pengaruh kedalaman pemakanan potong pada … · laporan tugas akhir jurusan teknik material dan...

9
Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Material dan Metalurgi iv PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA TURNING PROCESS TERHADAP KEKERASAN DAN KEDALAMAN PENGERASAN BAJA AISI 4340 Arya Bagus Megananda (1) , Muchtar Karokaro (1) ,Budi Agung Kurinawan (1) 1. Jurusan Teknik Material, FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya Abstrak Proses surface Hardening pada proses pembuatan suatu komponen mesin banyak dilakukan, hal ini dikarenakan banyak komponen mesin yang dibutuhkan harus memiliki tingkat kekerasan yang tinggi di permukaan. Kekerasan permukaan dibutuhkan agar komponen ini tahan terhadap deformasi plastic maupun gesekan saat menjalankan fungsinya. proses surface hardening by machining, yaitu baja tanpa melalui proses annealing langsung di bubut dengan kondisi pemotongan tertentu agar menghasilkan kekerasan permukaan tertentu, dan proses selanjutnya dilakukan finishing. Material yang digunakan pada penelitian ini adalah AISI 4340 merupakan baja paduan nikel-krom-molibden yang banyak digunakan untuk membuat komponen seperti poros dan connecting rods. Dengan memvariasikan Depth Of Cut pada proses pembubutan dan untuk menunjang penelitian ini dilakukau beberapa pengujian yang meliputi foto struktur makro, foto struktur mikro dengan microscope metallurgy, pengujian XRD, dan pengujian Microhardness. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada setiap variasi terbentuk fasa bainit bawah, dimana pada setiap variasi terjadi perbedaan distribusi bainit bawah. Pada penelitian ini hanya terbentuk lapisan dark layer dan lapisan white layer yang terbentuk sangat tipis. Nilai kekerasan tertinggi pada Depth Of Cut 0.2 sebesar 46 HRC. Kedalaman pengerasan pada permukaan terjadi pada variasi Depth of Cut 0.2 mm sebesar 6000 μm. Kata kunci : AISI 4340, depth of cut, surface hardening, white layer Abstract There were so many surface Hardening process in making machine component process has been done, it’s because many machine component need to have a high rate hardening in the surface area. Surface hardening needed, so the component can resist the deformation or Shear while doing its function. Surface hardening process by machining, is steel without annealing process, suddenly turned inspecific cutting condition to produce specific Surface Hardening, and the next process will be done with finishing. Material used in this research is AISI 4340, this is the alloying steel of nickel-crom- molibden which usually used for component such as shaft and connecting rods. By giving Depth Of Cut variation in turning process and to support this research has done some test which include macrostructure photograph, microstucture photography microscope metallurgy, XRD testing, and Microhardness test has been done. The research result shows that in every variation lower bainit phase forms, where in every variation research Lower bainit distribution happened. In this research it only forms dark layer and white layer which are very thin. The highest hardness value in Depth Of Cut 0.2 about 46 HRC. Depth of Hardening surface occur in variation Depth of Cut 0.2 mm about 6000 μm. Keyword : AISI 4340, depth of cut, surface hardening, white layer

Upload: buithuy

Post on 28-Mar-2019

231 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA … · Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Material dan Metalurgi iv PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA TURNING PROCESS TERHADAP

Laporan Tugas Akhir

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi

iv

PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA TURNING PROCESS TERHADAP

KEKERASAN DAN KEDALAMAN PENGERASAN BAJA AISI 4340

Arya Bagus Megananda (1), Muchtar Karokaro (1) ,Budi Agung Kurinawan (1)

1. Jurusan Teknik Material, FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya

Abstrak

Proses surface Hardening pada proses pembuatan suatu komponen mesin banyak

dilakukan, hal ini dikarenakan banyak komponen mesin yang dibutuhkan harus memiliki

tingkat kekerasan yang tinggi di permukaan. Kekerasan permukaan dibutuhkan agar

komponen ini tahan terhadap deformasi plastic maupun gesekan saat menjalankan fungsinya.

proses surface hardening by machining, yaitu baja tanpa melalui proses annealing langsung

di bubut dengan kondisi pemotongan tertentu agar menghasilkan kekerasan permukaan

tertentu, dan proses selanjutnya dilakukan finishing.

