufaktur pipa dan tabung,

tangki penyimpanan, kedirgantaraan, militer dan pertahanan, industri nuklir,

dan karakterisasi cacat komposit. Beberapa jenis pengujian NDT adalah uji

visual inspection(VI), Radiography testing, Dye Penetrant, pengujian

ultrasonik, pengujian partikel magnetic, Eddy Curent Testing (Dwivedi,

Vishwakarma, & Soni, 2017).

A. Visual Inspection (VI)

Visual Inspection adalah metode manual yang melibatkan penilaian

yang cermat dan kritis terhadap suatu objek dengan mengacu pada standar

yang telah ditentukan. Dalam proses produksi, VI digunakan untuk

mengidentifikasi dan mendiagnosis cacat, yang terpenting untuk memastikan


16

produk memenuhi standar kualitas yang diinginkan. Meskipun tingkat

kesalahan pada pengujian antara 20%-30%, VI tetap penting dilakukan pada

bidang industri karena keakuratan dan efisien visual manusia tetap lebih

unggul dari kemampuan pengujian visual yang digunakan menggunakan

mesin otomatis (Johnson T., Fletcher S., Baker W., et al., 2019).

Pengujian ini sangat efektif untuk mendeteksi cacat makroskopik,

seperti lasan yang buruk. Pengecekan Visual juga sesuai digunakan untuk

mendeteksi cacat pada struktur komposit dan semua jenis perpipaan, lasan

atau sambungan yang buruk, komponen yang hilang, dimensi yang salah, hasil

permukaan yang tidak tepat, retakan yang besar, rongga, penyok (Dwivedi,

Vishwakarma, & Soni, 2017). Dari beberapa keuntungan yang sudah

disebutkan VI memiliki beberapa kekurangan yaitu: Cedera kematian,

kehilangan peralatan digunakan selama proses pengujian, terjadi pengulangan

pada pengujian, terjadi kerusakan benda kerja yang diuji (Johnson T., Fletcher

S., Baker W., et al., 2019).

B. Radiography

Teknik radiografi memiliki kelebihan dibandingkan beberapa metode

NDT lainya, kelebihannya adalah hasil yang didapatkan permanen untuk

objek yang diteliti. Sinar-X yang dipancarkan dari suatu sumber memiliki

kemampuan untuk menembus logam sebagai fungsi dari tegangan percepatan

dalam pancaran tabung sinar-X. Jika terdapat cacat pada suatu material pada

objek yang di-radiografi, sinar-X akan lebih banyak melewati area tersebut

dan film pada bagian yang terindikasi kecacatan material akan berwarna hitam

atau cahaya spot di area yang tidak teridetifikasi kecacatan. Sensitivitas sinar-

X 2% dari ketebalan bahan. Sebagai contoh untuk sepotong baja memiliki

ketebalan 25mm, kekosongan terkecil yang dapat dideteksi dari sinar-X

berdimensi 0,5mm. Teknik Radiografi cocok untuk mendeteksi cacat internal


17

logam dan bahan lainnya. Semakin besar ketebalan bahan, semakin besar pula

penyerapannya. (Dwivedi, Vishwakarma, & Soni, 2017)

Keuntungan pengujian Radiografi yaitu: dapat digunakan pada

sebagian besar bahan padat, memiliki kemampuan untuk mendeteksi

kelemahan internal, hasil uji yang didapatkan permanen, mengungkap

kesalahan pada proses fabrikasi dan dapat menunjukan hasil korektif yang

diperlukan pada pengujian, dapat mengetahui kesalahan pada perakitan, dan

pengujian yang dilakukan dapat meningkatkan kualitas pengelasan.

Kekurangan pengujian Radiografi yaitu: pengujian ini hanya dapat mendeteksi

cacat yang berada pada posisi tertentu (tidak menyeluruh), pengujian ini

memiliki kesulitan dalam mendeteksi cacat yang sangat kecil, tidak praktis

dalam pengujian benda uji yang memiliki bentuk bidang yang kompleks,

memerlukan akses dua sisi, pengujian ini memerlukan banyak pertimbangan

keselamatan, jika digunakan secara tidak benar akan sangat membahayakan,

secara umum, radiografi adalah metode NDT berbiaya tinggi, baik dari segi

benda uji yang digunakan, barang setelah digunakan dan tenaga kerja. (Smith

R.A., 2015)

C. Dye Penetrant Testing

Metode pengujian dye penetrant (DPT) menggunakan prinsip dasar

kapilaritas (Singh R. , 2016). Metode dye penetrant adalah metode paling

sederhana dari NDT tetapi memiliki keuntungan kecepatan dan akurasi dalam

mendeteksi cacat pada permukaan. Metode ini digunakan untuk mencari cacat

pada permukaan terbuka pada komponen padat, baik logam dan non-logam

(Kendarnath G., Phani K., Sahu R.K., et al., 2017).

DPT digunakan untuk mendeteksi cacat dalam pengecoran, penempaan

dan cacat permukaan pengelasan seperti: retak garis, porositas permukaan,

kebocoran pada produk, dan retak kelelahan pada saat pengoprasian. Penetran

dapat diterapkan pada komponen atau spesimen dengan cara mencelupkan,

menyemprotkan, atau mengoles permukaan menggunakan kuas (Endramawan

T., & Sifa A., 2017).


18

D. Ultrasonik Testing (UT)

Ultrasonik testing digunakan untuk mendeteksi cacat material yang

terdapat di dalam dan luar permukaan. Prinsip dasar pengujian ini adalah

menggunakan pantulan gelombang suara untuk mendeteksi cacat pada benda

padat. Pengujian ultrasonik testing dilakukan dengan memantulkan gelombang

suara ultrasonik suatu objek pantulan dari objek tersebut ditangkap oleh

probe(Alobaidi W.M., Alkuam E.A., Al-Rizzo H.M, et al., 2015).

Perbedaan kedalaman permukaan material merupakan indikasi

kecacatan suatu material. Gelombang ultrasonic dihasilkan oleh perubahan

energi listrik menjadi energi mekanik, melalui efek piezoelektrik. Efek

piezoelektrik bersifat reversibel yang berarti energi listrik yang diubah

menjadi energi mekanik dapat kembali menjadi energi listrik. Untuk

memeriksa ketebalan material dan adanya cacat pada material menggunakan

gelombang ultrasonik dapat dilakukan menggunakan tiga cara yaitu: teknik

resonansi, teknik transmisi, dan teknik gema. Dari ketiga teknik tersebut,

teknik gema paling umum digunakan terutama pada pengujian di lapangan

(Endramawan T., & Sifa A., 2017).

E. Magnetic Particle Inspection

Magnetic Particle Inspection adalah metode pengujian Non-destruktif

yang digunakan untuk mendeteksi cacat pada benda kerja yang bersifat

feromagnetik. Cara kerja pada pengujian ini adalah dengan cara

menyemprotkan partikel magnetik ke seluruh permukaan benda kerja yang

dilakukan setelah benda kerja di aliri kutub dan ditempatkan pada kutub kerja.

Kutub pada benda kerja menyebabkan partikel magnetik menyelaraskan dan

berkumpul pada bagian yang terdapat cacat permukaan pada benda kerja.

Partikel magnetic yang berkumpul tersebut menunjukkan adanya cacat

permukaan yang dapat diamati menggunakan mata telanjang. Partikel

magnetik yang digunakan dalam proses ini berupa cairan dan disemprotkan

pada benda kerja, cairan tersebut dapat berwarna untuk meningkatkan


19

ketelitian dalam pembacaan hasil (Kinney, Anthony C., MS. Lukas, et al.,

2018).

F. Eddy Curent Testing

Eddy Current Testing (ECT) adalah salat satu metode Non-destruktif

Test yang banyak digunakan untuk mendeteksi bahan yang bersifat konduktif.

ECT adalah pengujian untuk menguji cacat pada struktur material tanpa perlu

melepas bagian luar lapisan material tersebut. Pengujian ini dapat dilakukan

untuk mendeteksi retakan, ketebalan material dan konduktifitas suatu material

di banyak industri. Pengujian ini dapat digunakan untuk berbagai aplikasi

seperti deteksi penipisan lapisan akibat korosi dan erosi, seperti korosi retak,

dan retak kelelahan. Metode ini muncul sebagai salah satu teknik yang efisien

untuk mencari cacat celah bahan, mengevaluasi dan menganalisa retakan

material. Pertumbuhan pada crack material dapat dianalisis sebagai penentuan

untuk memprediksi arah perambatan retakan pada bahan magnetic (Chabane

K., Harzallah S., & Chabaat M., 2016).

Eddy Curent Testing merupakan metode testing dimana probe dibawa

kedalam kotak obyek konduktif agar dapat memindai dan menginduksi obyek

sehingga menghasilkan arus medan magnet AC yang dihasilkan oleh

kumparan probe. Hasil obyek dikatakan memiliki cacat atau tidak dilihat dari

perubahan impedansi kumparan yang disebabkan oleh turbulensi arus

pengujian (Kakugawa, Shigeru, Nishimizu, et al., 2018).

2.1.7.2 Destructive Test (DT)

Destructive test (DT) adalah pengujian material pada komponen

tertentu yang dilakukan dengan prinsip merusak material tersebut, nantinya

akan didapat hasil kekuatan material tersebut saat mengalami pengujian tarik

maupun pengujian kekerasan. Pengujian DT meliputi uji mekanis dan uji

kekerasan, uji mekanis berupa uji tarik, uji tekan, uji bending, dan uji

impactsedangkan uji kekerasan berupa uji Brinell, Rockwell, dan Vickers

(Pancatatva H.G., & Sriyono, 2016).


