BAB IPENDAHULUAN

1.1 Teori Dasar Pengujian Bahan1.1.1 Pengujian BahanPengujian bahan adalah pengujian suatu material untuk mengetahui sifat mekanik, cacat, dan lain-lain suatu material. Dalam pengujian bahan ini ada 2 macam jika ditinjau berdasarkan sifat dari pengujian tersebut, yaitu :a. Pengujian DestruktifPengujian destruktif adalah pengujian suatu material, tapi hasil akhirnya akan menyebabkan cacat atau rusak. Pengujian ini dilakukan dengan cara merusak benda uji dengan cara pembebanan atau penekanan sampai benda uji tersebut rusak, dari pengujian ini akan diperoleh sifat mekanik bahan. Pengujian destruktif terdiri dari : 1. Pengujian KekerasanPengujian kekerasan adalah pengujian suatu material dengan mengukur ketahanan suatu material terhadap deformasi plastis. Nilai kekerasan adalah ketahanan suatu material terhadap penetrasi. Pengujian kekerasan dibagi menjadi 3 cara, yaitu : a. Pengujian kekerasan dengan cara penekananPengujian ini merupakan pengujian kekerasan terhadap bahan (logam) dimana dalam menentukan kekerasannya dilakukan dengan menganalisis indentasi pada benda uji sebagai reaksi pembebanan tekan. Pengujian ini sendiri dibagi menjadi tiga metode sesuai dengan indentor yang digunakannya. jenis-jenis pengujiannya adalah :1. Metode BrinellPengujian kekerasan dengan metode Brinell bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut.

Gambar : Brinel test indentorSumber : Anonymous

2. Metode VickersPengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam yaitu daya tahan material terhadap indentor intan yang cukup kecil dan mempunyai bentuk geometri berbentuk piramida.

Gambar : Vickers test indentorSumber : Anonymous

3. Metode RockwellPengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap indentor berupa kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut.

Gambar : Rockwell test indentorSumber : Anonymous

b. Pengujian kekerasan dengan cara goresanPengujian ini merupakan pengujian kekerasan terhadap benda (logam) dimana menentukan kekerasannya dengan mencari kesebandingan bahan yang dijadikan standar. Pengujian ini menggunakan metode Mohs.

Gambar : Moh's Indentor kitSumber : Anonymous

Tabel : Kekuatan material standart Moh's

Sumber : Anonymous

c. Pengujian kekerasan dengan cara dinamikPengujian ini merupakan pengujian kekerasan yang dilakukan dengan cara mengukur tinggi pantulan dari bola baja atau hammer intan yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu. Skeleroskop shore (shore sceleroscope) merupakan contoh paling umum dari suatu alat uji kekerasan dinamik.

Gambar : Hammer testSumber : Anonymous

2. Pengujian TarikPengujian tarik adalah pengujian suatu material dengan cara memberikan beban gaya yang berlawanan arah dalam satu garis lurus. Pengujian ini digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat.

Gambar : Pengujian tarikSumber : Anonymous

3. Pengujian ImpactPengujian impact adalah pengujian suatu material untuk mengetahui kekuatan impactnya. Kekuatan impact adalah kekuatan suatu material untuk menahan beban dinamik yang diberikan secara mendadak yang menyebabkan patah atau rusak. Ada 2 metode dalam pengujian ini, yaitu charpy dan izod.

Gambar : Uji impactSumber : Anonymous

4. Pengujian StrukturPengujian struktur adalah pengujian yang digunakan untuk melihat struktur logam. Prosesnya adalah material dipotong dan dikikis pada permukaannnya hingga halus, kemudian dilakukan analisa visual secara makroskopis dan juga secara mikroskopis. Dalam pengujian mikroskopik, spesimen diamati secara khusus menggunakan mikrsokop metalurgi untuk mengetahui struktur spesimen dan juga rasio dari tiap tiap komponen dalam spesimen.