Material yang digunakan pada penelitian ini adalah AISI 4340 merupakan baja

paduan nikel-krom-molibden yang banyak digunakan untuk membuat komponen seperti poros

dan connecting rods. Dengan memvariasikan Depth Of Cut pada proses pembubutan dan

untuk menunjang penelitian ini dilakukau beberapa pengujian yang meliputi foto struktur

makro, foto struktur mikro dengan microscope metallurgy, pengujian XRD, dan pengujian

Microhardness.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada setiap variasi terbentuk fasa bainit bawah,

dimana pada setiap variasi terjadi perbedaan distribusi bainit bawah. Pada penelitian ini

hanya terbentuk lapisan dark layer dan lapisan white layer yang terbentuk sangat tipis. Nilai

kekerasan tertinggi pada Depth Of Cut 0.2 sebesar 46 HRC. Kedalaman pengerasan pada

permukaan terjadi pada variasi Depth of Cut 0.2 mm sebesar 6000 µm.

Kata kunci : AISI 4340, depth of cut, surface hardening, white layer

Abstract

There were so many surface Hardening process in making machine component

process has been done, it’s because many machine component need to have a high rate

hardening in the surface area. Surface hardening needed, so the component can resist the

deformation or Shear while doing its function. Surface hardening process by machining, is

steel without annealing process, suddenly turned inspecific cutting condition to produce

specific Surface Hardening, and the next process will be done with finishing.

Material used in this research is AISI 4340, this is the alloying steel of nickel-crom-

molibden which usually used for component such as shaft and connecting rods. By giving

Depth Of Cut variation in turning process and to support this research has done some test

which include macrostructure photograph, microstucture photography microscope

metallurgy, XRD testing, and Microhardness test has been done.

The research result shows that in every variation lower bainit phase forms, where in

every variation research Lower bainit distribution happened. In this research it only forms

dark layer and white layer which are very thin. The highest hardness value in Depth Of Cut

0.2 about 46 HRC. Depth of Hardening surface occur in variation Depth of Cut 0.2 mm about

6000 µm.

Keyword : AISI 4340, depth of cut, surface hardening, white layer

Page 2: PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA … · Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Material dan Metalurgi iv PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA TURNING PROCESS TERHADAP

Laporan Tugas Akhir

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi

iv

1. PENDAHULUAN Salah satu proses perlakuan panas

adalah proses perlakuan panas pada

permukaan baja (Surface heat treatment)

yang umumnya digunakan untuk

menghasilkan benda yang memiliki tingkat

kekerasan lebih tinggi pada bagian

permukaan.

Pengerasan permukaan dengan

proses thermo mechanical treatment

pemesinan ini didasari oleh penelitian -

penelitian sebelumnya yang menjelaskan

adanya pengaruh panas akibat gesekan

pahat bubut dengan benda kerja terhadap

perubahan sifat-sifat beban termasuk

kekerasan permukaan benda kerja.

Pada tingkat perkembangan saat

ini, kemampuan prediksi teori pemotongan

logam sepenuhnya tergantung pada

ketelitian dalam mempertimbangkan sifat-

sifat material benda kerja; sebagaimana

desain, geometri dan sifat-sifat material

alat potong yang juga harus dipahami

dengan baik. Sejalan dengan hal tersebut

kondisi pemotongan (cutting regime) juga

dapat diatur menurut tingkatan yang

diinginkan dan/atau yang divariasikan

menurut urutan yang telah terdefinisikan.

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengerasan Permukaan Pada Baja

Dengan Proses Pembubutan.

Modifikasi permukaan terjadi

karena panas lokal dan kecepatan thermal

pada pengerjaan panas yang dihasilkan

dengan transformasi metalurgi dan

mungkin interaksi kimia. Jenis

permasalahan menarik upaya substansial

yang disebut “surface integrity”. Istilah ini

meliputi semua aspek pada permukaan

seperti surface finishing, perubahan

metalurgi dan tegangan sisa. Penyebutan

white layer dikarenakan ketahanannya

terhadap standard etsa dan tampak putih

dibawah mikroskop optik.