20

A. Uji Kekerasan Rockwell

Uji kekerasan Rockwell merupakan metode untuk menilai sifat-sifat

kekerasan material suatu produk. Samuel R. Low mengemukakan bahwa:

“The Rockwell hardness test continues to be applied as a tool for assessing the

properties of a product while the tolerances on the acceptable material

hardness have become tighter and tighter”. Uji kekerasan Rockwell terus

diterapkan sebagai alat untuk menilai sifat-sifat suatu produk sementara

toleransi pada kekerasan material yang diterima menjadi lebih presisi. Agar

mencapai hasil pengukuran yang baik, perlu mengupayakan untuk mengurangi

kesalahan pengukuran dan mengikuti prosedur standart oprasional prosedur

(SOP) saat melakukan pengukuran kekerasan Rockwell. (Low S. R., 2001)

Standar metode pengujian yang diterbitkan oleh organisasi penulisan

standar nasional dan internasional, seperti American Society for Testing and

Materials (ASTM) dan Organisasi Standar Internasional (ISO) (Low S., &

Machado R.R., 2018).Pengujian Rockwell sering digunakan untuk menguji

bahan-bahan non-logam dan logam. Alat uji kekerasan Rockwell dapat dilihat

dari Gambar 2.10 dan 2.11

Gambar 2.10 Alat uji kekerasan Rockwell Gambar 2.11 Spesifikasi mesin Rockwell

Layar Dial

Indentor

Landasan

Roda pengatur ketinggian

landasan

Emergency

stoper


21

Tabel 2.1 Skala kekerasan Rockwell dengan jenis indentor yang sesuai,

gaya yang diterapkan dan aplikasi pada material

Scale

symbol

Indenter Type Preliminary

Force

N(kgf)

Total Force

N (kgf)

Typical Applications

Reg

ula

r R

ock

wel

l sc

ales

A Spheroconical

Diamond

98.07 (10) 588.4 (60) Cemented carbides, thin steel, and

shallow case hardened steel.

B Ball-1.588

mm(1/16in.)

98.07 (10) 980.7 (100) Copper alloy, soft steels, alumunium

alloys, malleable iron, etc.

C Spheroconical

Diamond

98.07 (10) 1471 (150) Steel, hard cast irons, pearlitic malleable

iron, titanium, deep case hardened steel,

and other materials harder than HRB 100.

D Spheroconical

Diamond

98.07 (10) 980.7 (100) Thin steel and medium case hardened

steel, and pearlitic malleable iron.

E Ball-3.173 mm

(1/8in.)

98.07 (10) 980.7 (100) Cast iron, alumunium and magnesium

alloys, and bearing metals.

F Ball-1.588 mm

(1/16in.)

98.07 (10) 588.4 (60) Anncaled copper alloys, and thin soft

sheet metals.

G Ball-1.588 mm

(1/16in.)

98.07 (10) 1471 (150) Malleable irons, copper-nickel-zinc,

and cupro-nickel alloys.

H Ball-3.173 mm

(1/8in.)

98.07 (10) 588.4 (60) Alumunium, zinc, and lead.

K Ball-3.173 mm

(1/8in.)

98.07 (10) 1471 (150)

Bearing metals and other very soft or

thin materials. Use smallest ball and

heaviest load that does not give anvil

effect.

L Ball-6.350

mm (1/4in.)

98.07 (10) 588.4 (60)

M Ball-6.350

mm (1/4in.)

98.07 (10) 980.7 (100)

P Ball-6.350

mm (1/4in.)

98.07 (10) 1471 (150)

R Ball-12.70

mm (1/2in.)

98.07 (10) 588.4 (60)

S Ball-12.70

mm (1/2in.)

98.07 (10) 980.7 (100)

V Ball-12.70

mm (1/2in.)

98.07 (10) 1471 (150)

Sumber: Samuel R.Low, 2001: 5

Uji kekerasan Rockwell adalah pengujian yang dilakukan untuk

mengetahui nilai kekuatan material terhadap beban yang tetap. Nilai dari

kekerasan tersebut biasanya dibedakan dalam beberapa skala yaitu skala A, B,

C, D, E, F, G, H dan K. Semakin tinggi hasil yang didapatkan pada pengujian

skala, maka material yang digunakan memiliki nilai kekerasan yang tinggi.


22

Kekerasan telah diartikan sebagai hasil dari ketahanan terhadap daya tekan

dari luar, goresan pemesinan, dan keausan abrasi yang dapat mengakibatkan

pengikisan pada material.

Pada pengujian Rockwell, kedalaman hasil tekanan indentor

tergantung pada berbagai kondisi material dan spesifikasi uji yang ditentukan.

Berbagai macam jenis indentor yaitu indentor yang menggunakan bola baja

(karbida) dengan berbagai diameter dan ukuran tertentu, dan indentor yang

menggunakan kerucut intan berbentuk bola dengan sudut 120˚ dan radius

ujung 0,2 mm. Jenis indentor yang akan digunakan pada pengujian ditentukan

oleh skala kekerasan (A, B, C, dan lain-lain).

Uji kekerasan Rockwell dirancang oleh Metalurgi Stanley P. Rockwell di

Syracuse, NY, sekitar tahun 1919, Stanley menggunakan pengujian Rockkwell

untuk mencari hasil heat treatment pada bantalan baja. (Low S. R., 2001) Cara

kerja dari pengujian Rockwell sebagai berikut:

1. Melakukan pengujian kekerasan awal dengan mengenakan pembebanan

awal (indentor) terhadap objek. Penentuan beban minor (F0) tergantung

dari material yang akan diuji. Dari pengujian ini diperoleh hasil penetrasi

awal dan indentor dibiarkan tetap berada di tempatnya.

2. Tahap selanjutnya, dial Indentor diatur sesuai pembebanan major (F1)

yang telah ditentukan. Objek mengalami pembebanan major dalam waktu

tertentu.

3. Nomor dari hasil uji kekerasan dapat dibaca langsung melalui skala yang

tertera di layar. Skala Rockwell menunjukkan kekerasan spesimen dari

kedalaman/lekukan penetrasi indentor tersebut. (ASTM International,

2015)

B. Uji Kekerasan Brinell

Uji kekerasan lekukan yang pertama kali banyak digunakan serta

disusun pembakuannya adalah metode yang diajukan oleh J.A. Brinell pada

tahun 1900. Prosedur untuk mengukur kekerasan Brinell menggunakan

standar ISO 6506. ISO standar 6506-1: 2014 menyatakan bahwa tes dilakukan


23

dengan menerapkan gaya dengan bola indentor pada permukaan tes pada

kondisi tertentu yang bervariasi tergantung pada bahan yang diuji(Barajas,

Vicente, Caja, et al., 2017).

Uji kekerasan Brinell menerapkan pembebanan kekuatan yang

konstan, biasanya 500-3000 kg tergantung material yang akan diuji, dengan

bola baja berdiameter 10 mm ke permukaan spesimen. Setelah itu menentukan

waktu pembebanan untuk material logam yang lunak waktu pembebanan

antara 10-15 detik, untuk logam yang keras waktu pembebanan 30 detik.

Durasi pembebanan diperlukan untuk hasil akhir pada material yang akan

diuji. Hasil akhir didapatkan dengan menghitung diameter bekas cekungan

yang dihasilkan oleh indentor (Gyurko Z., & Borosnyoi A., 2015).

Rumus untuk angka kekerasan tersebut adalah

Angka Kekerasan Brinell (BHN) = 2𝑃

π D ( D−√𝐷2−𝑑2) .................... (1)

Keterangan:

P = Beban yang diberikan pada indentor/gaya penekanan (kg).

D = Diameter indentor (mm).

d = Diameter bekas injakan (mm).

Gambar 2.12 Brinell Area indentor


24

Tabel 2.2 Tabel Koneversi Indentor Karbon dan Baja paduan rendah

Pada saat pengambilan data hasil bagi dari gaya penekan dan kuadrat

diameter indentor (P/D2) dibuat konstan. Pada daerah dengan beban yang

beragam, BHN akan mencapai harga maksimum pada beban menengah. Pada

pengambilan data, jejak yang relatif besar yang dihasilan Brinell memberikan

keuntungan terutama untuk logam yang tidak memiliki keseragaman rata.

Selain itu, pengujian Brinell tidak terpengaruh oleh goresan dan kekerasan

permukaan dibandingkan uji kekerasan yang lain. Kekurangan dari pengujian

Brinell adalah jejak pengukuran Brinell yang relatif besar mengakibatkan

pengujian Brinell tidak dapat digunakan pada benda uji yang berukuran kecil,

atau pada bagian yang kritis terhadap tegangan, di mana lekukan material

yang terjadi dapat mengakibatkan kegagalan dalam pengambilan data

(Failure)(Dieter G.E.,1987: 330).

