BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Masalah Plunger tip adalah salah satu rangkaian komponen penting pada mesin high
pressure die casting type cold chamber yang berfungsi sebagai sepatu pendorong cairan alumunium di dalam cold sleeve untuk mengisi ke dalam rongga cetakan. Saat kondisi operasi komponen plunger tip selalu bergesekan dengan dinding permukaan bagian dalam cold sleeve maupun kontak langsung dengan cairan logam alumunium yang dituang di dalam cold sleeve atau chamber. Untuk menjaga pemuaian tetap stabil pada bagian dalam plunger tip biasanya dialirkan pendingin air sirkulasi yang dihubungkan melalui pipa kecil di dalam plunger rod yang menghubungkan antara plunger tip dan silinder hidrolik.
Gbr 1 . Foto Plunger Tip diameter 65 x 90 mm Dengan tekanan tinggi cairan alumunium didorong oleh plunger tip kedalam rongga cetakan / dies. Sebagai akibat dari gesekan antar permukaannya mengakibatkan terjadi keausan. Disamping masalah keausan akibat gesekan permukaan antar logam, plunger tip juga mengalami pemanasan karena kontak langsung dengan cairan alumunium pada
1
2 saat operasi. Untuk komponen plunger tip diperlukan sifat yang kuat, tangguh, tahan aus, dan tidak mengalami penurunan kekerasan pada saat kerja di temperatur tinggi sehingga tahan lama / awet dan tidak mudah patah saat digunakan. Pada umumnya plunger tip sebagai komponen mesin high pressure die casting dibentuk dari material SKD61 dengan kekerasan hasil hardening adalah 44-48 HRC. Namun tuntutan terhadap kualitas dari permukaan dewasa ini tidak cukup hanya pada perlakuan hardening saja. Untuk mengatasi kebutuhan ini, diperlukan bahan yang memiliki sifat dasar tahan temperatur kerja yang tinggi dan setelah diproduksi menjadi komponen plunger tip dilakukan perlakuan hardening dan khususnya perlakuan permukaan (surface treatment) untuk meningkatkan kualitasnya. Beberapa jenis perlakuan permukaan secara konvensional untuk meningkatkan sifat mekanik permukaan logam antara lain cara karburasi, nitridasi gas, karbon nitridasi, nyala api, maupun induksi listrik. Dengan kemajuan teknologi untuk memperbaiki sifat mekanik permukaan logam, saat ini mulai dikembangkan cara lain dalam membentuk lapisan tipis dan memperbaik sifat-sifat pada permukaannya. Cara tersebut meliputi metode evaporasi, implantasi ion, plasma lucutan pijar radio frequency (RF), dan plasma lucutan pijar DC. Pada penelitian ini digunakan metode plasma lucutan pijar DC yang diaplikasikan untuk proses nitridasi yang disebut nitridasi
ion/plasma.
Dengan
teknologi
ini
mempunyai
banyak
keuntungan
dibandingkan dengan teknologi nitridasi secara konvensional. Keuntungan ini diantaranya adalah: proses nitridasi berlangsung tidak memerlukan quenching sehingga mengurangi distorsi, efisien pemakaian gas dan energi listrik, dan tidak menimbulkan polusi[1]. Teknik nitridasi dengan plasma pijar DC mampu meningkatkan kekerasan pada baja karbon rendah sampai 3,07 kali dari kekerasan awal[1].
3 Berdasarkan latar belakang diatas, perlu diuji kinerja dari metode plasma pijar DC terhadap material baja perkakas SKD61 maupun komponen plunger tip yang sudah jadi. Adapun dipilihnya material ini karena banyak digunakan sebagai komponen plunger tip mesin injeksi die casting. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh temperatur nitridasi plasma dengan teknik nitridasi ion/plasma terhadap perubahan kekerasan permukaan, dan struktur mikro dari plunger tip komponen mesin high pressure die casting setelah dihardening. 1.2
Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka mendorong penulis untuk mengetahui : 1. Bagaimana pengaruh temperature nitridasi plasma terhadap perubahan nilai kekerasan, struktur mikro plunger tip setelah proses hardening. 2. Bagaimana menentukan parameter temperatur, tekanan, dan waktu dengan metode nitridasi plasma DC. 3. Apakah metode nitridasi plasma/ion DC teruji bisa meningkatkan kekerasan di permukaan setelah proses hardening pada bahan baja perkakas SKD61. 4. Bagaimana pengaruh proses nitriding plasma DC terhadap pembentukan fasa senyawa nitride melalui pengamatan Scanning electron microscope (SEM) – Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) 1.3
Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mencapai beberapa hal dibawah ini: 1. Untuk mengetahui pengaruh temperature nitridasi plasma terhadap perubahan nilai kekerasan,struktur mikro plunger tip setelah dilakukan proses hardening. 2. Dapat menentukan parameter temperatur, tekanan, dan waktu dengan metode nitridasi plasma DC.
