PENGARUH WAKTU DAN UKURAN PARTIKEL DRY SANDBLASTING TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN PADA BAJA KARBON SEDANG Oleh : Wira Prasetio Bangun Dosen Pembimbing : I Made Widyarta, ST., M.Eng Sc.,PhD. : Dr.I Made Parwata, S.T.,M.T. ABSTRAK Kekasaran permukaan merupakan suatu hal yang perlu diperhatikan dalam proses pengerjaan material logam, misalnya pengecatan atau pelapisan logam. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk mendapatkan kekasaran tertentu pada permukaan material adalah proses sandblasting. Proses ini dilakukan dengan menyemprotkan abrasive material, biasanya berupa pasir silica dengan tekanan yang relatif tinggi ke permukaan material. Pengujian ini dilakukan dengan memvariasikan waktu penyemprotan dan ukuran partikel. Variasi waktu penyemprotan yaitu 30, 60, 90, 120 dan 150 detik dan variasi ukuran partikel yaitu 16, 20 dan 40mesh. Spesimen yang digunakan adalah baja karbon sedang (baja st-60) dengan ukuran diameter 30mm dan tebal 5 mm. Variasi waktu penyemprotan menghasilkan perubahan nilai kekasaran permukaan yang kecil. Akan tetapi semakin lama waktu penyemprotan yang dilakukan nilai kekasaran semakin menurun.Selain waktu penyemprotan, ukuran partikel juga berpengaruh terhadap kekasaran permukaan benda uji. Ukuran partikel 16mesh didapat nilai kekasarannya paling tinggi dibandingkan dengan ukuran partikel 20mesh, dan ukuran partikel 40mesh didapat nilai terendah kekasarannya.
Kata Kunci : Dry Sandblasting, waktu, ukuran partikel, kekasaran permukaan
iii
INFLUENCE OF TIME AND PARTICLE SIZE DRY SANDBLASTING CLEANING OF THE SURFACE ROUGHNESS ON MEDIUM CARBON STEEL Author Guidance
: Wira Prasetio Bangun : I Made Widyarta, ST., M.Eng Sc.,PhD. : Dr I Made Parwata, S.T.,M.T. ABSTRACT
Surface roughness is a thing to note in the machining process of metal materials, such as painting or coating the metal. One method that can be used to get a certain roughness on the surface of a material is the process of sandblasting.This process is done by spraying abrasive material, usually in the form of silica sand with a relatively high pressure to the surface of the material. This testing is done by varying the time of spraying and the size of the particles. Variation of time spraying namely 30, 60, 90, 120 and 150 seconds and particle size variations, namely 16, 20 and 40mesh. Specimens carbon steel is being used (steel st-60) with a diameter 30 mm and a thickness of 5 mm. Spraying time variation produces changes in the value of roughness small surfaces. But the longer the spraying carried rating declined roughness. In addition to the time of spraying, particle size also have an effect on surface roughness of test objects. Particle size 16mesh highest roughness values obtained compared with a particle size of 20mesh, and 40mesh particle size obtained the lowest value roughness.
Keywords : Dry Sandblasting, time, particle size, surface roughness
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengaruh Waktu Dan Ukuran Partikel Dry Sandblasting Terhadap kekasaran Permukaan Pada Baja Karbon Sedang” Dalam penyusuna
skripsi ini penulis mendapat banyak bantuan dari
berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapakan terima kasih yang sebesar besarnya kepada: 1.
Bapak Dr. Ir. I Ketut Gede Sugita, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana.
2.
I Made Widyarta, ST., MEngSc.,PhD. Selaku Dosen Pembimbing I.
3. Dr. I Made Parwata, S.T., M.T. Selaku Dosen Pembimbing II. 4.
Bapak Ainul Ghurri, ST., MT., Ph.D. Selaku Dosen Pembimbing Akademik.
5.
Bapak/Ibu dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana.
6.
Keluarga yang selalu mendukung dan membantu dalam perkuliahan hingga penyusunan skripsi.
7.
Kepada rekan – rekan dan semua pihak jurusan Teknik Mesin yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi Penulis menyadari bahwa skripsi ini tentu jauh dari kesempurnaan mengingat
keterbatasan pengetahuan dan refrensi yang penulis miliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya konstruktif sangat penulis harapkan dari berbagai pihak. Sekali lagi penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penulis mohon maaf apabila ada kekurangan atau kesalahan dalam penulisan skripsi ini.