C. Uji Kekerasan Vickers

Uji kekerasan Vickers merupakan pengujian kekerasan dengan

menggunakan indentor intan berukuran kecil dan mempunyai bentuk geometri

berbentuk piramida. Uji kekerasan Vickers bertujuan untuk menentukan

kekerasan suatu material dalam. Nilai kekerasan Vickers adalah hasil bagi

antara beban tekan statis maksimum dengan luasan bidang penetrator

(Magdalena F.K, & Arif I.S., 2017). Nilai kekerasan dapat dihitung

menggunakan rumus Vickers sebagai berikut:


25

Vickers Hardness Number (VHN) = 2𝑃 𝑆𝑖𝑛 (

𝛩

2)

𝑑2(kg/mm2) .................. (2)

Keterangan:

P = beban panjang digunakan N (kg)

D = panjang diagonal penginjakan penetrator (mm)

Θ = sudut antara permukaan intan (Vickers) = 136˚

Kg = Newton/grafitasi (Satuan)

Gambar 2.13 Vickers area indentor

Sumber: http://pusat-lingkaran.blogspot.com

Kelebihan dari uji kekerasan Vickers adalah tidak merusak material uji

dikarenakan hasil indentasi sangat kecil, dan material uji dapat digunakan

kembali, dapat digunakan pada material yang sangat lunak dengan nilai 5

hingga material yang sangat keras dengan nilai 1500 karena indentor intan

sangat keras, dapat digunakan pada benda uji yang memiliki ketebalan 0,006

inchi. Sedangkan kekurangan uji kekerasan Vickers adalah membutuhkan

waktu yang cukup lama untuk penentuan hasil maupun pembuatan spesimen

dikarenakan spesimen uji harus memiliki permukaan yang rata, bersih,

mengkilap, dan memiliki ketinggian yang sama, uji kekerasan Vickers jarang

dipakai pada pengujian yang bersifat rutin (Nizar B. M., 2018).


http://pusat-lingkaran.blogspot.com/

26

2.1.7.3 Hubungan Konversi Kekerasan

Hasil uji kekerasan dapat dikonversikan dari satu tipe kekerasan

menjadi tipe kekerasan yang lain. Uji kekerasan tidak mendefinisikan sifat-

sifat bahan secara baik dan semua pengujian tidak didasarkan pada tipe

pengukuran yang sama. ASTM, ASM, dan SAE (Society of Automotive

Engineers) telah menyepakati tabel pengubahan antara kekerasan Rockwell,

Brinell, dan Piramida intan, yang dapat diterapkan untuk baja karbon dan baja

paduan yang mengalami perlakuan panas serta hampir semua baja konstruksi

dan baja perkakas pada kondisi-kondisi telah ditempa, dilunakkan,

dinormalisasi, dicelup, dan ditemper. (Dieter G.E.,1987: 337-338)

Penggunaan tabel konversi harus memiliki tingkat ketelitian dan

kehati-hatian tinggi agar memperoleh hasil yang valid. Sebagai contoh

mengenai tingkat kehati-hatian yang diperlukan dalam mempergunakan daftar

konversi (charts) untuk logam-logam lunak, yaitu untuk besi Armco dan

aluminium rol dingin yang masing-masing mempunyai kekerasan Brinell 66;

tetapi dikonversikan pada pengujian Rockwell B diperoleh RB 31 untuk besi

Armco dan RB 7 untuk aluminium rol dingin. Tabel-tabel konversi kekerasan

khusus, untuk Aluminium pengerjaan dingin, tembaga, baja tahan karat 18-8,

terdapat di ASM Metals Handbook. (Dieter G.E.,1987: 337-338) tabel

konversi kekerasan Nikel yang akan digunakan pada penelitian ini tersaji pada

tabel 2.3


27

Tabel 2.3 Tabel Konversi kekerasan Nikel dan High-Nikel Alloy

Sumber :Hardness Testing ASM International, Metals Park OH 1987

ASTM Designation E140‐12b


28

2.1.8 Kepadatan (Densitas)

Mengetahui sifat-sifat fisik suatu logam sangat penting agar dapat

diaplikasikan secara tepat dan benar. Penelitian sifat-sifat ini juga berguna

dalam mempelajari struktur Kristal (terutama bervariasinya sruktur dengan

berubahnya temperature atau komposisi) dan karena sifat-sifat tersebut dapat

memberikan gambaran struktur elektronik logam tersebut. Sifat ini dapat

didefinisikan sebagai berat per satuan volume bahan, dan mengalami kenaikan

dengan bertambahnya bilangan. Berdasarkan pengertian massa jenis yaitu

berat benda persatuan volume benda, maka rumus untuk menghitung massa

jenis adalah:

ρ = 𝑚

𝑣 ............................................... (3)

keterangan:

ρ = masa jenis (g/cm3)

m= massa (g)

v = volume (cm3)

Densitas dapat ditentukan dengan metode kenaikan fluida dalam gelas

ukur tetapi juga dapat menggunakan metode sinar X(Smallman R.E.,1985:

88). Pada penelitian ini uji densitas menggunakan metode kenaikan fluida

yang dapat dilihat dari Gambar 2.14. Densitas dapat dinyatakan sebagai fungsi

dari suhu, yaitu ρ = (f)t.


29

Gambar 2.14 Uji densitas material logam

Sumber: btabenhil.com

2.2 TINJAUAN PUSTAKA

Dwi Wahyuningsih, dkk. (2014) membuat penelitian berjudul

“Optimasi Desain Kolimator Untuk Uji In Vivo Boron Neutron Capture

Therapy (BNCT) Tembus Reaktor Kartini Menggunakan Simulasi MCNP5”.

Penelitian ini mengenai optimasi desain kolimator pada Beam Port tembus

reaktor Kartini menggunakan simulasi Monte Carlo N Particle (MCNP5).

Optimasi desain kolimator digunakan untuk memperoleh fluks neutron yang

disyaratkan oleh International Atomic Energy Agency (IAEA). Metode yang

digunakan dalam penelitian ini merupakan gabungan antara metode shifting

dan metode filtering. Optimasi dengan menvariasikan ketebalan dinding

kolimator, moderator, filter dan perisai gamma. Kolimator hasil simulasi

dapat diaplikasikan untuk in vivo BNCT.

M. Ilma Muslih A. S.T, dkk (2014) dalam penelitiannya yang berjudul

“Perancangan Kolimator Di Beam Port Tembus Reaktor Kartini Untuk Boron

Neutron Capture Therapy”. Penelitian ini meneliti desain kolimator yang

menghasilkan Neutron epitermal untuk keperluan uji in vivo Boron Neutron

Capture Therapy (BNCT) di Reaktor Riset Kartini dengan menggunakan

perangkat lunak Monte Carlo N-Particle (MCNP). Hasil dari penelitian ini

menunjukkan, desain kolimator yang optimal untuk BNCT yaitu: dinding

kolimator dengan bahan Ni setebal 1,5cm dan aperture 2cm, moderator

Gelas ukur Benda uji

Timbangan


30

dengan bahan Al 1350 (99,5%) setebal 15cm, perisai gamma dengan bahan Pb

setebal 1 cm, Boron-Almunium (Boral) setebal 1,5cm.

Novi Tri Nugraheni, dkk (2014). “Uji Kekerasan Material Dengan

Metode Rockwell”. Penelitian ini dilakukan untuk menguji kekerasan material

dengan metode Rockwell di Laboratorium material Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Airlangga. Beberapa material seperti besi, baja,

tembaga dan almunium banyak digunakan sebagai bahan konstruksi bangunan

bertingkat, jalan, jembatan, sekolah dan bangunan lainnya. Oleh karena itu

kekerasan suatu material penting untuk diketahui agar penggunaan material

tersebut tepat dan sesuai. Salah satu cara untuk menentukan kekerasan suatu

material adalah metode Rockwell. Metode ini dilakukan dengan cara

menekankan identer pada permukaan material uji. Skala pada alat akan

menunjukkan tingkat kekerasannya.

Muhammad Ridha dan Darminto (2016). “Analisis Densitas, Porositas,

dan Struktur Mikro Batu Apung Lombok dengan Variasi Lokasi

menggunakan Metode Archimedes dan Software Image-J”. Paper ini

menjelaskan karakterisasi dan analisis densitas, porositas, dan struktur mikro

batu apung Lombok sebagai bahan komposit alam. Batu apung diambil dari

tiga lokasi di Lombok yaitu desa Ijobalit (lokasi I), desa Lendang Nangka

(lokasi II), dan desa Karang Sidemen (lokasi III). Sifat densitas dan porositas

diuji dengan metode Archimedes. Struktur mikro dikarakterisasi dengan SEM

dan hasilnya dianalisis dengan software Image-J untuk mendapatkan nilai

porositas dan ukuran luas penampang pori rata-rata. Lokasi deposit batu apung

mempengaruhi densitas dan porositasnya. Hasil mikrografi SEM

menunjukkan bahwa batu apung Lombok tersusun atas pori-pori yang

terdistribusi merata dengan ukuran berbeda-beda.

Tiga penelitian terdahulu dapat dikelompokkan menjadi dua jenis

penelitian, yaitu meneliti tentang desain kolimator, dan tentang uji kekerasan

material. Penelitian tentang desain kolimator dilakukan oleh Dwi

Wahyuningsih, dkk dan M. Ilma Muslih A. S.T, dkk sedangkan penelitian

tentang uji kekerasan material oleh Novi Tri Nugraheni, dkk.


31

Dwi Wahyuningsih meneliti tentang optimalisasi desain kolimator dengan

menggunakan metode shifting dan metode filtering. Sedangkan M. Ilma

Muslih A. S.T meneliti tentang desain kolimator yang menghasilkan Neutron

epitermal untuk keperluan uji in vivo Boron Neutron Capture Therapy

(BNCT), dengan menggunakan perangkat lunak Monte Carlo N-Particle

(MCNP). Novi Tri Nugraheni menguji tentang uji kekerasan Material untuk

mengetahui hasil kekerasan suatu material yaitu besi, baja, tembaga dan

almunium dengan menggunakan metode Rockwell. Sedangkan penelitian

yang akan penulis lakukan lebih menekankan pada pengujian kekerasan

menggunakan metode Rockwell,menggunakan material nikel murni dan

kolimator berbahan nikel (sesudah dicasting).

Penelitian Mohammad Ridha dan Darminto meneliti tentang densitas,

porositas, dan struktur mikro batu apung Lombok dengan menggunakan

metode Archimedes dan struktur mikro dikarakterisasi dengan SEM dan

hasilnya dianalisis dengan software Image-J. Selain menguji kekerasan

material nikel murni dan kolimator berbahan nikel, penulis juga akan menguji

densitas menggunakan metode Archimedes (uji celup).