Gambar : Mikroskop uji strukturSumber : Anonymousb. Pengujian Non-DestruktifPengujian non-destruktif adalah salah satu teknik pengujian material tanpa merusak benda ujinya. Pengujian bertujuan untuk mendeteksi secara dini timbulnya crack atau flaw pada material secara dini. Dari tipe keberadaan crack pada material uji dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu inside crack dan surface crack. Pengujian non-destruktif antara lain adalah :1. Pengujian VisualMetode ini bertujuan untuk menemukan cacat atau retak serta melihat korosi pada permukaan. Digunakan alat bantu optikal untuk dapat melihat cacat atau retakan pada permukaan secara jelas.

Gambar : Uji visualSumber : Anonymous

2. Pengujian Cairan PenetranMetode ini digunakan untuk menemukan cacat permukaan terbuka dari permukaan solid, baik logam maupun non logam. Metode ini menggunakan 3 jenis cairan untuk melihat cacat pada permukaan, yaitu penetrant, cleaner, dan developer. Proses pengujian ini adalah :1. Pembersihan permukaan.2. Penetration, pada tahap ini diberikan cairan penetran pada permukaan benda kerja yang diperiksa, kemudian ditunggu beberapa saat, sehingga cairan dapat masuk ke dalam celah retakan.3. Cleaning, yaitu pembersihan cairan penetran, pembersihan tidak boleh berlebihan, karena dapat menyebabkan penetrant yang meresap akan terbilas semua.4. Development, yaitu pemberian developer pada permukaan yang telah bersih, cairan developer akan menyerap cairan penetran kembali ke permukaan.5.Inspection, setelah penyemprotan cairan developer, maka cacat pada permukaan akan tampak.6.Pembersihan akhir.

Gambar : Uji cairan penetranSumber : Anonymous

4. Pengujian Partikel MagnetPengujian partikel magnet yaitu pengujian yang dilakukan untuk mengetahui cacat permukaan dan permukaan bawah suatu komponen dari bahan feromagnetik. Dengan menggunakan prinsip memagnetisasi bahan yang akan diuji yaitu dengan cara mengalirkan arus listrik dalam bahan yang diuji tersebut. Adanya cacat yang tegak lurus arah medan magnet akan menyebabkan kebocoran medan magnet. Kebocoran ini menandakan adanya cacat pada material. Caranya adalah dengan menaburkan partikel magnetic di permukaan. Partikel-partikel tersebut akan berkumpul pada daerah kebocoran medan magnet atau arah medan magnet akan berbelok sehingga terjadi kebocoran fluks magnetik. Bocoran fluks magnetik akan menarik butir-butir feromagnetik di permukaan sehingga lokasi cacat dapat ditemukan.

Gambar : Uji partikel magnetSumber : Anonymous

5. Pengujian RadiografiPada pengujian ini diletakkan film dibelakang objek, kemudian objek akan disinari sinar laser x atau sinar gamma. Apabila pada objek terdapat cacat, maka akan terjadi variasi intensitas pada film. Hasil film inilah yang akan menunjukkan kecacatan yang ada pada spesimen.

Gambar : Uji radiografiSumber : Anonymous6. Pengujian Eddy CurrentMetode ini memanfaatkan prinsip elektromagnetik dimana arus yang dialirkan pada kumparan akan menghasilkan gaya elektromagnetis yang dikenakan pada benda uji, hingga terbentuk arus eddy. Arus ini menandakan adanya induksi magnet pada logam dan bila terdapat cacat besarnya impedansi yang diukur sensor arus eddy akan berubah. Metode ini hanya dapat diterapkan pada logam saja.

Gambar : Uji eddy currentSumber : Anonymous

6. Pengujian UltrasonikPada pengujian ini gelombang suara dirambatkan pada spesimen uji dan sinyal yang ditransmisikan atau dipantulkan akan diamati. Gelombang suara akan terganggu jika terdapat retakan atau delaminasi pada material. Gelombang ini akan dibangkitkan transducer piezoelectric dan akan diterima kembali untuk dikonversikan menuju energi listrik kembali.

