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
i
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 :
ii
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.
iii
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
iv
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
v
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
vi
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
vii
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 viii
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
ix
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
x
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.
xi
