tugas akhir bidang rekayasa material pengaruh...

11
i TUGAS AKHIR Bidang Rekayasa Material PENGARUH VARIASI TEMPERATUR PACK CARBURIZING TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO SPROKET Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik (S1) Disusun Oleh : GALUNG PRASETIYO 201010120311126 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015

Upload: nguyenkiet

Post on 14-Mar-2018

220 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Page 1: TUGAS AKHIR Bidang Rekayasa Material PENGARUH …eprints.umm.ac.id/23051/2/jiptummpp-gdl-galungpras-39346-1... · Callister William, 2007 “Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C“,

i

TUGAS AKHIR

Bidang Rekayasa Material

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR PACK

CARBURIZING TERHADAP KEKERASAN DAN

STRUKTUR MIKRO SPROKET

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Persyaratan

Akademik Dalam Menyelesaikan

Program Sarjana Teknik (S1)

Disusun Oleh :

GALUNG PRASETIYO

201010120311126

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2015

Page 2: TUGAS AKHIR Bidang Rekayasa Material PENGARUH …eprints.umm.ac.id/23051/2/jiptummpp-gdl-galungpras-39346-1... · Callister William, 2007 “Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C“,

ii

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Mesin (S1)

Disusun Oleh :

Galung Prasetiyo

201010120311126

Yang telah disahkan oleh :

Page 3: TUGAS AKHIR Bidang Rekayasa Material PENGARUH …eprints.umm.ac.id/23051/2/jiptummpp-gdl-galungpras-39346-1... · Callister William, 2007 “Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C“,

iii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang

mana hanya atas limpahan rahmat, taufiq dan hidayahnya laporan tugas akhir

dengan judul “Pengaruh Variasi Temperatur Pack Carburizing Terhadap

Kekerasan Dan Struktur Mikro Sproket” ini akhirnya dapat terselesaikan.

Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat banyak hambatan dan rintangan

yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut

dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas jasa

baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta

bimbingannya sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi ini. Ungkapan

terima kasih tersebut disampaikan kepada :

1. ALLAH SWT yang selalu memberikan rahmat, taufiq dan hidayahnya kepada

saya.

2. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non

materiil, mendo’akan, mengingatkan akan pesan - pesannya yang tak akan

terlupakan.

3. Keluarga Besar saya yang selau mendoakan dan mensupport saya.

4. Bapak Drs. Moh. Jufri, ST, MT. selaku Dosen Pembimbing I yang telah

memberikan masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga

terselesaikannya skripsi ini.

5. Bapak Budiono, SSi, MT. selaku Dosen Pembimbing II yang telah

memberikan nasehat dan saran sehingga skripsi ini terselesaikan.

6. Bapak Ir. Daryono, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM.

Page 4: TUGAS AKHIR Bidang Rekayasa Material PENGARUH …eprints.umm.ac.id/23051/2/jiptummpp-gdl-galungpras-39346-1... · Callister William, 2007 “Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C“,

iv

7. Bapak Budiono, SSi, MT. selaku Sekertaris Jurusan Teknik Mesin UMM.

8. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan

teoritis secara langsung mau pun tidak langsung.

9. Teman – teman seperjuangan, sebimbingan, dan teman-teman seangkatan

Teknik Mesin 2010 A, B, C dan D.

10. Teman – teman serdadu wayang yang selalu menghibur saya (Njo, imam,

falian, habul, diki, rosi, adit, komar, erik, sofyan) dan teman-teman satu kos.

11. Teman-teman sekampung (PIRATE’S group) yang saya sayangi

12. Keluarga Besar KSR PMI UMM yang saya cintai dan saya banggakan.

13. Adek-adek saya ( Lely,adit, rama, vira, dan yati) terima kasih sudah menjadi

adek yang baik bagi saya.

14. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan

kalian semua.

Dalam penyusunan skripsi ini tentunya masih terdapat kekurangan yang tidak

terbahas, oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan

sangat diharapkan untuk pengembangan skripsi ini. Semoga ALLAH SWT

memberikan rahmat, taufiq, serta hidayah-Nya kepada semua pihak yang tersebut

diatas dan penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan

pembaca.