Gambar : Uji ultrasonikSumber : Anonymous

1.1.2 Sifat Mekanik LogamSifat mekanik logam adalah sifat yang menyatakan kemampuan suatu logam untuk menerima beban atau gaya tanpa mengalami kerusakan. Sifat mekanik logam merupakan salah satu sifat terpenting dari logam. Selain itu sifat mekanik juga digunakan untuk membandingkan pilihan bahan dengan kebutuhan dari peralatan.Sifat sifat mekanik logam antara lain :1. Kekuatan (strength)Yaitu kemampuan bahan untuk menerima gaya berupa tegangan tanpa mengalami patahan pada bahan.2. Kekerasan (hardness)Yaitu kemampuan material logam menerima gaya berupa penetrasi, indentasi, serta pengikisan atau penggoresan.3. Kekakuan (stiffness)Yaitu kemampuan suatu bahan menerima beban tegangan tanpa menyebabkan perubahan bentuk / defleksi. 4. Ketangguhan (toughtness)Yaitu sifat yang menyatakan kemampuan bahan untuk menyerap sejumlah energi tanpa menyebabkan kerusakan.5. Elastisitas (elasticity)Yaitu kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa mengakibatkan perubahan bentuk permanen setelah beban atau tegangan dihilangkan.6. Plastisitas (plasticity)Yaitu kemampuan suatu bahan untuk mengalami sejumlah deformasi permanen tanpa mengalami kerusakan dimensi.7. Kelelahan (fatigue)Yaitu kecenderungan logam untuk patah jika menerima tegangan atau beban secara berulang-ulang.8. Keuletan (ductility)Yaitu kemampuan suatu material untuk diregang atau ditekuk secara permanen tanpa mengakibatkan pecah atau patah.9. Kegetasan (brittleness)Yaitu sifat kerapuhan pada material, yang berarti material tersebut pecah dengan sedikit pergeseran permanen.10. Mulur (creep) Yaitu kecenderungan suatu logam untuk mengalami deformasi plastis apabila diberikan gaya dalam jangka waktu tertentu.11. Keausan Yaitu hilangnya sejumlah lapisan permukaan material karena adanya gesekan antara permukaan dengan benda lain.

Dalam sifat mekanik terdapat beberapa macam pembebanan, yaitu :1. Pembebanan statik, yaitu pembebanan yang sifatnya statik atau besarnya tetap dari waktu ke waktu.2. Pembebanan dinamik, yaitu pembebanan yang besarnya beban dapat berubah-ubah atau bisa disebut dinamis.Ada beberapa faktor yang mempengaruhi sifat mekanik logam, diantaranya adalah :1. Kadar karbonSemakin tinggi kadar karbon maka kekerasan akan semakin tinggi namun akan menjadi rapuh. Kandungan karbon ini juga mempengaruhi keuletan, ketangguhan, maupun sifat mampu mesin.2. Unsur kimiaPenambahan unsur kimia dapat mempengaruhi sifat mekanik logam karena sifat dari unsur itu sendiri. Unsur unsur kimianya antara lain:a. Nikel (Ni) Meningkatkan kekuatan dan kekerasan. Meningkatkan kekerasan terhadap korosi. Meningkatkan keuletan dan ketahanan dari gesekan.b. Krom (Cr) Meningkatkan kekerasan. Menambah karbida. Menambah keelastisan pada pegas.c. Mangan (Mn) Meningkatkan kekerasan. Meningkatkan ketahanan terhadap suhu tinggi. Membuat bahan mengkilap.d. Silikon (Si) Meningkatkan sifat mekanis. Membuat sifat logam menjadi kaku.e. Karbon (C) Meningkatkan kekerasan dan kekuatan. Membentuk karbida Fe3C. Menurunkan elastisitas.3. Homogenitas struktur mikroHomogenitas akan mempengaruhi kekerasan, karena semakin homogen suatu material atau semakin sama arah orientasi kristalnya maka material tersebut bersifat semakin ulet. Bila strukturnya heterogen maka materialnya akan bersifat keras dan getas.4. Perlakuan panasPerlakuan panas akan mempengaruhi kekerasan logam tergantung pada perlakuan yang diberikan. Hardening akan meningkatkan kekerasan (paling keras), berikutnya tempering, lalu normalizing, dan yang paling lunak adalah annealing.

5. CacatCacat kemungkinan besar terjadi selama proses pertumbuhan kristal atau pada proses heat treatment. Cacat ini dibedakan menjadi cacat titik, cacat garis, cacat bidang, dan cacat ruang. Cacat yang terjadi pada logam menyebabkan kerusakan pada struktur logam, missal terjadinya kekosongan (vacancy), sisipan, dan slip. Kerusakan ini menyebabkan menurunnya sifat mekanik logam.6. EndapanReaksi pengendapan terjadi akibat adanya proses pendinginan. Pengendapan terjadi bila suatu logam didinginkan sampai suhu dua fasa setelah larut yang kemudian dipengaruhi dengan laju dari pendinginan.