32

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Bagan Alur Penelitian

Diagram 3.1 Bagan alur penelitian

Kolimator

Persiapan Benda Uji

Hasil pengujian

Analisis data dan

Pembahasan

Kesimpulan

Logam Nikel

1.Uji Densitas:

Pagi, siang, malam

2. Uji Kekerasan:

Rockwell dan Brinell

kolimator

1.Uji Densitas:

Pagi, siang, malam

2. Uji Kekerasan:

Rockwell

1. Pengujian Densitas

2. Pengujian

kekerasan

1. Pengujian Densitas

2. Pengujian

kekerasan


33

3.2 Persiapan Bahan dan Penelitian

3.2.1 Bahan

a. Spesimen / benda yang akan diuji

Material yang akan diuji pada penelitian ini adalah kolimator

BNCTdan logam Nikel (Ni). Kolimator yang akan diuji pada pengujian ini

terdiri dari 5 buah kolimator generasi 1 dan 5 buah logam Nikel. Material

dasar dari kelima kolimator BNCT tersebut adalah masuk dalam material

Nikel (Ni). Jumlah spesimen untuk masing-masing bahan yang akan

digunakan dalam pengujian sebagai berikut:

1. 5 buah logam nikel sebelum menjadi kolimator

2. Kolimator nomer 3, 6, 8, 10,dan 12.

Dimensi dari setiap spesimen kolimator akan dijelaskan

menggunakan Tabel 3.1

Tabel 3.1 Ukuran Kolimator gen 1

Code

Kolimator

X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7

145 15 15 Ø190 M175x3 Ø160 M175x3

A 139,7 10,7 6,2 178,66 168,16 156,46 171,06

B 137 9,8 11,05 178 167,7 164,7 172

C 144 10,4 15,6 178 166,2 159 169,8

D 151 12,7 14,1 188 169 166,5 188

E 105,7 13,2 173 158,2 158,2 162


34

Keterangan:

A = Kolimator no. 3

B = Kolimator no.6

C = Kolimator no.8

D = Kolimator no.10

E = Kolimator no.12

b. Desain benda uji

Desain dari kolimator yang akan diuji dapat dilihat dari Gambar 3.1 tersaji

sebagai berikut:

(A) ( B )


35

( C )

Gambar 3.1 Desain Kolimator (A) kolimator nomor 3,5,8; (B) kolimator nomor

10; (C) Kolimator nomor 12.

3.2.2 Alat pendukung penelitian

Dalam penelitian ini akan menguji kekerasan dan porositas.

a. Alat yang digunakan dalam penelitian porositas adalah:

1. Gelas

Gelas berfungsi untuk tempat menampung air secara penuh sebelum

nikel dimasukkan kedalamnya, dalam penelitian ini gelas yang digunakan

adalah gelas besi dengan tinggi 11,5 cm diameter 12 cm dan pada bagian

gagangnya dimodifikasi dengan cara menutup menggunakan lakban agar


36

air yang tumpah tidak tertampung di gagang tersebut. Adapun gambar

gelas dapat dilihat pada Gambar 3.2

Gambar 3.2Gelas tempat nikel

2. Baskom

Baskom berfungsi untuk menampung tumpahan air dari gelas besi

yang telah dimasuki nikel. Baskom memiliki tinggi 10 cm diameter

25cm Sebelum dilakukan penelitian baskom dibasahi supaya

mengasumsikan air yang tumpah dan ditimbang memiliki berat yang

sama dengan yang ada didalam baskom sebelum diukur. Gambar

baskom dapat dilihat pada Gambar 3.3

Gambar 3.3 Baskom


37

3. Gelas ukur 1L

Gelas ukur 1L berfungsi sebagai tempat pengukuran air yang tumpah

dari baskom. Gelas ukur memiliki tinggi 17cm diameter 11cm. Adapun

gambar gelas ukur tampak pada Gambar 3.4

Gambar 3.4 Gelas ukur 1L

4. Timbangan elektronik 10kg

Timbangan elektronik berfungsi sebagai pengukur massa air yang

tumpah. Spesifikasi timbangan:

Dilengkapi dengan sensor "strain-gauge" presisi tinggi

Kapasitas 10000g

Ketelitian 0,1/1g

LCD display

Otomatis re-setting 0

Otomatis switch off

Low power indicator

Over load indicator “0-Ld”


38

Gambar 3.5 Timbangan Elektronik

5. Anak timbangan

Anak timbangan berfungsi sebagai validasi timbangan elektronik

sebelum dilakukan penimbangan air. Gambar anak timbangan tampak

pada Gambar 3.6

Gambar 3.6 Anak Timbangan manual


39

6. Benang

Benang berfungsi sebagai penali nikel yang akan diteliti supaya pada

saat pengambilan data nikel dimasukan ke dalam gelas tidak terjadi

lonjakan gelombang air yang berlebih yang mengakibatkan

ketidakvalidan data air.

Gambar 3.7 Benang penali Nikel

7. Gunting

Gunting berfungsi memotong benang setelah nikel telah ditali.

Adapun gambar gunting ditampilkan pada Gambar 3.8

Gambar 3.8 Gunting


40

8. Lakban

Lakban berfungsi untuk memperkuat benang pada nickel supaya tidak

terlepas pada saat pengambilan data berlangsung. Adapun gambar dari

lakban ditampilkan pada Gambar 3.9

Gambar 3.9 Lakban

9. Gerinda

Gerinda berfungsi untuk menghaluskan permukaan nikel sebelum

dilakukan penelitian karena jika nikel masih terdapat tatal akan

mengakibatkan kevalidan data tidak sesuai yang diharapkan. Gambar

gerinda ditampilkan pada Gambar 3.10

Gambar 3.10 Gerinda


41

10. Amplas gerinda P80

Salah satu komponen pada gerinda untuk menggerinda nikel sebelum

pengambilan data. Dalam penelitian ini digunakan Amplas gerinda untuk

material metal P80. Adapun gambar amplas ditunjukkan pada Gambar

3.11

Gambar 3.11 Amplas gerinda P80

11. Thermometer raksa

Thermometer raksa digunakan untuk mengukur suhu air dan udara

pada saat pengambilan data densitas dilakukan sehingga data yang

didapatkan lebih memiliki validasi yang tinggi. Thermometer raksa

ditunjukkan pada Gambar 3.12


42

Gambar 3.12 Termometer air raksa Celcius dan Farenheit

12. Senar Pancing

Senar pancing berfungsi menali kolimator nikel yang akan diteliti

supaya pada saat pengambilan data kolimator nikel dimasukan ke

aquarium berisikan air yang penuh tidak terjadi lonjakan gelombang air

yang berlebih yang mengakibatkan ketidakvalidan data air. Senar

pancing dipilih karena mampu untuk menahan beban kolimator yang

berat beban maksimal dari benang pancing ini adalahh 10 kg. Adapun

gambar benang pancing tersaji pada Gambar 3.13

Gambar 3.13Senar Pancing


43

13. Aquarium

Aquarium berfungsi untuk pengambilan data densitas Kolimator nikel

karena dibutuhkan tempat yang lebih besar untuk ukuran kolimator tersebut, pada

pengujian ini ukuran aquarium yang digunakan panjang 30 cm, lebar 20 cm, dan

tinggi 20 cm. sebelum melakukan penelitian semua bagian dalam aquarium

dibasahi terlebih dahulu diasumsikan air yang keluar dan diukur memilik jumlah

yang sama. Adapun gambar dari aquarium ditunjukan pada Gambar 3.14

Gambar 3.14 Aquarium

14. Bak Plastik

Bak plastik berfungsi untuk menampung tumpahan air dari aquarium

yang telah dimasuki kolimator nikel. Bak air tersebut memiliki tinggi 22

cm diameter 45 cm. Sebelum dilakukan penelitian bak plastik dibasahi

permukaannya terlebih dahulu supaya mengasumsikan air yang tumpah

dan ditimbang memiliki berat yang sama dengan yang ada di dalam bak

plastik tersebut sebelum diukur. Gambar dari bak plastik ditunjukkan

pada Gambar 3.15


44

Gambar 3.15 Bak Plastik

b. Alat yang digunakan dalam penelitian kekerasan adalah:

1. Alat uji kekerasan Rockwell

Alat uji kekerasan Rockwell berfungsi untuk mendapatkan hasil nilai

kekerasan benda uji kolimator, baik logam nikel atau kolimator jadi.

Hasil nilai kekerasan berada pada satuan HRC (Hardness Rockwell

Number).