Malang, 30 januari 2015

Page 5: TUGAS AKHIR Bidang Rekayasa Material PENGARUH …eprints.umm.ac.id/23051/2/jiptummpp-gdl-galungpras-39346-1... · Callister William, 2007 “Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C“,

v

DAFTAR ISI

COVER ................................................................................................................ i

POSTER ............................................................................................................... ii

LEMBARAN PENGESAHAN SKRIPSI .......................................................... iii

LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I ..................... iv

LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II .................... v

LEMBARAN PERNYATAAN .......................................................................... vi

ABSTRAK ........................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii

DAFTAR ISI ........................................................................................................ x

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1

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

1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 4

1.3. Tujuan Penelitian ..................................................................................... 4

1.4. Manfaat Penelitian ................................................................................... 5

1.5.Batasan Masalah........................................................................................ 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 6

2.1 Sproket. .................................................................................................... 6

2.2. Fungsi Sproket Sepeda Motor ................................................................. 7

2.2.1. Sproket Depan ............................................................................... 7

2.2.2. Sproket Belakang .......................................................................... 7

2.3. Penyabab Keausan Sproket ..................................................................... 7

2.4. Heat Treatment (Perlakuan Panas) .......................................................... 8

2.4.1. Karburasi Padat ............................................................................. 9

2.4.2. Karburasi Cair ............................................................................... 11

2.4.3. Karburasi Gas................................................................................ 12

2.5. Struktur Mikro Baja Karbon ................................................................... 12

2.5.1. Baja Karbon Rendah (Low Carbon Steel) .................................... 13

2.5.2. Baja Karbon Menengah (Medium Carbon Steel) ........................ 14

2.5.3. Baja Karbon Tinggi (High Carbon Steel) .................................... 14

Page 6: TUGAS AKHIR Bidang Rekayasa Material PENGARUH …eprints.umm.ac.id/23051/2/jiptummpp-gdl-galungpras-39346-1... · Callister William, 2007 “Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C“,

vi

2.6. Struktur Atom Pada Besi danBaja .......................................................... 14

2.6.1. Body Centered Cubic (BCC) ........................................................ 14

2.6.2. Face Centered Cubic ..................................................................... 15

2.6.3. Hexagonal Close Packed (HCP) .................................................. 15

2.6.4. Body Cetered Tetragonal (BCT) ................................................... 16

2.7. Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C .................................................. 16

2.8. Diagram waktu dan temperatur transformasi .......................................... 19

2.9. Holding Time .......................................................................................... 21

2.10. Quenching ............................................................................................. 21

2.11. Pengaruh Temperatur, Holding Time, Dan Quenching Terhadap

Kekerasan Material .............................................................................. 22

2.12. Pengujian Kekerasan Dengan Metode Indentasi Rockwell .................. 23

2.13. Pengamatan Struktur mikro .................................................................. 25

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 27

3.1. Jenis Penelitian ........................................................................................ 27

3.2.Lokasi dan Waktu Penelitian ................................................................... 27

3.3. Variabel Penelitian .................................................................................. 27

3.4. Alat dan Bahan ........................................................................................ 28

3.5. Gambar Sproket ...................................................................................... 29

3.6. Langkah-Langkah Pelaksanaan Penelitian ............................................. 30

3.7. Diagram Alir Penelitian .......................................................................... 34

BAB IVANALISA DAN PEMBAHASAN ........................................................ 35

4.1. Data Pengamatan ..................................................................................... 35

4.1.1. Hasil Pengujian Kekerasan Sproket Non Heat Treatmemt ........... 35

4.1.2. Hasil Pengujian Kekerasan Sproket Setelah Heat Treatmen ......... 36

4.2. Perhitungan Data ..................................................................................... 37

4.2.1. Perhitungan Pengujian Kekerasan Non Heat Treatment ............... 37

4.2.2. Perhitungan Kekerasan Setelah Heat Treatment ........................... 39

4.2.3. Hasil Pengamatan Foto Mikro ....................................................... 44

4.2.4. Hasil Pengamatan Difusi Karbon .................................................. 45

4.3. Pembahasan ............................................................................................. 48

4.3.1. Pembahasan Nilai Kekerasan Sproket .......................................... 48

Page 7: TUGAS AKHIR Bidang Rekayasa Material PENGARUH …eprints.umm.ac.id/23051/2/jiptummpp-gdl-galungpras-39346-1... · Callister William, 2007 “Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C“,

vii

4.3.2. Pembahasan Pengamatan Foto Mikrostruktur ............................... 50

4.3.3. Pembahasan Kedalaman Difusi Karbon ........................................ 52

BAB V KESIMPULAN ...................................................................................... 55

5.1. Kesimpulan ............................................................................................. 55

5.2. Saran ....................................................................................................... 55

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 56

LAMPIRAN

Page 8: TUGAS AKHIR Bidang Rekayasa Material PENGARUH …eprints.umm.ac.id/23051/2/jiptummpp-gdl-galungpras-39346-1... · Callister William, 2007 “Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C“,

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 : Sproket Sepeda Motor ................................................................... 6

