23
BAB III METODA PENELITIAN DAN ANALISA PENGUJIAN
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis akan memulai dari pengumpulan data acuan proses punch, heat treatment, metode pengujian kekerasan Vickers dan analisa data uji-T berpasangan sebagai metode analisa validasi data yang diperoleh. untuk lebih jelas mengenai sistematika penulisan laporan tugas akhir ini penulis akan membuat flow chart seperti dibawah ini :
24
Mulai
Heat Treatment
Quenching
Quenching Air
Quenching Udara
Quenching Oli
Proses Pengujian : 1. Uji Kekerasan 2. Uji Kinerja Punch
Analisa Hasil Pengujian
Tidak Uji Statistik
Ya Pembahasan Hasil Pengujian
Kesimpulan : 1. Uji Kekerasan 2. Uji Kinerja Punch
Selesai
Gambar 3,1 Flowchart Proses Pengujian
25
Keterangan : 1. Pengumpulan data acuan tentang proses heat treatment, uji kekerasan Vickers dan proses punch 2. Proses heat treatment carbide drill rod AF1 3. Proses pengujian kekerasan dan kinerja punch carbide drill rod AF1 a. 4 pieces tidak heat treatment b. 4 pieces heatreatment, quenching air c. 4 pieces heat treatment, quenching udara d. 4 pieces heat treatment, quenching oli 4. Analisa hasil pengujian kekerasan dan hasil pengujian kinerja punch 5. Pengujian data hasil pengujian kekerasan dan punch dilakukan uji statistik ANOVA 6. Pemahasan keseluruhan hasil pengujian 7. Kesimpulan dari hasil pengujian Analisa pengujian ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana pengaruh heat treatment terhadap kekuatan sifat mekanik terhadap kinerja punch. Tujuan utamanya adalah untuk mengetahui apakah tool yang sudah dilakukan proses heat treatment mempunyai ketahanan lebih kuat terhadap tekanan punch (terjadi patah tool) atau sebaliknya. Data diambil dari hasil pengujian dan analisa dengan berbagai metode diantaranya : 3.1 Studi Literatur Studi literatur dilakukan untuk mengetahui masalah dalam melakukan proses penelitian, analisa penelitian hingga metode penyelesaian permasalahan. Dalam studi literatur merujuk kepada beberapa sumber untuk menentukan bahan yang akan digunakan.
26
3.1.1
Studi Kepustakaan Tahapan ini berisi tentang pengumpulan data yang bersumber dari buku dan dari media yang berhubungan dengan data yang dibutuhkan. Penulis mencoba meringkas hal-hal apa saja yang diperlukan guna menunjang penyelesaian tugas akhir.
3.1.2
Konsultasi dan Diskusi Tahapan ini berisi diskusi dengan pembimbing dan beberapa orang yang dapat memberikan masukan dalam penulisan dan penyelesaian tugas akhir.
3.1.3 Pengamatan lapangan Tahapan ini berisi pengamatan langsung yang dilakukan penulis pada proses heat treatment dan proses punching guna mengetahui lebih detail permasalahan yang terjadi. 3.2 Proses Penelitian 3.2.1 Persiapan Sample Penelitian Sampel diambil dari stok tool yang biasa digunakan untuk proses punching di salah satu perusahaan yang bergerak di bidang manufaktur dalam pembuatan nozzle di kawasan EJIP cikarang. Untuk
Sampel yang diambil
terlebih dahulu dilakukan proses grinding yang berfungsi untuk membuat profil tool yang disesuaikan dengan bentuk lubang yang akan diproses heat treatment. Setelah proses grinding selesai kemudian dikikir dengan kekasaran #500 ~ 600 untuk menghasilkan kekasaran permukaan yang diinginkan.