Bukit Jimbaran, Desember 2016
Penulis
v
DAFTAR ISI
Halaman LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... i LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................ii ABSTRAK ............................................................................................... iii ABSTRACT .............................................................................................. iv KATA PENGANTAR ................................................................................ v DAFTAR ISI ............................................................................................. vi DAFTAR GAMBAR ............................................................................... viii DAFTAR TABEL ..................................................................................... ix BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1 1.1 Latar Belakang ....................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ................................................................... 2 1.3 Tujuan Penelitian ................................................................... 2 1.4 Batasan Masalah ..................................................................... 2 1.5 Manfaaat Penelitian ................................................................ 3 BAB II LANDASAN TEORI ..................................................................... 4 2.1 Proses Sandblasting ................................................................ 4 2.2 Baja Karbon ........................................................................... 7 2.3 kekasaran Permukaan ............................................................. 9 2.3.1 Permukaan ................................................................... 9 2.3.2 Parameter Kekasaran Permukaan ................................ 10 2.3.3 Toleransi Kekasaran Permukaan ................................. 13 BAB III METODE PENELITIAN ........................................................... 16 3.1 Diagram Alir Penelitian ........................................................ 16 3.2 Bahan dan Alat Penelitian ..................................................... 17 3.2.1 Bahan Penelitian ........................................................ 17 3.2.2 Alat Uji Penelitian ..................................................... 17 3.3 Pengujian ............................................................................. 20 3.3.1 Uji Sandblasting ......................................................... 20 3.3.2 Uji Kekasaran Permukaan .......................................... 20 3.3.3 Uji Metallugraphy ...................................................... 20 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 22 4.1 Data Hasil Penelitian ............................................................ 22 4.2 Data Pasir Sandblasting Al 2 O 3 .............................................. 22 4.3 Data Hasil Pengukuran Spesimen Uji Sebelum Dry Sandblasting ......................................................................... 22 4.4 Hasil Uji Kekasaran Permukaan Setelah Dry Sandblasting .... 23 4.4.1 Data Pengukuran Dry Sandblasting Dengan Ukuran Partikel 40mesh ......................................................... 24
vi
4.4.2 Data Pengukuran Dry Sandblasting Dengan Ukuran Partikel 20mesh ........................................................ 25 4.4.3 Data Pengukuran Dry Sandblasting Dengan Ukuran Partikel 16mesh ......................................................... 26 4.4.4 Tabel Perbandingan Waktu dan Ukuran Partikel ......... 27 4.5 Data Hasil Pengamatan Struktur Mikro Permukaan Spesimen 30 BAB V PENUTUP .................................................................................... 36 5.1 Kesimpulan .......................................................................... 36 5.2 Saran .................................................................................... 37 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 38 PERNYATAAN ....................................................................................... 39 LEMBAR ASISTENSI ............................................................................. 40 SK SKRIPSI/PEMBIMBING .................................................................. 44 DATA HASIL PENELITIAN .................................................................. 45 FOTO-FOTO ........................................................................................... 46
vii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar Gambar Gambar Gambar
2.1 2.2 2.3 2.4
Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar
2.5 2.6 2.7 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 4.1 4.2
Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar
4.3 4.4 4.5 4.6 4.7
Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16
Proses Sandblasting ................................................................ 5 Gambar system kerja Dry Sandblasting ................................... 6 Diagram Fase Fe-C ................................................................. 8 Kekasaran, gelombang dan kesalahan bentuk dari suatu permukaan ............................................................................ 10 menentukan kekasaran permukaan dari puncak ke lembah ..... 11 Profil suatu permukaan ......................................................... 11 Penunjukan konfigurasi permukaan ....................................... 14 Contoh dimensi spesimen ..................................................... 17 Pasir sandblast ...................................................................... 17 kompresor ............................................................................ 18 Sprayer sandblasting ............................................................ 18 Kotak uji sandblasting .......................................................... 19 Mitutoyo surfest SJ-210 ........................................................ 19 Posisi sprayer terhadap benda uji .......................................... 20 Kalibrasi alat ukur kekasaran permukaan .............................. 22 pengukuran kekasaran permukaan awal spesimen dengan alat mitutoyo ............................................................................... 23 Spesimen yang telah diukur kekasaran permukaan awal ........ 23 Grafik dry sandblasting dengan ukuran partikel 40mesh........ 25 Grafik dry sandblasting dengan ukuran partikel 20mesh........ 26 Grafik dry sandblasting dengan ukuran partikel 16mesh ........ 