“ ANALISA PENGARUH WAKTU TAHAN TERHADAP BAJA KARBON RENDAH DENGAN METODE PACK CARBURIZING

BAB I
PENDAHULUAN
skripsi teknik mesin

1.1. Pendahuluan
Semakin meningkatnya perkembangan hidup manusia maka jamanpun ikut berkembang dengan pesat. Karena perkembangan manusia bertambah maju maka bidang teknologipun ikut berkembang sangat pesat dengan harapan segala kebutuhan manusia dapat terpenuhi dengan baik.

Jika diperhatikan, segala kebutuhan manusia tidak lepas dari unsur logam. Kerena hampir semua alat yang digunakan manusia terbuat dari unsur logam. Sehingga logam mempunyai peranan aktif dalam kehidupan manusia dan menunjang teknologi dijaman sekarang. Oleh karena itu timbul usaha – usaha manusia untuk memperbaiki sifat – sifat dari logam tersebut. Yaitu dengan merubah sifat mekanis dan sifat fisiknya.

Adapun sifat mekanis dari logam antara lain : kekerasan, kekuatan, keuletan, kelelahan dan lain – lain. Sedangkan dari sifat fisiknya yaitu dimensi, konduktivitas listrik, struktur mikro, densitas, dan lain – lain.

Karena banyaknya permintaan yang bermacam – macam maka diadakan pemilihan bahan. Pemilihan bahan tersebut dapat dipersempit sesuai dengan kegunaannya. Seperti misalnya pada baja karbon. Baja karbon mendapat prioritas yang utama untuk dipertimbangkan. Karena baja karbon mudah diperoleh, mudah dibentuk atau sifat permesinannya baik dan harganya relatif murah. Karena baja karbon mendapat prioritas utama maka dituntut untuk memodifikasi atau memperbaiki sifatnya seperti kekerasan, kekerasan pada permukaan, tahan aus akibat gesekan. Karena hal tesebut maka perlu diadakan proses perlakuan panas guna menambah kekerasan dari bahan tersebut.

Perlakuan panas adalah suatu perlakuan (treatment) yang diterapkan pada logam agar diperoleh sifat – sifat yang diiginkan. Dengan cara pemanasan dan pendinginan dengan kecepatan tertentu yang dilakukan terhadap logam dalam keadaan fase padat sebagai upaya untuk memperoleh sifat – sifat tertentu dari logam. skripsi teknik mesin

Salah satu cara adalah dengan menggunakan proses karburasi yaitu dengan mengeraskan permukaannya saja. Karburasi adalah salah satu proses perlakuan panas untuk mendapatkan kulit yang lebih keras dari sebelumnya.

Dan berdasarkan hal – hal tersebut diatas maka penulis mencoba untuk mengadakan suatu penelitian dengan judul :

“ ANALISA PENGARUH WAKTU TAHAN TERHADAP BAJA KARBON RENDAH DENGAN METODE PACK CARBURIZING “

1.2. Rumusan Masalah
Adapun alasan bidang ini disesuaikan dengan kebutuhan pada bidang industri yang semakin modern, dalam hal ini adalah pengembangan sifat – sifat dari logam. Yang mana mempunyai kekerasan yang baik tapi juga ulet. Dimana aplikasinya digunakan pada alat – alat potong, alat – alat pahat, roda gigi atau kontruksi mesin yang sering mengalami kontak antara bahan satu dengan bahan lainnya.

Dengan proses perlakuan panas dengan metode karburasi diharapkan dapat memperpanjang umur pemakainanya tetapi masih memiliki sifat keuletan pada bagian dalamnya. skripsi teknik mesin

1.3. Batasan Masalah
Karena luasnya masalah ilmu perlakuan panas khususnya masalah karburasi, maka masalah yang akan dibahas adalah mencakup pengerasan permukaan dan waktu tahan carburasi pada material baja karbon rendah. Hal – hal yang berhubungan dengan proses kimia dan perpindahan panas pada waktu pendinginan tidak dibahas.