Gambar 2.2 : Gigi Sproket Mengalami Keausan ................................................ 8

Gambar 2.3: Mekanisme Difusi Intertisi ............................................................. 11

Gambar 2.4 : Struktur Kristal BCC ..................................................................... 15

Gambar 2.5 : Struktur Kristal FCC ..................................................................... 15

Gambar 2.6 : Struktur Kristal HCP ..................................................................... 16

Gambar 2.7 : Struktur Kristal BCT ..................................................................... 16

Gambar 2.8: Keseimbangan Fe-Fe3C .................................................................. 17

Gambar 2.9: Diagram Waktu Dan Temperatur Transformasi ............................ 20

Gambar 2.10: Pemeriksaan Benda Uji Mikroskop Metalurgi ............................ 23

Gambar 3.1 : Sproket motor ................................................................................ 30

Gambar 3.2: Kotak pack carburizing .................................................................. 31

Gambar 3.3: Diagram alir penelitian ................................................................. 34

Gambar 4.1: Foto mikro specimen sproket non heat treatment .......................... 44

Gambar 4.2: Foto mikro spesimen pack carburizing suhu 850 oC ..................... 44

Gambar 4.3: Foto mikro spesimen pack carburizing 900 oC .............................. 45

Gambar 4.4 : Foto mikro spesimen pack carburizing 950 oC ............................. 45

Gambar 4.6 : Foto mikro difusi karbon non heat treatment ............................... 46

Gambar 4.7 : Foto mikro difusi karbon pack carburizing 850 oC ...................... 47

Gambar 4.8 : Foto mikro difusi karbon pack carburizing 900 oC ...................... 47

Gambar 4.9 : Foto mikro difusi karbon pack carburizing 950 oC ...................... 47

Gambar 4.10 : Grafik pengujian dengan hasil rata-rata kekerasan ................... 49

Gambar 4.11 : Grafik pengamatan foto mikro sproket ...................................... 51

Gambar 4.12 : Grafik pengamatan foto difusi karbon ........................................ 53

Page 9: TUGAS AKHIR Bidang Rekayasa Material PENGARUH …eprints.umm.ac.id/23051/2/jiptummpp-gdl-galungpras-39346-1... · Callister William, 2007 “Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C“,

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 : Perbedaan Gear Dan Sproket ............................................................ 7

Tabel 2.2 : Skala Kekerasan Rockwell ............................................................... 24

Tabel 4.1: Data Hasil Penelitian Uji Kekerasan Non Heat Treatment ................ 35

Tabel 4.2 : Data Hasil Penelitian Uji Kekerasan Heat Treatment ....................... 36

Tabel 4.3 : Perhitungan Nilai Kekerasan Non Heat Treatment .......................... 37

Tabel 4.4 : Perhitungan Nilai Kekerasan Heat Treatment 850 0C ...................... 39

Tabel 4.5 : Perhitungan Nilai Kekerasan Heat Treatment 900 0C ...................... 41

Tabel 4.6: Perhitungan Nilai Kekerasan Heat Treatment 950 0C ....................... 42

Tabel 4.7: Hasil Kedalaman Difusi Karbon Pada Sproket .................................. 48

Page 10: TUGAS AKHIR Bidang Rekayasa Material PENGARUH …eprints.umm.ac.id/23051/2/jiptummpp-gdl-galungpras-39346-1... · Callister William, 2007 “Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C“,

x

DAFTAR PUSTAKA

Abrianto Akuan, 2007 “Analisa Keausan Sproket Pada Rantai”, Univesitas

Mataram, Press Mataram

Amanto Hari, 1999 “Ilmu Bahan”, Jakarta: Bumi Angkasa.

Anandita Budi Suryana, 2012 “Buku pintar sepeda motor”, Yogyakarta: Media

Presindo.

ASM, 1991 “ASM Metal Handbook Vol. 4:Heat Treating“, New York: ASM

Handbook Committee

Avner H S, 1974, “Introduction to Physical Metallurgy 2nd

edition”, New York:

McGraw-Hill International Editions.

Beumer B.J.M, 1980 “Pengetahuan Bahan”, Semarang: PT. Bhratara Karya

Aksara.

B.H Amstead, 1979 “Teknologi Mekanik Jilid 1”, alih bahasa Sratie Djaprie,

Jakarta: Erlangga

Budinski G, Budinski K, 1999 “Engineering Materials-properties and selection

6th edition”, Prentice Hall International, Inc, New Jersey,USA.

Callister William, 2007 “Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C“, Handbook

Material Science and engineering.