Gambar 3.16 Alat Uji kekerasan Rockwell


45

2. Alat Uji kekerasan Brinell

Alat uji kekerasan Brinell digunakan untuk mendapatkan hasil

pengujian material Nikel (Ni), mencari nilai kekerasan untuk validasi

hasil nilai Rockwell. Hasil nilai kekerasan berada pada satuan BHN

(Brinell Hardness Number). Adapun gambar dari alat uji Brinell terlihat

pada Gambar 3.17

Gambar 3.17 Alat Uji kekerasan Brinell

3. Mikroskop

Mikroskop digunakan pada saat pengambilan data uji kekerasan

Brinell. Untuk mengamati hasil penetrasi dan mengukur diameter lekukan

hasil pengujian Brinell yang akan menjadi hasil akhir pengukuran. Gambar

dari mikroskop terlihat pada Gambar 3.18


46

Gambar 3.18 Mikroskop Metallurgi

4. Stopwatch

Stopwatch berfungsi untuk mengontrol waktu penahanan saat material

sedang dilakukan pengujian kekerasan Rockwell dan Brinell. Gambar

dari stopwatch terlihat pada Gambar 3.19

Gambar 3.19 Stopwatch


47

5. Dial Caliper

Dial caliper digunakan untuk mengukur diameter dan ketebalan

spesimen kolimator, serta ketebalan logam nikel baik saat pengukuran

awal bahan uji sampai dengan saat pengambilan data. Gambar dial

caliper terlihat pada Gambar 3.20

Gambar 3.20 Dial Kaliper

6. Amplas

Amplas berfungsi untuk meratakan permukaan benda uji, yang

bertujuan untuk medapatkan hasil pengujian Rockwell yang lebih

akurat.Pengamplasan selain untuk meratakan benda uji juga digunakan

untuk membersihkan material pengotor pada permukaan benda uji agar

hasilnya akurat. Amplas yang digunakan P500 dan P1000. Adapun

gambar amplas terlihat pada Gambar 3.21


48

Gambar 3.21 Kertas Amplas

3.3 Pengujian Spesimen

Jenis pengujian yang akan dilakukan pada penelitian ini antara lain,

pengujian densitas, pengujian kekerasan Rockwell dan Brinell. Setiap

data yang didapat dari masing-masing spesimen logam nikel dan

kolimator akan dibandingkan, sehingga akan diperoleh hasil setiap

pengujian. Data yang diperoleh menunjukkan hasil kekerasan dari

material nikel dan kolimator serta porositas padalogam nikel dan

kolimator.

3.3.1 Pengujian Densitas

Cara mendapatkan data pengukuran densitas yaitu dengan cara

mengukur berat nikel untuk mendapatkan massa nikel, kemudian nikel

dimasukan dalam gelas besi yang diisi penuh dengan air sehingga air

yang berada dalam gelas akan meluap ke baskom. Luapan air pada

baskom yang terjatuh dari gelas besi tempat nikel dimasukkan,


49

ditimbang menggunakan timbangan elektronik. Data diperoleh dari

perbandingan antara massa nikel dengan massa air yang tumpah yang

disebut dengan densitas (ρ). Cara yang sama dilakukan untuk mencari

hasil densitas untuk kolimator.

3.3.2 Pengujian Kekerasan Rockwell

Pengujian dalam penelitian ini menggunakan metode uji kekerasan

Rockwell, metode Rockwell digunakan karena pengujian ini relatif

sederhana, dapat mendapatkan hasil dengan cepat tidak memerlukan

mikroskop untuk pengukuran jejak indentor. Pengujian kekerasan

Rockwell ini menggunakan skala B yang biasa diaplikasikan pada

material lunak, indentor yang digunakan bola baja berdiameter 1/16”

inchi dengan beban sebesar 981 N.

3.3.3 Pengujian Kekerasan Brinell

Pengujian kekerasan Brinell dilakukan untuk memvalidasi hasil

dari logam nikel dikarenakan pada saat proses pengambilan data Nikel

yang dilakukan di kampus masih ada hal yang perlu disempurnakan dari

hasil Rockwell sebelumnya. Hasil dari pengujian Brinell selanjutnya

akan dikonversikan ke HRB. Diameter indentor Brinell yang digunakan

berukuran 5 mm dengan beban tekan 750 kg.

3.4 Variasi Penelitian

Penelitian dilaksanakan dengan memvariasikan waktu pengambilan

data penelitian yaitu pagi, siang, dan malam hari. Pelaksanaan


50

pengukuran dilaksanakan di laboratorium kampus, laboratorium Polman

Ceper dan di rumah kontrakan.

3.5 Analisis Data

Penelitian yang dilaksanakan digunakan untuk mengetahui

perbandingan kekerasan dan densitas pada material logam nikel dan

setelah menjadi kolimator. Hasil dapat diidentifikasi dari perubahan nilai

kekerasan dan densitas melalui beberapa proses pengujian. Identifikasi

data perubahan sifat-sifat mekanis tersebut nantinya akan dilakukan

dengan membandingkan antara material logam nikel dan kolimator

nikel. Dengan perbandingan kedua data yang telah ada, akan dianalisa

apakah kolimator yang telah dihasilkan tersebut memenuhi syarat untuk

digunakan pada alat BNCT. Analisa yang dilakukan tidak terlepas dari

sifat atau karakteristik umum yang diperlukan oleh kolimator nikel

tersebut.

3.6 Cara mengolah data

Cara mengolah data densitas, dari data-data yang telah terkumpul

sebanyak 15 data: pagi, siang, dan malam hari dihitung rata-rata dan

standart deviasinya.

Rumus untuk rata-rata sebagai berikut:

ρ ∑

...................................................... (3)

Keterangan:

ρ rerata densitas

ρ densitas

n = banyaknya data


51

Rumus standar deviasi sebagai berikut:

S = √∑ ̅

………………………………….. (4)

Keterangan:

S = Standar deviasi

n = banyaknya data

Untuk menghitung konversi data uji kekerasan Brinell dan

Rockwell menggunakan rumus interpolasi sebagai berikut:

……………………………... (5)

Keterangan:

x = data hasil pengukuran Brinell

x1 = data dalam tabel Brinell sesudah x

x2 = data dalam tabel Brinell sebelum x

y = data konversi Rockwell B

y1 = data dalam tabel Rockwell B sesudah y

y2 = data dalam tabel Rockwell B sebelum y


52

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Data yang diambil pada penelitian ini meliputi data pengujian densitas, data

pengujian kekerasan Rockwell dan Brinell. Selanjutnya, akan dilakukan

perbandingan data antara spesimen logam nikel murni dan kolimator nikel untuk

kemudian dilakukan analisa keterkaitan antara data yang telah diperoleh.

4.1 Data Hasil Uji Densitas

Pengujian densitas terhadap kedua jenis benda uji yaitu logam nikel murni

dan kolimator nikel dilakukan di jln. Gabus 8 nomer 16 Minonartani, Sleman,

Yogyakarta. Pengujian densitas dilakukan pada saat material berupa logam nikel

masih berupa bahan dan berupa kolimator nikel. Pengujian tersebut bertujuan

untuk mengetahui apakah terdapat perubahan densitas material pada saat proses

pembuatan kolimator. Proses pengujian densitas ditunjukkan pada Gambar 4.1

Gambar 4.1 Proses uji densitas pada material logam nikel

4.1.1 Data Pengujian Densitas Material Logam Nikel

Pengukuran masa dan volume material logam nikel menggunakan satuan

gram, tetapi satuan volume dikonversikan ke ml. Pada perhitungan akhir peneliti

menggunakan satuan volume dalam cm3, karena 1 gram air memiliki volume

sebanyak 1 ml = 1000 mm3 = 1 cm3. Pengukuran masa dan volume material


53

logam nikel dilaksanakan pada pagi, siang, dan malam yang hasilnya ditunjukkan

pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Data Pegukuran Berat dan Volume material Nikel yang

dilaksanakanPagi, Siang, dan Malam

No Pagi Siang Malam

m (g) V (ml) m (g) V (ml) m (g) V (ml)

1 1042 123 1036 119 1034 129

2 1041 123 1042 126 1042 121

3 1040 126 1040 116 1041 130

4 1041 125 1042 120 1042 115

5 1043 119 1042 126 1041 117

6 1041 120 1042 115 1040 122

7 1042 120 1041 121 1041 124

8 1041 119 1041 125 1041 117

9 1039 125 1041 115 1040 117

10 1042 123 1042 118 1041 128

11 1041 115 1041 123 1040 126

12 1041 128 1040 123 1041 122

13 1040 115 1041 122 1040 115

14 1042 128 1042 116 1041 120

15 1042 130 1041 124 1040 119

Hasil perhitungan densitas (ρ) material logam nikel yang dilaksanakan pada

pagi, siang, dan malam ditunjukkan pada Tabel 4.2


54

Tabel 4.2 Data Uji Densitas Material Nickel Pagi, Siang, dan Malam

A. Pagi

No m (g) V (ml) ρ ρ-ρ̄ (ρ-ρ̄)²

1 1042 123 8.47 -0.03 0.0010

2 1041 123 8.46 -0.04 0.0016

3 1040 126 8.25 -0.25 0.0624

4 1041 125 8.33 -0.18 0.0309

5 1043 119 8.76 0.26 0.0681

6 1041 120 8.68 0.17 0.0293

7 1042 120 8.68 0.18 0.0323

8 1041 119 8.75 0.24 0.0596

9 1039 125 8.31 -0.19 0.0368

10 1042 123 8.47 -0.03 0.0010

11 1041 115 9.05 0.55 0.3008

12 1041 128 8.13 -0.37 0.1376

13 1040 115 9.04 0.54 0.2913

14 1042 128 8.14 -0.36 0.1318

15 1042 130 8.02 -0.49 0.2385

Jumlah 127.56 jumlah 1.4231

rata-rata 8.50 Standart Deviasi 0.3080

B. Siang


1 1036 119 8.71 0.07 0.0044

2 1042 126 8.27 -0.37 0.1370

3 1040 116 8.97 0.33 0.1060

4 1042 120 8.68 0.04 0.0019

5 1042 126 8.27 -0.37 0.1370

6 1042 115 9.06 0.42 0.1772

7 1041 121 8.60 -0.04 0.0013


55


8 1041 125 8.33 -0.31 0.0973

9 1041 115 9.05 0.41 0.1700

10 1042 118 8.83 0.19 0.0363

11 1041 123 8.46 -0.18 0.0312

12 1040 123 8.46 -0.18 0.0341

13 1041 122 8.53 -0.11 0.0115

14 1042 116 8.98 0.34 0.1175

15 1041 124 8.40 -0.24 0.0599



C. Malam


1 1034 129 8.02 -0.56 0.3169

2 1042 121 8.61 0.03 0.0011

3 1041 130 8.01 -0.57 0.3258

4 1042 115 9.06 0.48 0.2327

5 1041 117 8.90 0.32 0.1018

6 1040 122 8.52 -0.05 0.0029

7 1041 124 8.40 -0.18 0.0336

8 1041 117 8.90 0.32 0.1018

9 1040 117 8.89 0.31 0.0964

10 1041 128 8.13 -0.45 0.1986

11 1040 126 8.25 -0.32 0.1053

12 1041 122 8.53 -0.05 0.0021

13 1040 115 9.04 0.47 0.2163

14 1041 120 8.68 0.10 0.0093

15 1040 119 8.74 0.16 0.0259




56

Keterangan:

data yang hilang setelah dilakukan perhitungan dengan standart deviasi

Hasil perhitungan rata-rata masa jenis pada pagi hari adalah 8,50 g/cm3 dan

standar deviasinya 0,31 sehingga batas ambang masa jenis yang dapat digunakan

adalah data yang terletak antara 8,20 sampai dengan 8,81, sehingga data yang

berada diluar angka tersebut dihilangkan. Hasil perhitungan pada siang hari adalah