Pada proses pembubutan yang

terjadi, sebenarnya terjadi perubahan

energi mekanik menjadi energi

thermal/panas. Panas akan meningkat

secara drastis pada permukaan benda kerja,

jika panas yang ditimbulkan tersebut

cukup tinggi hingga mencapai suhu

transformasi fase austenit, kemudian

disusul dengan pendinginan cepat, maka

2.2. Pengaruh Kedalaman Pemakanan

potong (Depth of Cut) terhadap

Pengerasan Permukaan

Pengerasan permukaan dipengaruhi

oleh besarnya temperatur yang ada di

permukaan benda kerja, pengaruh

kedalaman pemakanan potong pada

temperatur ditunjukkan oleh gambar 2.10.

Gambar 2.10 Pengaruh kedalaman

pemakanan pada proses permesinan

maksimum- temperatur permukaan (chou,

2005).

Kedalaman pemakanan potong (Depth of

Cut) adalah rata – rata selisih dari diameter

benda kerja sebelum dibubut dengan

diameter benda kerja setelah di bubut.

Kedalaman pemakanan dapat diartikan

pula dengan dalamnya pahat menusuk

benda kerja saat penyayatan atau tebalnya

tatal bekas bubutan.

Pada kondisi pemotongan, respon

temperatur sesaat yang menggambarkan

siklus pemanasan-pendinginan untuk

proses pengerasan baja secara

themomekanik ditunjukkan pada gambar

dibawah ini

Gambar 2.11 Transient suhu dan waktu

pada baja AISI 4340 (Chou, 2002)

Interval waktu bagi material untuk

berada diatas suhu austenit (774˚C,Ac3

Aisi 4340 steel) adalah 0.3 ms terkesan

sangat pendek dibandingkan dengan

Holding Time pada perlakuan panas

konvensional.

Page 3: PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA … · Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Material dan Metalurgi iv PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA TURNING PROCESS TERHADAP

v

Laporan Tugas Akhir

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi

3. METODOLOGI

3.1. Diagram Alir penelitian

Gambar 3.1. Flow Cart Metodologi

Penelitian

3.2. Pelaksanaan Penelitian

Berikut ini adalah deskripsi eksperimen

permukaan baja AISI 4340 dengan proses

turning menggunakan pahat insert karbida,

yang dengan langkah-langkah sebagai

berikut:

1. Benda kerja baja AISI 4340

disiapkan dan dipotong dengan

ukuran 19 mm x 200 mm. Masing-

masing dengan ukuran 200 mm

menggunakan mesin gergaji.

2. Benda kerja dibersihkan sisi-

sisinya dengan menggunakan kikir

untuk mencegah bentuk tajam

yang berbeda pada tiap spesimen.

3. Menggerinda pahat insert carbon

menggunakan machine works

Robert Habib (Genova) dengan

mata intan pahat yang memiliki

VB sesuai rancangan percobaan.

Gambar 3.3. ukuran mata pahat sebelum

mengalami proses gerinda dan setelah

mengalami proses gerinda.

4. Membuat program dalam mesin

bubut untuk membuat setting

parameter pemotongan yang sesuai

rancangan penelitian.

5. Setelah pahat insert karbida

dipasang pada tempatnya posisi

benda kerja di atur sedemikian

rupa sehingga siap bubut. Benda

kerja di pasang pada chuck dengan

kedalaman 70 mm sehingga tersisa

80 mm di bagian luar.

6. Proses pembubutan di mulai

parameter pemotongan

divariasikan dengan mengubah

kecepatan potong (cutting Speed)

& kedalaman potong (dept of cut),

sedangkan gerak makan (feed rate,

F) diatur konstan.

a) Kecepatan potong (cutting

Speed, V) diatur pada 2250

m/detik

b) Kedalaman potong (Dept of

cut, d) diatur pada 0.1 mm, 0.2

mm, 0.3mm dan 0,4mm

7. Proses pendinginan dilakukakan

dengan menggunakan pendinginan

udara.

8. Pengukuran kekerasan diukur

menggunakan microhardness

tester.

9. Benda kerja yang telah diukur

kekerasannya dipotong ¼ bagian

membentuk ¼ lingkaran

selanjutnya diproses cetak plastik,

digosok, dipoles serta di etsa

menggunakan caitan etsa picral

sehingga siap untuk dilihat di

mikroskop optik.

10. Penginderaan tebal lapisan

kekerasan dilakukan menggunakan

microhardness tester &

penginderaan struktur mikro

dilakukan menggunakan

mikroskop optik pada pembesaran

100x, 500x dan 1000x.

star

t

Persiapan spesimen

Pemotongan AISI 4340

D = 0.1 mm

V = 2.250

m/detik

Pengujian spesimen

Mikrohardness

XRD

Foto Makro

Struktur Mikro

D = 0.4 mm

V = 2.250

m/detik

D = 0.3 mm

V = 2.250

m/detik

D = 0.2 mm

V = 2.250

m/detik

Pengumpulan Data

Analisa dan Pembahasan

Kesimpulan

End

Page 4: PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA … · Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Material dan Metalurgi iv PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA TURNING PROCESS TERHADAP

vi

Laporan Tugas Akhir

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi

4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. HASIL

1. Pengujian Kekerasan

a) Angka Kekerasan Pada Raw

material

Tabel 4.1 Kekerasan baja AISI 4340

sebelum proses pembubutan

Pengambil

an nilai

kekerasan

Hardness (MHV)

Titi

k 1

Titi

k 2

Titi

k 3

Titi

k 4

Titi

k 5

Dari tepi

ke tengah 408 411 392 402 396

Di tepi

permukaa

n

408 412 398 413 400

b) Angka kekerasan pada spesimen

hasil pembubutan

Tabel 4.2. kekerasan Baja AISI 4340 dari

titik tepi ke tengah

Hardness ( MHV )

Spesieme

n

Titi

k 1

titi

k 2

Titi

k 3

Titi

k 4

Titi

k 5

0.1 432 41

9

405 390 378

0.2 457 42

3

387 372 371

0.3 453 41

3

398 380 349

0.4 412 36

4

360 352 347

Tabel 4.3. kekerasan Baja AISI 4340 di

permukaan

Hardness ( MHV ) Permukaan

Spesieme

n

Titi

k 1

titi

k 2

Titi

k 3

Titi

k 4

Titi

k 5

0.1 432 44

0

419 415 420

0.2 457 45

2

443 443 447

0.3 453 44

6

452 445 448

0.4 396 40

3

412 394 409

4.1.2. Distribusi Kekerasan dan

Kedalaman Pengerasan Pada penelitian ini didapatkan

distribusi kekerasan dan kedalaman

pengerasan pada setiap spesimen apabila

dibandingkan dengan kekerasan yang

terjadi pada raw material dapat ditentukan

terjadi pada kedalaman pengerasan sebagai

berikut :

a) Analisa Distribusi Kekerasan dan

Kedalaman Pengerasan pada d=0.1

mm

Gambar 4.4. Angka Kekerasan dari tepi ke

tengah pada Baja AISI 4340 dengan Deprh

Of Cut 0.1 mm

b) Analisa Distribusi Kekerasan dan

Kedalaman Pengerasan pada d=0.2

mm

Gambar 4.5. Angka Kekerasan dari tepi ke

tengah pada Baja AISI 4340 dengan Deprh

Of Cut 0.2 mm

c) Analisa Distribusi Kekerasan dan

Kedalaman Pengerasan pada d=0.3

mm

Gambar 4.6. Angka Kekerasan dari tepi ke

tengah pada Baja AISI 4340 dengan Deprh

Of Cut 0.3 mm

(µm)

Page 5: PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA … · Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Material dan Metalurgi iv PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA TURNING PROCESS TERHADAP

vii

Laporan Tugas Akhir

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi

d) Analisa Distribusi Kekerasan dan

Kedalaman Pengerasan pada d=0.4

mm

Gambar 4.7. Angka Kekerasan dari tepi ke

tengah pada Baja AISI 4340 dengan Deprh

Of Cut 0.4 mm

4.1.3. Pengamatan Makro

Gambar 4.8. Foto makro material yang

mengalami pembubutan dengan kecepatan

pemakanan 2250 mm/s (a) kedalaman

pemakanan 0.1mm, (b) kedalaman

pemakanan 0.2 mm, (c) kedalaman

pemakanan 0.3 mm, (d) kedalaman

pemakanan sebesar 0.4 mm.