Dan batasan yang diberikan agar peneliti lebih spesifik adalah sebagai berikut :

Bahan spesimen uji adalah Baja Karbon Rendah.
Kondisi pada awal pemanasan adalah sama untuk setiap spesimen.
Bahan untuk proses perlakuan panas pada Pack Carburising adalah Bubuk Carbon aktif + Natrium Carbonat sebagai energizer.
Open pemanas yang digunakan adalah milik Balai Latihan Kerja Industri Surabaya.
Proses pendinginan yang dilakukan adalah dengan cara pendinginan langsung (dirrect quenching).
Pengujian kekerasan menggunakan uji kekerasan Vickers.
Temperatur pemanasan 8750 C.
Waktu pemanasan adalah 15 menit, 30 menit, dan 50 menit.
Media pendinginan yang digunakan adalah oli.

1.4. Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui hubungan penahanan waktu pemanasan terhadap difusi karbon dan kekerasannya, media pendinginan terhadap kekerasan dan sejauhmana kekerasan permukaan dapat dicapai dengan proses karburasi pada material baja karbon rendah.

Disamping itu sebagai penerapan materi – materi yang didapat dibangku kuliah sehingga diharapkan akan menambah pengetahuan, wawasan dan keterampilan mahasiswa teknik mesin khususnya.

Pembuatan Tugas Akhir  ini  adalah salah satu persyaratan bagi mahasiswa untuk menyelesaikan program sarjana sesuai dengan kurikulum yang berlaku pada Jurusan Mesin, Fakultas Teknik Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya.

1.5.    Sistematika Penulisan
Makalah yang disampaikan dalam penulisan tugas akhir  ini  disajikan dalam bentuk sistematika sebagai berikut :
BAB I        PENDAHULUAN
Berisikan latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, dan sistematika penulisan

BAB II DASAR TEORI
Berisikan dasar – dasar teori yang didasarkan dari hasil studi literatur dan jurnal

BAB III METODA PENELITIAN
Berisikan alur penelitian yang akan dilakukan oleh penulis.

BAB IV ANALISA DATA
Berisikan data hasil pengujuan.

BAB V KESIMPULAN

BAB II
DASAR TEORI
skripsi teknik mesin

Sebelum membaca landasan teori pada contoh skripsi teknik mesin ini, saya akan memberitahu terlebih dahulu bahwa landasan teorinya tidak saya cantumkan semuanya dikarenakan banyak nya data yang harus saya posting, yang membuat proses posting menjadi lama, memakan waktu, maka dari itu saya memberikan layanan download dibawa posting skripsi teknik mesin ini, harap maklum ya teman teman semua

2.1.    Perlakuan Panas
Perlakuan panas didefinisikan sebagai kombinasi operasi pemanasan dan pendinginan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat dengan waktu tertentu, yang dimaksud memperoleh sifat - sifat tertentu. Langkah pertama pada setiap proses laku panas adalah memanaskan logam bersama campurannya sampai temperatur tertentu, lalu menahan beberapa saat pada   temperatur itu kemudian didinginkan langsung. Selama proses  ini  akan terjadi beberapa perubahan struktur mikro, dimana perubahan  ini  akan menyebabkan terjadinya perubahan sifat dari logam tersebut.

2.2.    Pengerasan Permukaan
Pengerasan permukaan disebut juga case hardening, dapat juga dikatakan sebagai suatu proses laku panas yang diterapkan pada suatu logam agar memperoleh sifat – sifat tertentu. Dalam hal  ini  hanya pengerasan permukaannya saja. Dengan demikian lapisan permukaan mempunyai kekerasan yang tinggi, sedangkan bagian yang dalam tetap seperti semula, yaitu dengan kekerasan rendah tetapi keuletan atau ketangguhannya tinggi.