27
Gambar 3.2 Spesimen uji (Diambil dari PT. XXX 12 juni 2014) Data awal sebelum proses heat treatment Ukuran tool : Ф1.2 x 50 mm Kekerasan : 1641Hv, 1643H, 1645Hv, 1650Hv Setelah data awal diambil kemudian langkah selanjutnya adalah mempersiapkan tungku pembakaran untuk proses heat treatment. Berikut langkah proses heat treatment tool : 1. Spesimen
uji sebanyak 12 pieces dimasukan ke dalam tungku pemanas
(Lihat gambar 2.1) 2. Setelah mencapai suhu 8500C suhu ditahan hingga 30 menit 3. Setelah ditahan 30 menit tool didinginkan dengan 3 media pendinginan yaitu a. Didinginkan dengan Oli 4 pieces b. Didinginkan dengan Air 4 pieces c. Didinginkan dengan Udara 4 pieces 4. Setelah proses pendinginan kemudian data hasil pengujian diambil dengan berbagai metode diantaranya a. Pengujian kekerasan material (metode vickers) b. Pengujian proses punch (pengujian kekuatan tool)
28
Dan diperlukan beberapa alat penunjang dalam melakukan pengambilan data pada pengujian ini diantaranya : 1. Mikroskop ukur Mikroskop berfungsi untuk melihat dan juga bisa digunakan untuk mengukur ukuran material. Pengecekan yang dilakukan adalah untuk melihat kondisi material sebelum dan sesudah dilakukan proses heat treatment dan juga sebelum proses punching dilakukan.
Gambar 3.3 Mikroskop Ukur (Diambil dari PT. XXX 11 agustus 2014) 2. Vickers Hardness tester Vickers tester berfungsi sebagai alat pengukur kekerasan material pengujian. Dalam hal ini pengukuran akan dibandingkan antara data hasil pengujian sebelum proses heat treatment dan data setelah proses heat treatment. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui perubahan kekerasan setelah proses heat treatment. 3. Mesin Punch Setelah semua proses heat treatment selesai dilakukan tahapan terakhir adalah pengujian pada mesin punching untuk mengetahui kekuatan material uji. Pada tahapan ini data yang diambil
29
adalah jumlah lubang yang bisa dikerjakan sampai tool mengalami kelelahan atau mengalami patah tool. 3.3 Metode pengujian Setelah material tool dilakukan proses heat treatment tahap selanjutnya adalah tahap pengujian material awal dan material sebelum dilkukan proses heat treatment. Pada pengujian kali ini penulis melakukan dengan berbagai metode diantaranya : 3.3.1 Pengujian Proses Heat Treatment Proses perlakuan panas atau Heat Treatment adalah kombinasi dari operasi pemanasan dan pendinginan dengan kecepatan tertentu yang dilakukan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat sebagai suatu upaya untuk memperoleh sifat-sifat tertentu Proses heat treatment terdiri dari beberapa tahapan diantaranya : 1. Pemanasan sampai ke temperatur tertentu 2. Penahanan beberapa saat 3. Pendinginan dengan kecepatan tertentu Pendinginan non-equilibrium dari baja yang telah dipanaskan hingga mencapai siklus austenite dapat digambarkan dalam suatu diagram hubungan antara waktu, temperatur dan hasil akhir austenite atau dikenal dengan TTT. Secara umum diagram ini memberikan informasi mengenai permukaan dan akhir dari proses transformasi akibat pendinginan waktu dan kecepatan pendinginan. Diagram TTT juga memberikan besar pesentase transformasi yang dicapai dari austenite pada temperatur tertentu.
30
Gambar 3.4 Diagram TTT (Sumber http://www.azom.com) Menurut
media
pendinginnya,
quenching
dapat
dibagi menjadi
beberapa bagian,yaitu: a. Quenching air Air digunakan
adalah
yang
untuk quenching, karena
mudah digunakan khususnya
media
serta
digunakan
memerlukan penurunan tujuan
untuk
baik.
Air
paling
biayanya yang murah, dan
pendinginannya pada
baja
temperatur
memperoleh
yang cepat.
karbon dengan
kekerasan
memberikan pendinginan
banyak
rendah cepat
dan yang
kekuatan
Air yang dengan yang
sangat cepat, yang
menyebabkan tegangan dalam, distorsi, dan retakan b. Quenching dengan media oli Oli
sebagai
media
pendingin
lebih
jika
dibandingkan dengan
air. Digunakan pada
Antara
yang mempunyai bagian tipis atau ujung
lain material
material
lunak
yang kritis,
31
yang
tajam. Karena
oli
adanya tegangan dalam, itu
medium
dihasilkan
lebih
medium
maka
kemungkinan
distorsi, dan retakan kecil. Oleh karena
oli tidak
pada
lunak,
menghasilkan air.
baja
sekeras
yang
Quenching dengan media air akan
efektif jika dipanaskan pada suhu 30-60 derajat Celcius. c. Quenching Dengan Media Udara Quenching dibandingkan
dengan
media
udara
lebih
dengan media oli maupun air. Material yang
ditempatkan pada screen. Kemudian udara kecepatan
tinggi
material lambat
lambat
panas.