27 Grafik perbedaan kekasaran material terhadap variasi waktu dan ukuran partikel dry sandblasting .................................... 28 Pengaruh waktu penyemprotan terhadap topography permukaan spesimen ...................................................................... 29 Sampel spesimen yang telah di bonding dengan resin ............ 30 Gambar spesimen sebelum pengujian .................................... 31 Gambar spesimen dengan pengujian ukuran partik el 40mesh dan waktu 120 detik.............................................................. 31 Pengukuran kekasaran permukaan pada variasi ukuran partikel 40mesh menggunakan imagej ................................................ 32 Gambar spesimen dengan pengujian ukuran partikel 20mesh dan waktu 120 detik.............................................................. 33 Pengukuran kekasaran permukaan pada variasi ukuran partikel 20mesh menggunakan imagej ................................................ 33 Gambar spesimen dengan pengujian ukuran partik el 16mesh dan waktu 120 detik.............................................................. 34 Pengukuran kekasaran permukaan pada variasi ukuran partikel 16mesh menggunakan imagej ................................................ 35
viii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4
Toleransi harga kekasaran rata-rata R a .................................. 13 Toleransi harga kekasaran rata-rata R a berdasarkan proses pengerjaan ............................................................................ 13 Tabel hasil pengukuran dry sandblasting dengan ukuran partikel 40mesh .................................................................... 24 Tabel hasil pengukuran dry sandblasting dengan ukuran partikel 20mesh .................................................................... 25 Tabel hasil pengukuran dry sandblasting dengan ukuran partikel 16mesh .................................................................... 26 Tabel perbandingan waktu dan ukuran partikel...................... 27
ix
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi yang pesat seiring dengan kemajuan zaman menuntut manusia untuk selalu berinovasi. Salah satu wujud inovasi adalah dengan semakin banyaknya industri manufaktur untuk menghasilkan berbagai produk guna memenuhi kebutuhan manusia. Perusahaan yang bergerak di bidang industri manufaktur tentunya memerlukan beberapa proses untuk menghasilkan suatu produk, salah satunya adalah proses pembersihan material, dimana material dibersihkan dari kotoran-kotoran maupun karat. Sandblasting merupakan salah satu metode untuk melakukan proses pembersihan material. Sandblasting adalah salah satu metode untuk menghilangkan kotoran seperti cat, oli, garam dan lainnya pada suatu permukaan, selain itu juga dapat mengubah karakter permukaan material menjadi lebih kasar atau halus, dan biasanya diaplikasikan pada permukaan berbahan dasar logam. Sandblasting dilakukan dengan cara menembakkan abrasive material, biasa berupa pasir silika pada suatu permukaan dengan tekanan tertentu. Terjadinya perubahan kekasaran permukaan karena adanya tembakan partikel kecil yang tajam dengan kecepatan tinggi ke permukaan material. Akibat tumbukan ini, material di permukaan mengalami deformasi plastis dan mengalami perubahan kekasaran material. Deformasi dan kekasaran permukaan yang terjadi dipengaruhi oleh ukuran, berat jenis, kekerasan partikel blasting, kecepatan partikel, sudut tembak, dan lama waktu tembakan. Perlu diketahui, dengan adanya pembersihan dan perubahan kekasaran permukaan akan menambah daya rekat ketika material tersebut dicat maupun dicoating, sehingga meningkatkan umur pakai secara signifikan. Sandblasting terbagi atas 2 jenis, yaitu Sandblasting kering (Dry Sandblasting) dan Sandblasting basah (Wet Sandblasting). Dry sandblasting biasa diaplikasikan ke benda-benda berbahan metal/besi yang tidak beresiko terbakar, seperti tiang-tiang pancang, bodi dan rangka mobil, bodi kapal laut, dan lain-lain. Sedangkan Wet Sandblasting diaplikasikan ke benda-benda berbahan metal/besi
2
yang beresiko terbakar atau terletak di daerah yang beresiko terjadi kebakaran, seperti tangki bahan bakar, kilang minyak (offshore), ataupun pom bensin, dimana pasir silica yang digunakan dicampur dengan bahan kimia khusus anti karat yang berguna untuk meminimalisir percikan api saat proses Sandblasting terjadi. Pada penelitian ini dry sandblasting dilakukan dengan memvariasikan waktu selama proses sandblasting dan ukuran partikel yang digunakan. Tujuannya adalah membandingkan nilai kekasaran permukaan yang dihasilkan dari kedua variasi tersebut. Nilai kekasaran permukaan yang dihasilkan diharapkan dapat menjadi acuan sebelum melakukan proses sandblasting. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan
latar
belakang
diatas,
dirumuskanlah
beberapa
pokok
permasalahan yaitu : 1. Bagaimana pengaruh waktu proses Dry Sandblasting terhadap kekasaran permukaan pada baja karbon sedang? 2. Bagaimana pengaruh ukuran partikel proses Dry Sandblasting terhadap kekasaran permukaan pada baja karbon sedang? 1.3 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian yang akan dilakukan adalah : 1. Untuk mengetahui pengaruh waktu pada proses Dry sandblasting terhadap kekakasaran permukaan pada baja karbon sedang. 2. Untuk
mengetahui
pengaruh
ukuran
partikel
pada
proses
Dry
sandblasting terhadap kekakasaran permukaan pada baja karbon sedang . 1.4 Batasan Masalah Adapun permasalahan yang ada di atas perlu diberikan batasan agar permasalahan tersebut nantinya memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai masalah yang akan dikaji. Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
3
1. Proses pengujian dilakukan dengan beberapa variasi waktu yaitu 30 detik, 60 detik, 90 detik, 120 detik dan 150 detik. 2. Proses pengujian dilakukan dengan 3 variasi ukuran partikel yaitu 16mesh , 20mesh ,dan 40mesh . 3. Tekanan udara pada blasting gun diasumsikan sama/konstan. 4. Mass flow rate partikel blasting diasumsikan sama. 1.5 Manfaat Penelitian Penelitian yang akan dilakukan, diharapkan dapat memberikan beberapa manfaat tentang penggunaan Dry sandblasting untuk mendapatkan hasil yang optimal. Nilai kekasaran permukaan yang dihasilkan dengan variasi waktu dan ukuran partikel diharapkan dapat menjadi acuan sebelum melakukan proses pengecatan atau pelapisan material. Disamping itu penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi positif bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi
