1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Proses pemanenan kelapa sawit sangat banyak dijumpai permasalahan. Diantaranya adalah alat pemanen sawit yang disebut dengan pisau egrek. Pada pisau egrek masalah yang sering dijumpai yaitu umur yang singkat yang mengakibatkan cepat patah dan mata pisau yang cepat habis. Pisau egrek yang dipergunakan petani kelapa sawit saat ini dibuat dari per daun mobil yang masuk dalam kategori baja karbon sedang. Pembuatan pisau egrek saat ini menggunakan metode hammering yang dikerjakan secara konvesional. Pada proses pengerjaan ini material yang digunakan sebagai bahan dasar pembuatan pisau egrek mendapat penyebaran gaya-gaya hammering yang tidak merata karena tidak konstannya gaya yang diberikan oleh tenaga pekerja. Metode perbaikan sifat mekanis yang sudah dilakukan adalah pengerasan regangan (strain hardening), larutan padat, fasa kedua, prespitasi, dispersi, penghalusan butir dan tekstur, deformasi plastis, dan penambahan unsur paduan. Semakin lama waktu karburisasi, kekerasan pada baja HSM 440 yang dihasilkan meningkat dan laju ausnya semakin rendah, yaitu pada raw material nilai kekerasan 27 HRC dan pada penahanan 30 menit 63.77 HRC , 60 menit 65.5 HRC , dan 90 menit 65.65 HRC.(1) Jika karborisasi menggunakan zat padat maka prosesnya disebut karborisasi tertutup. Mekanisme karborisasi dengan difusi intertisi, dimana atom karbon menempati ruang antara atom-atom besi dengan menaikkan temperatur,
Universitas Sumatera Utara
2
maka akan meningkatkan energi aktivasi yang memungkinkan berpindahnya atom karbon ke posisi intertisi dan intertisi berikutnya. (2) Material gigi perontok power thresher stelah dilakukan proses karburising nilai kekerasan meningkat sesuai lamanya penahanan karburising, yaitu pada raw material nilai kekerasannya 915,77 N/mm2 , pada penahanan 1 jam nilai kekerasannya meningkat jadi 1328,04 N/mm2 , dan meningkat lagi pada penahanan 3 jam yaitu 1545,34 N/mm2. (3) Keuntungan karburisasi dengan perantara zat cair adalah pengarangan yang pesat, merata kesemua arah dan mendalam tanpa ada bagian yang lunak, serta permukaan tetap rata oleh karena itu hanya dibutuhkan sedikit pengasahan.(4) Double hardening adalah proses pengerasan setelah mengalami carburising yang diahiri dengan proses tempering, jika dilakukan pada baja karbon rendah ST 40 maka nilai ketangguhan akan menurun dari raw material. (5) Sifat mekanis baja karbon rendah yang ditemukan sangat dipengaruhi oleh proses karburisasi, suhu dan waktu perendaman pada temperatur karburasi. (6) Proses nitriding adalah proses pengerasan permukaan, disini digunakan bahan dan suhu pemanasan yang berlainan. Logam dipanaskan sampai 510°C didalam lingkungan gas ammoniak dan nitrogen selama bebrapa waktu. (7) Penulis memilih metode perbaikan dengan karburisasi (carburizing) dan nitridisasi (nitriding). Dimana penambahan unsur paduan kepermukaan logam yaitu penambahan unsur karbon (C) dengan suhu 700°C-850°C, nitrogen (N2) dan ammoniak (NH3) dengan suhu 500°C-650°C yang akan dapat memperbaiki sifat mekanis pada baja.(8)
Universitas Sumatera Utara
3
1.2. Perumusan Masalah Permasalahan yang akan dijadikan pokok bahasan dalam penelitian ini yaitu : 1. Bagaimanakah pengaruh Carburising terhadap sifat mekanis baja bohler K-460, baja bohler VCN 150, baja bohler KNL-EXTRA K-110 , dan baja HSS terhadap bahan mata pisau pemanen sawit. 2. Bagaimanakah pengaruh Nitriding terhadap sifat mekanis baja bohler K460, baja bohler VCN 150, baja bohler KNL-EXTRA K-110 , dan baja HSS terhadap bahan mata pisau pemanen sawit. 3. Bagaimanakah pengaruh mikrostruktur dan sifat kimia bahan setelah Carburizing dan Nitriding.
1.3. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Mengamati pengaruh carburising dan nitriding terhadap kandungan karbon. 2. Mengamati pengaruh carburising dan nitriding terhadap kekerasan, dan struktur mikro bahan. 3. Mengamati sifat mekanis baja bohler K460, baja bohler VCN 150, baja bohler KNL-EXTRA K-110, dan baja HSS, yang telah diproses dengan carburising dan nitriding.
Universitas Sumatera Utara
4
1.4. Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini: 1. Bagi peneliti dapat menambah wawasan dan pengetahuan serta pengalaman tentang ilmu logam fisik. 2. Bagi akademik, penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi tambahan untuk penelitian tentang sifat mekanis bahan dan mikrostruktur logam. 3. Bagi industri dapat digunakan sebagai acuan atau pedoman dalam pembuatan mata pisau pemanen sawit.
1.5. Batasan Masalah Dalam penelitian ini, yang menjadi batasan masalah adalah hubungan dan pengaruh perubahan sifat mekanis terhadap kandungan karbon pada material. Adapun pembatasan masalah pada skripsi ini yaitu: 1. Material yang digunakan adalah baja bohler K460 AISI ~O1 termasuk baja karbon tinggi (high carbon steel). 2. Material yang digunakan adalah baja bohler VCN 150 AISI ~4340 termasuk baja karbon rendah (low carbon steel). 3. Material yang digunakan adalah baja bohler K110 KNL EXTRAN AISI ~ D2 termasuk baja karbon tinggi (high carbon steel). 4. Material yang digunakan adalah baja HSS AISI M3:1 termasuk baja karbon tinggi (high carbon steel). 5. Proses carburizing dilakukan pada suhu 700⁰C (waktu heat treatment carburizing 240 menit), 750⁰C (waktu heat treatment carburizing 300 menit), 800⁰C (waktu heat treatment carburising 360 menit), dan 850⁰C
Universitas Sumatera Utara
5
(waktu heat treatment carburising 420 menit) dengan proses waktu tahan selama 60 menit. 6. Proses nitriding dilakukan pada suhu 500⁰C (waktu nitriding 15 menit), 550⁰C (waktu nitriding 20 menit), 600⁰C (waktu nitriding 25 menit) dan 650⁰C (waktu nitriding 30 menit) dengan proses waktu tahan selama 60 menit. 7. Beberapa pengujian sifat mekanis setelah dilakukan proses heat treatment meliputi uji kekerasan, uji komposisi kimia dan pengamatan struktur mikro setelah dilakukan proses carburizing dan nitriding.
1.6. Sistematika Penulisan Laporan tugas akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN, yang berisi latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA, berisi tentang baja dan aplikasinya, jenis dan klasifikasi baja, dan teori dasar pengujian sifat mekanis (uji kekerasan, uji komposisi dan struktur mikro), dan materi yang berhubungan dengan judul tugas akhir. BAB III METODOLOGI PENELITIAN, mencakup diagram alir penelitian berdasarkan data-data yang diperoleh, pemilhan bahan, persiapan bahan, langkah dan proses pengerjaan dan proses pengujian. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN, meliputi hasil uji kekerasan, uji komposisi dan pengamatan struktur mikro.
Universitas Sumatera Utara
6
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN, Dari hasil pengujian tersebut pada bab sebelumnya akan diperoleh kesimpulan tentang sifat mekanis dan struktur mikro pada baja karbon tinggi yang diuji. DAFTAR PUSTAKA.
Universitas Sumatera Utara