4 3. Membandingkan metode nitridasi plasma dengan proses hardening terhadap hasil uji kekerasan Vickers bahan baja perkakas SKD61 komponen plunger tip. 4. Untuk mengetahui konsentrasi nitrogen yang diperoleh dan fasa senyawa nitrida yang terbentuk setelah proses nitridasi plasma DC. 1.4
Batasan Masalah Agar lebih terfokus dalam penyusunan laporan ini, maka penulis membatasi pembahasan ini pada permasalahan sebagai berikut : 1. Menggunakan spesimen uji dan komponen plunger tip baja perkakas SKD61 hasil continius casting dengan komposisi sebagai berikut : C
Si
Mn
Cr
Mo
V
0.32-0.42
0.8-1.20
Max 0.50
4.50-5.50
1.00-1.50
0.80-1.20
Tabel 1. Komposisi Standar SKD61
Kekerasan HRC
= 10 – 15 HRC sebelum hardening
Kekerasan HRC
= 48 - 55 HRC setelah hardening
Dalam batasan masalah ini, penulis menggunakan material spesimen SKD61 yang berasal dari supplier PT ASSAB STEEL dengan spesifikasi material yang setara dengan SKD61 adalah ASSAB 8407 2M. 2. Menggunakan komponen uji plunger tip dengan dimensi Diameter 65 x 90 mm 3. Proses hardening dengan metode Vacuum Hardening dilakukan pada spesimen dan komponen plunger tip dengan memanaskan sampai temperatur austenisasi (1030°C) secara bertahap kemudian mendinginkan dengan media gas N2 diikuti proses tempering pada temperatur 580°C, dan 600°C.
5 4. Setelah proses hardening, dilakukan pengerasan permukaan nitridasi plasma DC pada temperatur 350ºC, 400ºC, 450ºC, 500ºC, dan 550ºC dengan waktu proses nitridasi masing-masing selama 10jam. 5. Pengujian kekerasan mikro Vickers 6. Pengujian SEM - EDS 1.5
Metodologi Pengambilan Data Dalam mencari keterangan berupa data sebagai bahan penulisan laporan peneilitan ini, maka penulis melakukan beberapa langkah sebagai berikut : 1.
Studi literatur, yaitu mempelajari buku-buku ataupun referensi yang lainnya yang dapat menunjang sebagai pelengkap dalam menganalisa.
1.6
2.
Studi referensi material
3.
Metode Penelitian Sistematika Penulisan Untuk memudahkan dalam pemahaman sistematika penulisan maka penulis
akan menguraikan setiap bab. Dimana masing-masing bab terdiri dari beberapa sub-bab. Adapun sistematika penulisannya sebagai berikut: BAB I
PENDAHULUAN Bab ini meliputi latar belakang, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan.
BAB II
LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN KEPUSTAKAAN Bab ini berisi berbagai pandangan pendalaman permasalahan, konsep dasar dan teori dari beberapa referensi yang relevan dengan tugas akhir ini.
6 BAB III METODE PENELITIAN Bab ini berisi uraian singkat mengenai tahapan, metode penelitian, persiapan, proses , identifikasi variabel, hubungan antara variabel dan cara pengumpulan data dan uraian data-data yang dikumpulkan dari hasil pengujian, serta dianalisis sesuai dengan studi pustaka, sehingga tidak terjadi kesalahan pengolahan data yang menyebabkan kekeliruan dalam pengambilan keputusan. Bab ini akan membahas mengenai hasil-hasil penelitian yang telah dilakukan berupa data dan pengolahan data disertai analisa-analisa yang sesuai dengan studi pustaka.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini membahas hasil-hasil yang didapatkan dalam penelitian berupa data maupun grafik-grafik. Data tersebut kemudian diolah dan dianalisis permasalahannya sesuai dengan tinjauan pustaka dan atau berdasarkan referensi jurnal ataupun penelitian yang pernah dilakukan sebelumnya.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini akan dibahas mengenai kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan bab-bab sebelumnya dan saran yang diberikan dari penulis.