1.1.3 Perlakuan PanasPerlakuan panas adalah pengubahan sifat-sifat bahan dengan pemanasan dan pendinginan tertentu untuk menghasilkan sifat bahan tertentu dan sesuai batas kemampuan dari masing-masing bahan. Proses dalam perlakuan panas ada 3, yaitu heating, holding, dan cooling. Pada proses heating, material dipanaskan sampai terjadi pembentukan butir, kemudian material diholding, yaitu dipanaskan pada suhu tetap untuk menyamakan butir yang terbentuk, kemudian material dicooling / didinginkan, untuk membentuk struktur yang kita inginkan.A. Perlakuan Panas Fisik 1. HardeningHardening adalah perlakuan panas yang bertujuan untuk memperoleh kekerasan maksimum pada logam baja. Baja tersebut dipanaskan hingga suhu tertentu antara 20-50C di atas garis A3 (tergantung dari kadar karbon) dan selanjutnya ditahan pada suhu tertentu, kekerasan maksimum yang dicapai tergantung kadar karbon, semakin tinggi kadar karbon semakin tinggi kekerasan maksimum yang didapat, kemudian didinginkan dengan cepat (quenching), media pendingin yang digunakan antara lain air, oli, lempung, dll.

Gambar : HardeningSumber : Anonymous

2. AnnealingAnnealing adalah perlakuan panas yang digunakan untuk meningkatkan keuletan, menghilangkan tegangan dalam, menghaluskan ukuran butir dan meningkatkan sifat mampu mesin. Prosesnya adalah dengan memanaskan material sampai suhu sekitar 50C di atas garis A3, holding beberapa saat kemudian didinginkan secara perlahan dalam dapur pemanas atau media terisolasi.

Gambar : AnnealingSumber : Anonymous

3. NormalizingNormalizing adalah perlakuan panas yang digunakan untuk menghaluskan struktur butiran yang mengalami pemanasan berlebihan, menghilangkan tegangan dalam, meningkatkan permesinan, dan memperbaiki sifat mekanik material. Prosesnya dengan pemanasan sampai 30-40C di atas garis A3 dan didinginkan pada udara temperatur ruang.

Gambar : NormalizingSumber : Anonymous

4. TemperingTempering adalah Tempering digunakan untuk mengurangi tegangan dalam dan melunakkan bahan setelah dihardening dan meningkatkan keuletan. Hal itu karena baja yang dikeraskan dengan pembentukan martensit biasanya sangat getas sehingga tidak cukup baik untuk berbagai pemakaian.

Gambar : Proses temperingSumber : Anonymous

Adapun macam-macam tempering adalah :a. MartemperingMartempering adalah perbaikan dari prosedur quenching dan digunakan untuk mengurangi distorsi selama pendinginan. Pada proses pendinginan, baja diquenching hingga sedikit di atas garis Ms, lalu ditahan hingga suhu pada inti sama dengan suhu pada permukaan, kemudian didinginkan dalam suhu kamar.

Gambar : MartemperingSumber : Anonymous

b. AustemperingAustempering bertujuan untuk meningkatkan keuletan, ketahanan impact, dan mengurangi distorsi. Struktur yang dihasilkan adalah bainit. Pada proses pendinginan, baja didinginkan dalam media garam pada suhu di atas garis Ms.

Gambar : AustemperingSumber : Anonymous

B. Perlakuan panas Kimiawi1. CarburizingCarburizing merupakan suatu proses penjenuhan lapisan permukaan besi dengan karbon. Baja yang diikuti dengan hardening akan mendapatkan kekerasan yang sangat tinggi, sedang bagian tengahnya tetap lunak. Jenis- jenis carburizing adalah sebagai berikut :

a. Pack CarburizingProsesnya material dimasukkan dalam kotak yang berisi medium kimia aktif padat, kotak tersebut dipanaskan sampai 900-950C, serta waktu total ditentukan dari kedalaman kekerasan yang akan dicapai.