4.1.4. Pengamatan Mikro

a) Raw material

Gambar 4.9. Struktur mikro baja AISI

4340 sebelum mengalami proses thermo-

mechanical (pembubutan) di posisi tengah

dengan (a) perbesaran 100x, (b)

pembesaran 1000x. Cairan etsa picral

b) AISI 4340 Depth Of Cut 0.1 mm

Gambar 4.10. Struktur mikro baja AISI

4340 yang telah mengalami proses thermo-

mechanical (pembubutan) dengan Depth

Of Cut 0.1 mm pada kecepatan 2250

mm/detik (a) tengah, dengan perbesaran

100x, (b) tengah, dengan pembesaran

1000x, (c) tepi, dengan pembesaran 100x

(d) tepi, pembesaran 1000x. Cairan etsa

picral

c) AISI 4340 Depth Of Cut 0.2 mm

Gambar 4.11. Struktur mikro baja AISI

4340 yang telah mengalami proses thermo-

mechanical (pembubutan) dengan Depth

Of Cut 0.2 mm pada kecepatan 2250

mm/detik (a) tengah, dengan perbesaran

100x, (b) tengah, dengan pembesaran

1000x, (c) tepi, dengan pembesaran 100x,

(d) tepi, pembesaran 1000x. Cairan etsa

picral

(b) (a)

(d) (c)

(a) (b)

(a) (b)

(c) (d)

(a)

(c)

(b)

(d)

Bainit Atas

Austenit sisa Austenit sisa

Austenit sisa Bainit Atas

Austenit sisa

Bainit Atas Austenit sisa

Austenit sisa Bainit Bawah Austenit sisa

Bainit Atas

Bainit bawah

Austenit sisa

Page 6: PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA … · Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Material dan Metalurgi iv PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA TURNING PROCESS TERHADAP

viii

Laporan Tugas Akhir

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi

d) AISI 4340 Depth Of Cut 0.3 mm

Gambar 4.12. Struktur mikro baja AISI

4340 yang telah mengalami proses thermo-

mechanical (pembubutan) dengan Depth

Of Cut 0.3 mm pada kecepatan 2250

mm/detik (a) tengah, dengan perbesaran

100x, (b) tengah, dengan pembesaran

1000x, (c) tepi, dengan pembesaran 100x,

(d) tepi, pembesaran 1000x. Cairan etsa

picral

e) AISI 4340 Depth Of Cut 0.4 mm

Gambar 4.13. Struktur mikro baja AISI

4340 yang telah mengalami proses thermo-

mechanical (pembubutan) dengan Depth

Of Cut 0.4 mm pada kecepatan 2250

mm/detik (a) tengah, dengan perbesaran

100x, (b) tengah, dengan pembesaran

1000x, (c) tepi, dengan pembesaran 100x,

(d) tepi, pembesaran 1000x. Cairan etsa

picral

4.1.5. Pengujian XRD

Gambar 4.14. Hasil Pengujian XRD Baja

AISI 4340 (a) Depth Of Cut 0.1 mm (b)

Depth Of Cut 0.2 mm (c) Depth Of Cut 0.3

mm (d) Depth Of Cut 0.4 mm

Tabel 4.4 Ukuran kristal dari baja AISI

4340 setelah di treatment dengan berbagai

variasi Depth Of Cut

Depth

Of

Cut

(mm)

λ(Ǻ) B(rad) Ө(o) Cos ө D

0.1 1.54056 0.00869 22.3077 0.9252 172.408

0.2 1.54056 0.01104 22.3051 0.9252 135.785

0.3 1.54056 0.01008 22.2697 0.9254 148.594

0.4 1.54056 0.01007 22.2949 0.9252 148.751

4.2. Pembahasan

4.2.1. Pembahasan Raw material

Raw material dari penelitian ini

adalah Baja AISI 4340 memiliki komposisi

senyawa yakni kadar karbon 0.34 %,

Silicon 0.30%, mangan 0.60&, Chromium

1.50%, molibdem 0.20% dan nickel

1.50%. Baja AISI 4340 ini telah

mengalami prehardenening dan tempering

sebelum mengalami perlakuan thermo-

mechanical (turning proces) pada 4

spesimen menggunakan variasi Depth Of

Cut pada spesimen kerja yaitu 0.1 mm, 0.2

mm, 0.3 mm, dan 0.4 mm. Dengan feed

rate yang konstan yaitu 50 mm/ref,

kecepatan putaran pada spindel yaitu 2.250

mm/detik. Dan proses pembubutan

sepanjang 70 mm dari panjang total 200

mm dengan waktu proses bubut adalah 1

menit 32 detik. Dengan mata pahat yang

telah ditumpulkan 2 mm menggunakan

(a)