Chandra Dewi, Estuti Budimulyani, 2003 “Pengetahuan Bahan Teknik”,

Politeknik Negeri Jakarta

Hermantoro, Wahyu, 2013, Perbedaan Gear Dan Sprocket, wordpress.com

Krauss George, “Steel: heat treatment and processing principles”, Ohio: ASM

international

Koswara Engkos, 1999 “Pengujian Bahan Logam”, Bandung : Humaniora Utama

Press.

Kozin Muhammad, 2012, “Pengaruh Proses Perlakuan Panas”, Jakarta : FMIPA,

Universitas Indonesia.

Kurniawan Fajar, 2012 “Pengaruh Variasi Temperatur Terhadap Kekerasan,

Strukturmikro, dan Ketangguhan Dengan Proses Heat Treatment

Pada Baja Karbon AISI 4140H” ITS, Surabaya.

Lelana Cahya Putra, Solechan dan Raharjo Samsudi, 2013. “Studi Peningkatan

Sifat Mekanis Sproket Imitasi Supra 125 Dengan Sistim Pack

Karburising”, Universitas Muhammadiyah Semarang.

Mulyadi, 2007 “Media Yang Digunakan Dalam Quenching”, Universitas

Sumatera Utara.

Nevada J. M. Nanulaitta, Eka. R. M. A. P. Lillipaly, 2012, “Analisa Sifat

Kekerasan Baja St-42 Dengan Pengaruh Besarnya Butiran Media

Katalisator ( Tulang sapi (CaCO3) Melalui Proses Pengarbonan

Padat (Pack Carburising)”, Jurnal Teknologi, Volume 9 Nomor 1 ,

Politeknik Negeri Ambon.

Palallo Frederick, 1995, “Perlakuan Panas Logam”, Bandung: PPPG Teknologi

Bandung.

Prasetiyo Agus B, 2012 “Pengaruh Variasi Penahanan Waktu Pemanasan

(Holding Time) Terhadap Kekerasan Permukaan dan Kekuatan Tarik

Page 11: TUGAS AKHIR Bidang Rekayasa Material PENGARUH …eprints.umm.ac.id/23051/2/jiptummpp-gdl-galungpras-39346-1... · Callister William, 2007 “Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C“,

xi

Material Baja Karbon Rendah Dengan Metode Carburizing”, Jurusan

Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Malang.

Rochiem Rochman, Purwaningsih Hariyati, Edwin, Susanto Setiawan, “Pengaruh

Proses Perlakuan Panas Terhadap Kekerasan Dan Struktur Mikro

Baja Aisi 310 S”, ITS : Surabaya.

Suherman Wahid, 1998 “Perlakuan Panas”, Surabaya: ITS

Surdia Tata, Saito S, 2000 “Pengetahuan Bahan Teknik”, cetakan kelima, Jakarta:

Pradnya Paramita.

Sunitra Eka, Mulyadi, 2010 “Kajian Perubahan Kekerasan Dan Difusi Karbon

Sebagai Akibat Dari Proses Quenching Pada Material Gigi Perontok

Power Thresher”, Jurnal Teknik Mesin Vol. 7, Politeknik Negeri

Padang.

Schonmetz, Alois, Karl Gruber, 1985 “Pengetahuan Bahan dalam Pengerjaan

Logam”, Bandung: Angkasa.

Sugianto Bibit, Hariyanto Agus, 2007 “Pengaruh Karburisasi Roda Gigi

Sproket”, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Sofiyyudin Ahmad Aniq, 2007 “Pengaruh Carburizing Menggunakan Media

Arang Batok Kelapa Terhadap Kekerasan Dan Ketahanan Aus Roda

Gigi Baja AISI 4140”, Universitas Negeri Semarang.

Soemowidagdo A.L, 2006 “Kalsium Karbonat Sebagai Energizer Pada Proses

Karburising Untuk Meningkatkan Kekerasan Baja Karbon Rendah”,

Yogyakarta: Fakultas Teknik UGM.

Totten GE, Bates CE, Clinton NA, 1993 “Handbook of Quenchant and Quenching

Technology”, USA: ASM International.

Van Vlack Lawrence, 1985 “Elements Of Materials Science and Engineering 5th

Edition”, USA: Addison-Wesley Publishing Company.

William D Callister Jr. 1982, “Material Science and Engineering”, University of

Utah.

Zulfia A, Ariati M, 2006 “Pengaruh Suhu Pemanasan Dan Waktu Tahan

Terhadap Karakterisasi Material Komposit Logam Al/Sic Hasil

Infiltrasi Tanpa Tekanan”. Depok: Departemen Metalurgi dan

Material, FT-U.