Gambar : Proses pack carburizingSumber : Anonymous

b. Paste CarburizingMedium kimia yang digunakkan berupa pasta, prosesnya yaitu bagian yang dikeraskan akan ditutup dengan pasta setebal 3-4 mm dan kemudian dikeringkan serta dimasukkan dalam kotak, prosesnya pada temperatur 920-930C.

Gambar : Proses paste carburizing Sumber : Anonymous

c. Gas CarburizingDisini logam dilepaskan atmosfir yang mengandung karbon yaitu gas alam maupun gas buatan dan dipanaskan hingga temperatur 850-900C.

Gambar : Proses gas carburizingSumber : Anonymous

d. Liquid CarburizingProses carburizing dilakukan pada media kimia aktif cair, komposisi medium kimianya adalah soda abu, NaCl, SiC dan kadang kadang ikut dilengkapi NH4Cl, lalu diberikan pemanasan pada suhu 850-900C.

Gambar : Proses liquid carburizingSumber : Anonymous

2. NitridingProses ini merupakan proses penjenuhan permukaan baja dengan nitrogen, yaitu dengan cara melakukan holding dalam waktu yang agak lama pada temperatur 480C - 650C dalam lingkungan amoniak ( NH3 ). Nitriding digunakan untuk meningkatkan kekerasan, ketahanan gesek dan fatigue. Ada 2 macam nitriding, yaitu :a. Straight nitriding, digunakan media untuk besi paduan, besi tuang (meningkatkan kekerasan, ketahanan gesek dan fatique) melapisi hingga bagian permukaan.b. Anti corrosion nitriding, bahan yang digunakan biasanya besi tuang dan baja paduan. derajat dari kelarutan yang dicapai adalah 30% - 70%. Melapisi bagian ujung untuk mencegah terjadinya suatu proses korosi pada benda.

Gambar : NitridingSumber : Anonymous

3. CyanidingProses ini merupakan proses penjenuhan permukaan baja dengan unsur karbon dan nitrogen, bertujuan untuk meningkatkan kekerasan, ketahanan gesek, dan kelelahan. Bila proses ini dilakukan diudara disebut carbon nitriding.

Gambar : Proses cyanidingSumber : Anonymous

4. SulphatingPerlakuan panas yang digunakan untuk meningkatkan ketahanan gesek dari bagian bagian mesin maupun alat-alat tertentu dari bahan HSS dengan cara penjenuhan permukaan dengan sulfur.

Gambar : SulphatingSumber : Anonymous

C. Perlakuan Panas pada Permukaan1. Flame HardeningFlame hardening adalah pengerasan yang dilakukan dengan memanaskan baja pada nyala api. Permukaan baja dipanaskan hingga suhu di atas suhu kritis atas, lalu diquenching dengan semprotan air. Sebelum dilakukan flame hardening sebaiknya baja dinormalizing dulu, sehingga didapat kulit yang keras dan inti yang ulet.

Gambar : Flame hardeningSumber : Anonymous

2. Induction Surface HardeningPemanasan yang dilakukan dengan menggunakan arus listrik frekuensi tinggi. Logam berbentuk silindris diletakkan pada indikator ini. Jadi pemanasan dari permukaan dipengaruhi oleh frekuensi dan waktu dari pemanasan. Pendinginan dilakukan dengan penyemprotan air setelah pemanasan selesai.

Gambar : Induction surface hardeningSumber : Anonymous

3. Electrolite Bath Hardening Pemanasan yang dilakukan dalam suatu larutan elektrolit, yang biasanya digunakan adalah 5% - 10% sodium karbonat dan digunakan arus DC. Prosesnya yaitu baja dipakai sebagai katoda, sehingga terbentuk gelembung gelembung hidrogen tipis. Karena konduktivitas dari gelembung hidrogen rendah maka arus meningkat cepat pada katoda, akibatnya katoda mengalami pemanasan pada temperatur yang sangat tinggi. Logam yang dikeraskan dicelupkan dalam elektrolit sedalam bagian yang akan dikeraskan. Setelah proses dipanaskan, aliran listrik diputus dan elektrolit digunakan sebagai media quenching.

Gambar : Electrolite bath hardeningSumber : Anonymous1.2 1.2.4 1.2.5 1.2.6