8,64 g/cm3 dan standar deviasinya 0,27 sehingga batas ambang masa jenis yang

dapat digunakan adalah 8,37 sampai 8,91, sehingga data yang berada diluar angka

tersebut dihilangkan. Hasil perhitungan pada malam hari adalah 8,58 g/cm3 dan

standar deviasinya 0,34 sehingga ambang masa jenis yang dapat digunakan adalah

data yang terletak antara 8,23 sampai 8,92, sehingga data yang berada diluar

angka tersebut dihilangkan. Setelah penghilangan beberapa data diperoleh data uji

densitas material logam nikel pagi, siang, dan malam seperti pada Tabel 4.3

Tabel 4.3 Data Hasil Uji densitas material Logam Nikel setelah dilakukan

penghilangan data.

A. Pagi


1 1042 123 8.47 -0.03 0.0010

2 1041 123 8.46 -0.04 0.0016

3 1040 126 8.25 -0.25 0.0624

4 1041 125 8.33 -0.18 0.0309

5 1043 119 8.76 0.26 0.0681

6 1041 120 8.68 0.17 0.0293

7 1042 120 8.68 0.18 0.0323

8 1041 119 8.75 0.24 0.0596

9 1039 125 8.31 -0.19 0.0368

10 1042 123 8.47 -0.03 0.0010

jumlah 85.17

rata-rata 8.52


57

Tabel 4.3 Data Hasil Uji densitas material Logam Nikel setelah

dilakukan penghilangan data.

B. Siang


1 1036 119 8.71 0.07 0.0044

2 1042 120 8.68 0.04 0.0019

3 1041 121 8.60 -0.04 0.0013

4 1042 118 8.83 0.19 0.0363

5 1041 123 8.46 -0.18 0.0312

6 1040 123 8.46 -0.18 0.0341

7 1041 122 8.53 -0.11 0.0115

8 1041 124 8.40 -0.24 0.0599

Jumlah 68.67

rata-rata 8.58

C. Malam

No m (g) V (ml) Ρ ρ-ρ̄ (ρ-ρ̄)²

1 1042 121 8.61 0.03 0.0011

2 1041 117 8.90 0.32 0.1018

3 1040 122 8.52 -0.05 0.0029

4 1041 124 8.40 -0.18 0.0336

5 1041 117 8.90 0.32 0.1018

6 1040 117 8.89 0.31 0.0964

7 1040 126 8.25 -0.32 0.1053

8 1041 122 8.53 -0.05 0.0021

9 1041 120 8.68 0.10 0.0093

10 1040 119 8.74 0.16 0.0259

Jumlah 86.42

rata-rata 8.64

Berdasarkan data uji densitas material logam nikel, dari pengujian pagi,

siang, dan malam sebanyak 15 kali pengambilan data didapatkan hasil rata-rata

tertinggi logam nikel adalah 8,64 g/cm3, yang berarti logam nikel tersebut masih


58

dapat dikatakan memiliki densitas yang baik karena menurut teori yang ada

densitas logam nikel adalah 8,9 g/cm3. Hasil dari densitas nikel ini dapat

dibandingkan dengan densitas kolimator nikel yang menjadi fokus utama dalam

penelitian ini.

4.1.2 Data Pengujian Densitas Kolimator Nikel

Setelah hasil uji densitas pada material logam nikel sudah didapatkan, proses

pengujian densitas kembali dilakukan untuk kolimator nikel. Pengujian densitas

dilakukan untuk mengetahui apakah terdapat perubahan nilai densitas pada

kolimator nikel tersebut. Pengambilan data densitas setiap spesimen kolimator

nikel dilakukan pagi, siang, dan malam sebanyak 3 kali. Data uji densitas

kolimator ditunjukkan pada Tabel 4.4

Tabel 4.4 Data Uji Densitas Kolimator Nikelpagi, siang, dan malam.

A. Pagi hari pukul 08.07-10.00 dengan suhu 27˚ C

No kolimator nomor m (g) V (ml) m/V Rata-rata (g/cm3)

1

12

3259 323 10.09

8.61 2 3259 398 8.19

3 3260 431 7.56

4

3

5813 694 8.38

8.59 5 5812 662 8.78

6 5812 674 8.62

7

8

5422 677 8.01

8.21 8 5421 650 8.34

9 5422 654 8.29

10

6

5820 670 8.69

8.31 11 5819 722 8.06

12 5820 711 8.19

13

10

9293 1089 8.53

8.67 14 9293 1088 8.54

15 9294 1041 8.93

Rata-rata total 8.48


59

B. Siang hari pukul 14.30-16.00 dengan suhu 28˚ C


1

12

3260 429 7.60

8.38 2 3259 367 8.88

3 3260 376 8.67

4

3

5812 695 8.36

8.15 5 5811 727 7.99

6 5811 717 8.10

7

8

5421 667 8.13

8.17 8 5420 656 8.26

9 5421 668 8.12

10

6

5819 646 9.01

8.71 11 5819 686 8.48

12 5821 674 8.64

13

10

9293 1128 8.24

8.26 14 9293 1104 8.42

15 9291 1145 8.11


C. Malam hari pukul 20.10-02.30 dengan suhu 26,5˚ C


1

12

3260 407 8.01

8.30 2 3261 370 8.81

3 3260 403 8.09

4

3

5813 696 8.35

8.53 5 5814 718 8.10

6 5815 637 9.13

7

8

5428 637 8.52

8.65 8 5425 591 9.18

9 5425 658 8.24

10

6

5820 692 8.41

8.71 11 5820 680 8.56

12 5820 636 9.15


60


13

10

9293 1054 8.82

8.95 14 9292 1015 915

15 9295 1046 8.89


Data pengujian densitas pada kolimator nikel yang diambil pada pagi, siang,

dan malam hari menunjukkan hasil tertinggi rata-rata yang didapat adalah 8,63

g/cm3. Hasil tersebut menunjukkan adanya penurunan densitas yang terjadi pada

kolimator nikel tersebut jika dibandingkan dengan hasil dari densitas logam nikel

murni yaitu 8,64 g/cm3. Hal ini menunjukkan adanya penurunan kualitas densitas

hasil kolimator yang dapat terjadi karena pada saat proses pembuatan kolimator

tersebut terdapat material-material pengotor yang masuk ke dalam proses tersebut.

Secara teori semakin lama putaran proses Centrifugal casting yang dilakukan

maka semakin rapat pula densitas material tersebut. Jika ditilik dari standar

densitas material nikel maka hasil penelitian densitas kolimator nikel ini masih

dianggap layak, walaupun masih terdapat porositas pada kolimator tersebut.Teori

diatas yang akan menjadi dasar pada pengujian kekerasan Brinell dan Rockwell.

Dari tabel data uji densitas kolimator dapat dibuat suatu fungsi antara suhu

dan densitas. Data uji densitas dengan suhu ditunjukkan pada Tabel 4.5

Tabel 4.5 Data Hubungan Antara Suhu dan Densitas

No. Suhu (˚C) Densitas kolimator (g/cm3)

1 26,5 8,63

2 27 8,48

3 28 8,33


61

Grafik 4.1 Fungsi Densitas terhadap Suhu

Fungsi densitas terhadap waktu berupa fungsi linear. Suhu ruang berpengaruh

terhadap densitas kolimator nikel. Pada grafik di atas terlihat bahwa jika suhu

semakin rendah maka densitas kolimator nikel semakin besar.

4.2 Data Hasil Uji kekerasan

Pengujian kekerasan pada penelitian ini dilakukan menggunakan dua alat uji

kekerasan yaitu Brinell dan Rockwell. Pengujian kekerasan Brinell dilakukan

dengan ketentuan sebagai berikut:

Skala pengujian : BHN

Jenis indentor : Diameter 5 mm

Beban penekanan : 750 kg

Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali pada logam nikel murni dengan

penentuan titik uji secara acak pada permukaan.

Hasil dari uji kekerasan Brinell nikel nanti akan dikonversikan ke

dalam perhitungan hasil Rockwell.