(d)

(b)

(c)

Austenit sisa Bainit Atas Austenit sisa

Austenit sisa Bainit Bawah Austenit sisa

(a)

(d)

(b)

(c)

Austenit sisa Bainit Atas Austenit sisa

Austenit sisa Bainit Atas Austenit sisa

Page 7: PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA … · Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Material dan Metalurgi iv PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA TURNING PROCESS TERHADAP

ix

Laporan Tugas Akhir

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi

machine works Robert Habib (Genova)

dengan mata intan yang bertujuan untuk

memberbesar luasan kontak pada benda

kerja untuk memperbesar gesekan yang

akan menimbulkan panas untuk

meningkatkan temperatur pada spesimen

uji. Setelah di uji kekerasan dengan

microhardness test dari titik tepi ke tengah

sebesar 40.98 HRC dan di titik tepi sebesar

41.43 HRC rata-rata dari perbandingan

kedua titik sebesar 41.20 HRC.

4.2.2. Pembahasan Struktur Mikro

dan Kekerasan

Perubahan struktur mikro dan

angka kekerasan pada spesimen yang telah

mengalami proses pembubutan dengan

variabel kedalaman pemakanan potong 0.1

mm, 0.2 mm, 0.3 mm dan 0.4 mm di

pengaruhi oleh perubahantemperatur,

yakni laju pemanasan pada setiap

spesimen, holding time yang terjadi pada

spesimen, dan proses pendinginan pada

setiap spesimen.

Laju pemanasan pada setiap

spesimen hampir sama tetapi pada

diameter 0.4 mm laju pendinginan berada

di bawah A1 sehingga proses hardening

tidak terjadi, yang terjadi hanya proses

tempering.

Holding time pada setiap

spesimen terjadi pada saat mata pahat akan

meninggalkan bagian yang dipanaskan,

sehingga holding time pada proses ini

sangat singkat. Pada temperatur tinggi hal

ini juga memiliki pengaruh terhadap

perubahan struktur mikro pada setiap

spesimen.

Laju pendinginan pada setiap

spesimen berbeda-beda. Spesimen d = 0.2

mm memiliki laju pendinginan yang paling

cepat di antara spesimen lain, sehingga

angka kekerasannya paling tinggi di antara

spesimen lain. Sedangkan laju pendinginan

terendah adalah pada spesimen 0.1 mm

sehingga terbentuka angka kekerasan lebih

rendah di banding spesimen 0.2 dan 0.3

mm.

Untuk spesimen 0.4 mm tidak

terjadi pengerasan karena temperatur tidak

sampai pada titik A1 sehingga proses yang

terjadi hanya proses tempering. Sehingga

pengerasan lebih rendah daripada

spesimen lain.

Gambar. 4.19 laju pendinginan

pada spesimen yang mengalami proses

pembubutan.

Data dari hasil penelitian diketahui

ada perbedaan struktur mikro Raw

material dan spesimen yang telah

mengalami proses pembubutan. Dimana

proses pembubutan ini dilakukan dengan

Depth Of Cut 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm

dan 0.4 mm. Dari hasil pengujian Struktur

mikro raw material menunjukkan struktur

mikro terdiri dari Austenit sisa dan Bainit

atas. Dimana struktur Austenit sisa

memiliki sifat ulet dan bainit atas

memiliki kekerasan yang tinggi. pada

spesimen awal ini cenderung memliki

kekerasan paling rendah dibanding struktur

pada spesimen yang telah mengalami

kekerasan permukaan dengan proses

bubut.

Sedangkan kedalaman pada

spesimen d = 0.1 mm dan 0.3 mm adalah

sebesar 6000 µm. Pada spesimen d = 0.2

kedalaman pengerasannya adalah sebesar

4500 µm. Untuk spesimen d = 0.4 mm

tidak terjadi pengerasan karena dalam

proses pembubutan ini terjadi proses

tempering.

4.2.3. Pembahasan Hasil XRD

Dari hasil pengujian XRD dan

hasil analisa dengan menggunakan

software MATCH dan PCPDFWIN

kamungkinan fasa yang terbentuk adalah

Fe-Ni. Hal ini dapat disimpulakn dari hasil

puncak tertinggi pada Fe-Ni pada 2ө =

44,683o dengan orientasi (110), 2ө=

82,361o dengan orientasi (211 ),

2ө=65,038o dengan orientasi (200). Hal ini

berdasarkan JCPDS card no 37-0474

dengan struktur kristalnya cubic.