dialirkan Udara
dari
didinginkan
bawah
mendinginkan
jika panas
dengan
melalui screen dan
material
panas
lebih
dari dari pada medium air dan oli. Pendinginan yang lambat
kemungkinan adanya tegangan dalam dan distorsi. Pendinginan udara pada umumnya digunakan pada baja yang mempunyai kandungan paduan yang tinggi. d. Quenching Dengan Media Air Garam Air pada
proses
dari baja. media
garam
adalah
media
quenching terutama
Beberapa
adalah.
yang
terbuat
keuntungan menggunakan air garam
sebagai
merata
alat-alat
digunakan
yang
Suhunya
untuk
sering
pada
air garam, proses
pendinginan merata pada semua bagian logam, tidak ada bahaya oksidasi, karburisasi, atau dekarburisasi selama proses pendinginan 3.3.2 Pengujian Kekerasan Material Pengujian kekerasan material yang dilakukan adalah dengan menggunakan metode uji vickers. Pada pengujian ini spesimen uji berupa tool
32
4 (empat) pieces dilakukan pengukuran awal terhadap pengecekan kekerasan material. Hal ini dilakukan sebagai acuan standar kekerasan awal material yang akan dbandingkan dengan kekerasan setelah proses heat treatment dilakukan pada ke empat material uji tersebut. Data tersebut kemudian dijadikan acuan sebagai data kekerasan awal yang kemudian akan dibandingkan dengan data kekerasan benda uji yang diproses heat treatment. Jika setelah proses heat treatment data kekerasan lebih besar dibandingkan dengan data kekerasan awal diasumsikan bahwa kekuatan tool setelah proses heat treatment bertambah dan memungkinkan tool akan lebih kuat pada saat pengerjaan punch. 3.3.3 Pengujian Proses Punch Pengujian proses punch adalah metode untuk menguji kekuatan tool sebelum dan sesudah heat treatment dilakukan. Pada pengujian ini mesin yang digunakan adalah mesin Fanuc semi NC yang sudah dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan proses. Pengujian dilakukan pada material uji stainless steel 316 dengan kekerasan material 130Hv. Pada tahap pengujian ini tool akan diproses pada benda uji stainless steel 316 hingga tool mengalami patah. Jika tool mengalami patah diasumsikan sebagai batas kekuatan tool dalam proses punch. 1 (satu) pcs tool hanya bisa dilakukan satu kali pengujian dan pengujian tersebut dilakukan pada empat pcs material uji sebelum heat treatment dan empat pcs benda uji setelah heat treatment. Pada pengujian proses punch ini dibutuhkan beberapa kelengkapan sebagai berikut : a. Mesin Punch Mesin ini adalah sebuah mesin NC milling yang sudah di modifikasi sesuai kebutuhan produksi. Head hanya akan bergerak naik
33
turun sesuai dengan prinsip dari proses press tool. Gerakan naik turun head dijalankan dengan program. Pada bagian fungsinya yaitu base bisa bergerak ke arah sumbu X dan sumbu Y.
Gambar 3.5 Mesin Press Punch (Diambil dari PT. XXX 11 agustus 2014) b. Ragum Bentuk ragum yang digunakan lebih mirip dengan JIG yang disesuaikan dengan model produk yang akan dikerjakan. Namun fungsinya masih sama yaitu untuk mencekan benda kerja agar benda tidak bergerak saat proses dilakukan. c. Tool Tool yang digunakan adalah jenis material carbide drill rod. Material ini tahan haus dan mempunyai ketahanan yang cukup tinggi. Tool akan di grinda sesuai dengan model lubang yang akan diproses.
34
Gambar 3.6 Tool (Diambil dari PT. XXX 11 agustus 2014) d. Proses Pembuatan Tool Tool yang digunakan adalah tipe material carbide driil rod dengan ukuran Ø1.2x50mm. Pada bagian ujung tool tool akan dibentuk sesuai model lubang yang akan dikerjakan. Proses pembuatannya dengan di grinda dan dikikir untuk menyesuaikan ukuran tool.
Gambar 3.7 Tahap Pembuatan Tool e. Metode Press Punch Metode yang dilakukan dalam proses punch adalah dengan proses penekanan tool pada kedalaman, kecepatan penekanan dan diameter yang telah ditentukan. Bberikut gambaran dari metode press tool yang dikerjakan :
35
Clamp
Tool Benda uji
Gambar 3.8 Metode Press Punch