Proses pengujian kekerasan Brinell ditunjukkan pada Gambar 4.2

8.3

8.35

8.4

8.45

8.5

8.55

8.6

8.65

26 26.5 27 27.5 28 28.5

De

nsi

tas

kolim

ato

r

Suhu (˚C)

Densitas kolimator(g/cm3)

Linear (Densitaskolimator (g/cm3))


62

Gambar 4.2Proses Pengujian Uji Kekerasan Brinell

Pengujian kekerasan Rockwell pada kelima kolimator nikel dilakukan di

POLMAN Ceper, pengujian kekerasan Rockwell dilakukan dengan ketentuan

sebagai berikut:

Skala pengujian : B (HRB)

Jenis Indentor : Bola, diameter 1/16”

Beban Penekanan : 981 N

Pengujian dilakukan masing-masing sebanyak 5 kali pada setiap

spesimen dengan penentuan titik uji acak.

Proses pengujian kekerasan menggunakan alat uji Rockwell ditunjukkan pada

Gambar 4.3


63

Gambar 4.3 Proses Pengujian Uji Kekerasan Rockwell Dengan Indentor Bola

4.2.1 Pengujian Kekerasan Logam Nikel

Data hasil uji kekerasan logam nikel sebelum menjadi kolimator nikel

disajikan pada Tabel 4.6 dan 4.7

Tabel 4.6 Data Pengujian Kekerasan Rockwell Spesimen Logam Nikel

No Nikel Titik 1

(HRC)

Titik 2

(HRC)

Titik 3

(HRC)

Titik 4

(HRC)

Titik 5

(HRC)

1 10,91 14,06 10,75 14,32 12,67

2 9,15 13,08 11,53 8,01 10,34

3 11,06 16,86 11,74 12,98 11,06

4 11,53 9,72 14,37 13,81 13,96

5 11,11 12,67 16,65 13,08 15,31

Tabel 4.7Data Pengujian Kekerasan Brinell Spesimen Logam Nikel

No Jejak Indentor (mm) BHN Konversi ke Rockwell

1 2,3 168,53 86,13

2 2,3 168,53 86,13

3 2,3 168,53 86,13


64

Data hasil pengujian Brinell pada logam nikel menunjukkan hasil 168,53

BHN dan dikonversikan ke Rockwell hardness number dikarenakan data yang

diambil menggunakan pengujian Rockwell masih dianggap terdapat kesalahan

sehingga diputuskan untuk menggunakan pengujian Brinell untuk memvalidasi

hasil yang ada. Untuk kekerasan Rockwell yang didapat menunjukkan hasil data

86,13 HRB. Dengan menggunakan rumus interpolasi, hasil nikel ini masih

dianggap memenuhi syarat untuk material kolimator yang akan digunakan. Sesuai

dengan tabel konversi yang ada menggunakan sumber ASTM.

4.2.2 Pengujian Kekerasan Kolimator Nikel

Data pengujian kekerasan kolimator nikel disajikan pada Tabel 4.8

Tabel 4.8 Data Pengujian kekerasan Kolimator Nikel.

SAMPEL KEKERASAN (HRB) Rata-rata

HRB

Konversi

HB

A 54,3 54,5 54,7 54,7 54,5 54,54 100,81

B 64,7 64,7 65,0 64,8 65,0 64,84 115,68

C 52,0 52,0 52,3 52,2 52,3 52,16 98,16

D 90,8 90,8 90,9 91,1 91,0 90,92 188,6

E 44,8 45,1 45,0 44,8 44,9 44,92 89,92

Rerata 61,48 118,63

Keterangan sampel: A: kolimator 3

B: Kolimator 6

C: Kolimator 8

D: Kolimator 10

E: Kolimator 12

Pada pengujian kekerasan Rockwell kolimator nomor 3 didapatkan hasil

54,54 HRB, kolimator nomor 6 didapatkan hasil 64,84 HRB, kolimator nomor 8

didapatkan hasil 52,16, kolimator nomor 10 didapatkan hasil 90,92, dan kolimator

nomor 12 didapatkan hasil 44,92. Pada hasil ini diketahui bahwa hasil kolimator


65

nomor 3, 6, 8, dan 12 masih berada di bawah hasil pengukuran kekerasan logam

nikel. Hal ini berarti bahwa pada proses Centrifugal casting rpm yang digunakan

masih dirasa kurang memenuhi standart yang ditetapkan yaitu 2200 rpm, dan pada

kolimator nomor 10 hasil kekerasan yang didapatkan berada diatas hasil uji

kekerasan nikel murni hal ini dapat disimpulkan bahwa pada saat proses

Centrifugal casting putaran rpm yang digunakan sudah memenuhi standart yang

ditetapkan. Dari hasil kekerasannya maka kolimator nomor 10 layak untuk

digunakan ke proses selanjutnya.

Data hasil pengujian Rockwell pada kolimator nikel dari ke lima kolimator

diperoleh rerata 61,48 HRB. Hasil tersebut menunjukkan adanya penurunan

kekerasan yang terjadi pada kolimator nikel jika dibandingkan dengan hasil

kekerasan logam nikel murni yaitu 86,13 HRB.

4.2.3 Perbandingan kekerasan Logam nikel dan Kolimator Nikel

Data hasil pengujian kekerasan Rockwell pada logam nikel sebelum proses

Centrifugal casting adalah 86,13 HRB dan rerata hasil uji kekerasan kolimator

setelah proses Centrifugal casting pada uji kekerasan Rockwell adalah 61,48

HRB. Porses Centrifugal casting berpengaruh terhadap hasil kekerasan kolimator

nikel.

Data pengujian kekerasan Rockwell terhadap kolimator nikel setelah proses

Centrifugal casting menunjukkan hasil rata-rata mengalami penurunan

dibandingkan dengan logam nikel murni sebelum proses Centrifugal Casting. Hal

ini nampak pada kolimator A, B, C, dan E sementara kekerasan kolimator D

berada diatas kekerasan logam nikel sebelum proses Centrifugal casting dengan

angka rata-rata sebesar 90,92 HRB.

Proses Rolling material logam nikel yang digunakan untuk bahan

kolimator mempengaruhi kekerasan dari kolimator tersebut, karena pada saat

proses rolling material logam nikel akan mengalami strain hardening pada plat

material logam. Saat tahap Centrifugal casting kekerasan dari kolimator akan

turun dibandingkan dengan kekerasan logam nikelkarena material logam nikel

kekerasannya kembali merata atau seperti semula.


66

Penurunan hasiluji kekerasan dapat terjadi karena putaran dari proses

Centrifugal casting masih dianggap kurang memenuhi standar yang

mengakibatkan terdapat udara yang terperangkap pada kolimator tersebut. Selain

faktor diatas penurunan densitas juga dapat terjadi dikarenakan proses

pendinginan pada saat proses Centrifugal casting berlangsung secara cepat.

Karena semakin lama putaran yang dilakukan maka semakin rapat pula material

yang dihasilkan sehingga akan semakin sempurna nilai kekerasan yang dihasilkan.


66

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan pengambilan data dan analisa data yang telah dilakukan, dapat

disimpulkan sebagai berikut:

1. Hasil uji densitas material logam nikel sebelum proses Centrifugal casting

pada penelitian ini adalah 8,64 g/cm3 untuk rata-rata tertinggi, sedang hasil

uji densitas kolimator setelah proses Centrifugal casting didapat hasil rata-

rata tertinggi adalah 8,63 g/cm3. Hal ini berarti proses dari Centrifugal

casting tidak berpengaruh signifikan terhadap densitas kolimator. Hasil

tersebut masih dianggap layak karena mendekati densitas logam nikel

dalam literatur sebesar 8,9 g/cm3.

2. Proses Centrifugal casting yang dilakukan pada material logam nikel

menyebabkan penurunan kekerasan kolimator. Data hasil pengujian

kekerasan Rockwell pada logam nikel sebelum proses Centrifugal casting

adalah 86,13 HRB dan rerata hasil uji kekerasan kolimator setelah proses

Centrifugal casting pada uji kekerasan Rockwell adalah 61,48 HRB.

Porses Centrifugal casting berpengaruh terhadap hasil kekerasan

kolimator nikel.

5.2 Saran

Berdasarkan hasil dari penelitian yang telah dilakukan, beberapa hal saran

yang penulis dapat sampaikan adalah:

1. Dikarenakan Uji kekerasan Rockwell di kampus masih terdapat

keterbatasan ukuran pada benda uji maka disarankan untuk pengambilan

data dilakukan di luar kampus.

2. Mempersiapkan alat dan bahan pengujian sebelum tanggal pengujian

dilakukan supaya tidak terjadi kesalah waktu pengambilan data.

3. Dalam pengujian densitas lebih memperhatikan lagi alat uji yang akan

digunakan supaya hasil yang didapat lebih baik saat pengambilan data.


67

4. Kekerasan pada kolimator A, B, C, dan E perlu ditingkatkan agar kualitas

kolimator lebih sempurna sehingga penggunaanya lebih efisien dan efektif.


68

DAFTAR PUSTAKA

Alobaidi W.M., Alkuam E.A., Al-Rizzo H.M., et al. (2015). Applications of

Ultrasonic Techniques in Oil and Gas Pipeline Industries: A Review. American

Journal of Operations Research , 274-287.

Amstead B.H., Ostwald P.F., Begeman M.L., et al., 1979, Teknologi Mekanik

jil.1, terj. Sriati D., Erlangga, Jakarta, hal. 321.

ASTM International. (2015). An American national standart. United States:

ASTM International.

Barajas C., Vicente J. d., Caja, J., P., M., et al. (2017). Considerations to the

hardness Brinell measurement using optical equipment. ScienceDirect , 550-557.

Bezza A., Destuynder P., Fabre C., et al. (2018). Energy methods for non-

destructive testing in a two dimensional damaged structure. Applied Mathematical

Modelling , 1-35.

Chabane K., Harzallah S., & Chabaat M. (2016). 3D Eddy Cureent Testing by

FEM for detection of crack's in materials. Key Engineering Materials , 349-353.