Spesimen dengan d = 0.1 mm akan

tampak bahwa kristal yang dibutuhkan

untuk orientasi yang searah untuk

membentuk ukuran butir kristal tidak

terlalu banyak, hal ini dikarenakan

Page 8: PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA … · Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Material dan Metalurgi iv PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA TURNING PROCESS TERHADAP

x

Laporan Tugas Akhir

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi

diameter kristal berukuran besar.

Sedangkan pada baja AISI 4340 dengan

perlakuan pembubutan dengan d=0.2 mm

dengan besar kristal yang kecil untuk arah

kristal yang searah pada Depth Of Cut ini

cukup banyak sehingga menghasilkan

ukuran butir yang besar pada foto

mikronya. Dan dapat disimpulkan pula

semakin rendah ukuran kristal semakin

mudah membentuk kristal yang searah

sehingga menghasilkan bentuk martensit

yang ukuran besar.

4.2.4. Pembahasan Temperatur

Dari proses pembubutan terhadap

empat spesimen dengan variasi Depth Of

Cut yang berbeda-beda di ketahui

pengaruh gesekan mata pahat dengan

benda kerja sangat besar terhadap

temperatur permukaan benda kerja, ini

ditunjukkan dengan intensitas cahaya dari

hasil gesekan antar pahat dan benda kerja.

Pada proses ini intensitas cahaya yang

dihasilkan pada setiap spesimen adalah

berwarna kuning kemerah-merahan.

intensitas cahaya yang dihasilkan oleh

empat spesimen hampir sama, itu

dikarenakan yang sangat berpengaruh

terhadap temperatur adalah kecepatan

potong. Kecepatan potong yang digunakan

dalam benda kerja ini adalah 2250 mm/s.

Dari intensitas cahaya yang dihasilkan

perkiraan temperatur yang terjadi pada

proses ini adalah sebesar 850-900˚C.

Ditunjukkan dengan cahaya intensitas pada

temperatur tersebut sebanding dengan

cahaya intensitas pada temperatur colour

chart. Menurut standard katalog baja AISI

4340 temperatur hardeningnya adalah 830-

860˚C sehingga memungkinkan terjadi

pengerasan pada permukaan.

4.2.5. Pembahasan Hasil Foto

Makro

Dari hasil pengamatan makro pada

spesimen hasil proses pembubutan dengan

Depth Of Cut 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm,

dan 0.4 mm tidak terlihat lapisan

melingkar yang disebut white layer. Secara

makro perubahan masih tidak terlalu

terlihat drastis di antara ke empat spesimen

yang ada, hal ini dikarenakan luasan

perubahan sifat pada spesimen yang sangat

empit. Untuk mengetahui perbedaan sifat

dan hasil pengerjaan proses bubut di

tentukan oleh struktur mikro yang

terbentuk dan perubahan kekerasan pada

setiap spesimen hasil pembubutan dengan

Depth Of Cut 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm,

dan 0.4

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

1. Berdasarkan hasil pengujian

Microhardness didapatkan angka

kekerasan tertinggi terlatak pada

depth of cut 0.2 mm sebesar 457 HV

(46 HRC). Sedangkan angka

kekerasan terendah pada penelitian ini

adalah pada depth of cut 0.4 mm

sebesar 412 HV (42 HRC) karena

pada proses ini terjadi proses

tempering.

2. Kedalaman pengerasan yang terjadi

pada setiap spesimen telah mengalami

proses proses pembubutan adalah

pada spesimen d = 0.1 mm dan 0.3

mm terjadi pengerasan sampai 6000

µm. Sedangkan pada spesimen d = 0.2

mm hanya terjadi pengersan sampai

4500 µm. Pada spesimen 0.4 tidak

mengalami pengerasan karena pada

spesimen ini hanya terjadi proses

tempering.

3. Dengan variasi Depth Of Cut yang

berbeda-beda yaitu 0.1 mm, 0.2 mm,

dan 0.3 mm dihasilkan fasa bainit

bawah dengan jumlah yang berbeda

pula. Hal ini dikarenakan sifat keras

yang dihasilkan oleh bainit bawah.