Diana Sarmatia, et al., Measuring cancer in Indigenous populations. Annals of

Epidemiology (2018), doi: 10.1016/j.annepidem.2018.02.005.

Dieter G.E. (1987), Metalurgi Mekanik, terj. Sriati D., Erlangga, Jakarta, hal. 330.

Dobmann G. (2001). NDT for Stress Measurements in. Encyclopedia of

Materials: Science and Technology , 1-5.

Dwivedi S. K., Vishwakarma M., & Soni A. (2017). Advances and Researches on

Non Destructive Testing: A Review. ICMPC 2017 , 3690-3698.

Endramawan T., & Sifa A. (2017). Non Destructive Test Dye Penetrant and

Ultrasonic on. Materials Science and Engineering , 1-9.

Fantidis, J. G., & Nicolaou, G. (2018). Optimization of Beam Shaping Assembly

design for Boron Neutron Capture Therapy based on a transportable proton

accelerator. Alexandria Engineering Journal , 2333-2342.

Fantidis J. G., & Nicolaou G. (2017). Optimization of Beam Shaping Assembly

design of Boron Neutron Capture Therapy based on a transportable proton

accelerator. e CC BY-NC-ND .

Fitriatuzzakiyyah N., Sinuraya R. K., & Puspitasari I. M. (2017). Terapi Kanker

dengan Radiasi: Konsep Dasar Radioterapi dan Perkembangannya di Indonesia.

Jurnal Farmasi Klinik Indonesia , 311-320.


69

Gyurko Z., & Borosnyoi A. (2015). Brinell-hardness testing and discrete element

modeling of hardened concrete. Journal of Silicate Based and Composite

Materials , 8-11.

Ihfadni N., Darmawan, Diana, et al. (2014). Uji Kekerasan Material Dengan

Metode Rockwell. Laboratorium Fisika Material, 1-6.

(https://docplayer.info/36509161-Uji-kekerasan-material-dengan-metode-

rockwell.html).

Iqbal M., Patel S., & Vidyarthee G. (2014). Simulation of Casting and Its

Validation by Experiments. International Journal of Engineering Science &

Research , 555-565.

Itoh T., Tamura K., Ueda H., et al. (2018). Design and synthesis of boron

containing monosaccharides by the hydroboration of D-glucal for use in boron

neutron capture therapy (BNCT). Bioorganic & Medicinal Chemistry , 5922-

5933.

Jacob G. Fantidis and G. Nicolaou. Optimization of Beam Shaping Assembly

design for Boron Neutron Capture Therapy based on a transportable proton

accelerator. (2017). e CC BY-NC-ND, license

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

Johnson T., Fletcher S., Baker W., et al. (2019). How and why we need to capture

tacit knowledge in manufacturing: Case. Applied Ergonomics , 1-9.

Kakugawa, Shigeru, Nishimizu, et al. (2018). Eddy-Current Testing Method And

Eddy-Current Testing Device. US Patent & Trademark Office , 1-13.

Kasesaz Y., Bavamegin E., Golshanian M., et al. (2017). BNCT project at Tehran

Research Reactor: Current and prospective. Progress in Nuclear Energy , 107-

115.

Kendarnath G., Phani K., Sahu R.K., et al. (2017). Fatigue Surface crack detection

by using flourescent dye penetrant test technique on Welded engineering service

components. International Research Journal of Engineering and Technology

(IRJET) , 2703-2707.

Kim K.-S., Kim S.-H., Jeong Y., et al. (2019). Alloys And Compounds. Korea:

ELSEVIER.

Kinney, Anthony C., MS. Lukas, et al. (2018). Magnetic Particle Inspection Tool

With 3D Printed Magnets . US Patent & Trademark Office , 1.

Low S. R. (2001). Rockwell Hardness Measurement of Metallic Materials.

Washington: NIST.

Low S., & Machado R.R. (2018). Technique to reduce bending issues in Rockwell

B scale. Journal of Physics: Conference Series , 1-4.


https://docplayer.info/36509161-Uji-kekerasan-material-dengan-metode-rockwell.html

https://docplayer.info/36509161-Uji-kekerasan-material-dengan-metode-rockwell.html

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

70

Magdalena F.K., & Arif I.S. (2017). Studi Uji Kekerasan Rockwell Superficial vs

Micro Vickers. Jurnal Teknologi Proses dan Inovasi Industri, Vol.2, No.2, 85-89.

Malhotra V., & Kumar Y. (2016). Study of Process Parameters of Gravity Die

Casting Defects. International Journal of Mechanical Engineering and

Technology (IJMET) , 208-211.

Mujiyono, Suharto, Fajar N., et al. (2018). Manufacture of Nickel Collimator for

BNCT: Smelting of Nickel Using Electrical Arc Furnace and Centrifugal Casting

Preparation. Indonesian Journal of Physics and Nuclear Applications , 21.

Muslih A. M., Yohanes S., & Andang W. (2014). Perancangan Kolimator Di

Beam Port Tembus Reaktor Kartini Untuk Boron Neutron Cpature Therapy.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah , 163-178.

Nizar B.M. (2018). Pengaruh Variasi Beban Indentor Vickers Hardness Tester

Terhadap Hasil Uji Kekerasan Material Aluminium dan Besi Cor. Jurnal MER-C

No.10 Vol. 1, 1-5.

Nurhadiyanto D., & Ristadi F. A. (2017). The Characteristics of Alumunium

Casting Product Using Centrifugal Casting Machine. Advances in Social Science ,

153-158.

Nugraheni N. T., Kusuma K. N., Sari R. Y., Sugiharto A., Janah R., Nisa K., et al.

(n.d.). (2014). Uji Kekerasan Material Dengan Metode Rockwell. Fisika

Eksperimental Lanjut (Metode Rockwell) , 1-8.

Pancatatva H.G., & Sriyono. (2016). Uji Mekanik Material Struktur Aluminium

Tangki Reaktor untuk Menentukan Keandalan Operasionalnya. Seminar Nasional

TEKNOKA_FT UHAMKA, 149-161.

Prasad K. S., & Kavya M. L. (2017). Critical Review on Design of Rolling

Process. Journal of Mechanical Engineering and Technology , 43-58.

Ridha M., & Darminto. (2016). Analisis Densitas, Porositas, dan Struktur Mikro

Batu Apung Lombok dengan Variasi Lokasi menggunakan Metode Archimedes

dan Software Image-J. Jurnal FISIKA DAN APLIKASINYA , 124-130.

Singh R., & Singh S. (2016). Materials Science and Materials Engineering.

Oxford: ELSEVIER. Rosenberg, S. J. (1968). Nickel and Its Alloys. Wasington D.C.: Institute For

Material Reasearch National Bureau of Standards Washington D.C.

Singh M., & Singh A. K. (2019). Performance investigation of magnetorhelogical

finishing cold rolling process. Journal of Manufacturing Processes , 315-329.


71

Singh R. (2016). Applied Welding Engineering. Elsevier.

singh R., Singh S., & Hashmi M. S. (2016). Materials Science and Materials

Engineering. Oxford: ELSEVIER.

Singh S., & Rupinder S. (2015). Precision investment casting: A state. Institution

of Mechanical Engineers , 1-22.

Smallman R.E. (1985), Metalurgi Fisik Modern, terj. Sriati D., et al., Gramedia

Pustaka Utama, Jakarta, hal. 88.

Smith R.A. (2015). Non-Destructive Testing (NDT) – Guidance Document: An

Introduction to NDT Common Methods. United Kingdom: BINDT.

Si-Yong Qin, et al., Combinational strategy for high-performance

cancerchemotherapy. JBMT 18613, 10.1016/j.biomaterials.2018.04.027

Tiedemann R., Fischer M., Busse M., et al. (2018). Integrating Sensors in

Castings made of aluminum-new approach for direct sensor integration in gravity

die casting. 4th International Conference on System-Integrated Intelligence , 179-

184.

Wahyuningsih D., Kusminarto, & Sardjono Y. (2014). Optimasi Desain

Kolimator Untuk Uji In Vivo Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) Pada

Beam Port Tembus Reaktor Kartini Menggunakan Simulasi MCNP5. Penelitian

Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir 2014 , 148-155.

Widarto, Trikasjono T., & Akbar F. (2016). Radiation Safety Analysis Of Neutron

Colimator Based On Nickel Material For Piercing Radial Beamport Utilization Of

Kartini Research Reactor. Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia , 148-160.

Williams S., Ebhota, Karun A. S., et al. (2016). Centrifugal casting technique

baseline Knowledge, applications, and processing parameters: overview.

International Journal of Materials Research (formerly Zeitschrift fuer

Metallkunde) , 1-10.

Xu Y., Huang K., Zhu Z., et al. (2019). Surface & Coatings Technology. China :

ELSEVIER.

Yuniarti S., Sardjono Y., & Bilalodin. (2016). Design Collimator and Dosimetry

of in Vitro and in Vivo Test Using MCNP-X Code. Indonesian Journal of Physics

and Nuclear Applications , 14-19.


72

LAMPIRAN

Lampiran 1. Pengujian Kekerasan Rockwell Kolimator Nikel


73

FOTO-FOTO KEGIATAN

PENGAMBILAN DATA NIKEL MURNI DAN KOLIMATOR NIKEL

PENGAMBILAN DATA DENSITAS NIKEL

PELEPASAN KOLIMATOR UNTUK PENGAMBILAN DATA

PROSES FACEING MATERIAL NIKEL


74

PENGAMBILAN DATA ROCKWELL PADA KOLIMATOR NIKEL


uji densitas dan kekerasan pada kolimator nikel untuk aplikasi bnct tugas … · 2019. 8. 5. ·...

Documents