Sehingga banyaknya jumlah bainit

bawah sebanding dengan tingginya

kekerasan yang akan dihasilkan.

Untuk spesimen d = 0.4 mm tidak

terjadi pengerasan karena temperatur

pada permukaan spesimen tidak

mencapai temperatur A1, yang terjadi

hanya proses Tempering..

4. Berdasarkan pada hasil pengujian

XRD fasa yang terbentuk Fe-Ni

dengan diameter kristal terbesar pada

depth of cut 0.1 mm sebesar 172.048

Ǻ. Sedangkan diameter kristal

terkecil pada depth of cut 0.2 mm

sebesar 135.785 Ǻ. Dari hal ini

tampak bahwa arah kristal yang

searah pada depth of cut ini cukup

banyak sehingga menghasilkan

ukuran butir yang besar pada foto

mikronya yaitu fasa bainit bawah.

Dan dapat disimpulkan pula semakin

rendah ukuran kristal semakin mudah

Page 9: PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA … · Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Material dan Metalurgi iv PENGARUH KEDALAMAN PEMAKANAN POTONG PADA TURNING PROCESS TERHADAP

xi

Laporan Tugas Akhir

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi

membentuk kristal yang searah

sehingga menghasilkan bentuk bainit

bawah yang ukuran besar.

5.2. Saran

1. Adanya Studi eksperimen dengan

mengguankan media Quenching

untuk mengetahui pengaruh

Quenching terhadap kekerasan

permukaan.

2. Analisa karakterisasi dan mikro

struktur dengan menggunakan uji

SEM untuk mengetahui pengaruh

perlakuan Thermomekanik.

3. Adanya studi eksperimen pengerasan

permukaan baja secara

thermomekanik menggunakan

temperatur benda kerja, temperatur

pahat dan gaya potong pahat sebagai

respon

4. Adanya studi eksperimen pengerasan

baja secara thermomekanik dengan

menggunakan baja jenis lain.

6. DAFTAR PUSTAKA

Chuo, K.Y.2002. “Surface hardening of

AISI 4340 steel by machining a

preliminery investigation”. Journal of

Material Processing Technology.

124.pp.171-177.

Chuo,K.Y. and Hui,S.2005. “Thermal

Modeling for white layer predictions in

finish hard turning”. International Journal

of Machine Tools & Manufacture.

45.pp.481-495.

Chuo,K.Y. and Evans, Chris J.1999.

“White layers and thermal modeling of

hard turned surfaces”. International

Journal of Machine Tools & Manufacture.

39.pp.1863-1881.

Astakhof, Viktor P.1999. “Metal Cutting

Mechanics. 1st Ed”. CRC Press. New

York, pp.127-142.

Marsyahyo, Eko.2003.”Mesin Perkakas

Pemotongan Logam”.Toga mas. Malang

Wahyudi, Bagus.2007.”Studi Eksperimen

Pengerasan Permukaan baja AISI 4337

pada Proses Pembubutan Menggunakan

Pahat Insert Karbida”. Program Magister

ITS, Surabaya.

Suherman, Wahid.1998.” Ilmu Logam I”.

Institut Teknologi Sepuluh nopember.

Surabaya

Suherman, Wahid.1998.” Ilmu Logam II”.

Institut Teknologi Sepuluh nopember.

Surabaya

Suherman, Wahid.1998.”Perlakuan

Panas”. Institut Teknologi Sepuluh

nopember. Surabaya

Avner, Sidney H.1974.”Introduction to

Physical Metallurgy 2nd

Ed”. Exclusif

Rights By Mc Graw-Hill Book Co,

Singapore

Krauss, George.1980.”Principles of Heat

Traetment of Steel”.American Society for

Metals. United State of America.

..............,ASM Metals Handbook Vol 09.

2004. ”Metallography and

Microstructures”.

..............,ASTM E384-99ɛ1

. 2000.

”Standard Test Method for

Microindentation Hardness of Materials”.

ASTM International. United States.

..............,ASTM E3-01. 2001. ”Standard

Guide of Metallographic Specimens”.

ASTM International. United States.

..............,ASTM E 140-02. 2001.

”Standard Hardness Conversion Tables

for Metals Relationship Among Brinell

Hardness, Vickers Hardness, Rockwell

Hardness, Superficial Hardness, Knoop

Hardness, and Scieroscope Hardness1”.

ASTM International. United States.