Dalam pemakaian suatu bagian mesin atau perkakas sering kali diperlukan permukaan yang keras dan tahan aus dengan bagian inti yang relatif lunak dan ulet atau tangguh. Baja yang dikeraskan dengan cara konvensional memang dapat menghasilkan permukaan yang keras dan tahan aus, tetapi kurang ulet. Pengerasan permukaan dimaksudkan untuk mengeraskan bagian permukaannya saja, sedang bagian inti tetap lunak dan ulet, sehingga secara keseluruhan benda masih cukup ulet tetapi sekarang permukaan menjadi lebih keras dan tahan aus.skripsi teknik mesin

Untuk itu pengerasan permukaan atau case hardening adalah merupakan salah satu jalan keluar yang cukup baik. Dengan pengerasan permukaan akan diperoleh permukaan yang lebih baik dari sebelumnya. Dengan pengerasan pada permukaan akan menyebabkan lapisan permukaan menjadi kuat atau keras dan pada lapisan permukaan itu terjadi tegangan sisa yang berupa tegangan tekan. Karena hal tersebut maka benda kerja menjadi lebih tahan terhadap kelelahan, atau fatigue limitnya menjadi naik. Biasanya proses perlakuan panas ini dilakukan terhadap roda gigi, pahat, cetakan (dies), alat – alat potong, alat – alat pada kontruksi, dan lain - lain.

Karena banyaknya cara proses pengerasan permukaan diantaranya adalah :

Carburising (karburasi mengunakan media padat, cair, atau gas)
Nitriding
Dan lain – lain.

Oleh karena itu penelitian ini hanya menggunakan proses karburasi (Carburising) menggunakan media padat.

BAB III
METODE PENELITIAN
skripsi teknik mesin

Pada penelitian ini penulis meneliti tentang pengaruh penahanan waktu pemanasan (holding time) terhadap kekerasan baja karbon rendah pada proses karburasi dengan menggunakan media padat. Jadi penahanan waktu pemanasan dan media pendinginan dibuat bervariasi dengan tujuan untuk mengetahui sejauhmana pengaruh terhadap kekerasan yang dihasilkan.

3.1. Alur Penelitian

Dalam melakukan penelitian dibutuhkan alat–alat antara lain :
a. Material Benda uji.
Material atau spesimen yang digunakan adalah baja karbon rendah perupa plat strip.
Komposisi kimia :

b. Kawat
Berfungsi sebagai pengikat benda uji agar memudahkan dalam pengambilan dari kotak sementasi pada waktu proses pendinginan.

c. Bubuk karbon (arang kayu) dan bubuk barium karbonat.
d. Kotak sementasi (kotak karbon)

gambar 3 – 2 : Kotak Sementasi

Kotak sementasi harus memiliki karakteristik sebagai berikut :

Harus rapat sehingga tidak memungkinkan adanya kebocoran dari gas yang terbentuk.
Tahan suhu tinggi untuk waktu yang relatif lama.
Sesuai untuk bentuk dan ukuran benda kerja yang akan diproses.
Memiliki sifat mekanik yang memadai sehingga tidak terjadi perubahan bentuk pada sat mengalami pemanasan pada waktu yang cukup lama.
Relatif ringan.

Biasanya bahan Sementasi terbuat dari :

Baja Cr – Ni
Bahan ini harganya relatif mahal, tetapi bahan ini sangat stabil pada suhu yang tinggi serta relatif ringan.
Baja lunak, murah tetapi masa pakainya singkat.
Besi cor, relatif tebal (rata – rata diatas 10 mm) agar masa pakainya menjadi panjang.

e. Penjepit
Berfungsi untuk pengambilan kotak karbon dari tungku dan benda uji dari kotak karbon.

BAB IV
DATA DAN PEMBAHASAN
skripsi teknik mesin

Dari pengujian yang dilakukan terhadap baja karbon rendah, dengan adanya proses perlakukan panas maka didapat hasil yaitu berupa perubahan sifat mekanis dari benda uji.

4.1. Hasil Pengujian Kekerasan
Dalam pengujian ini pengambilan data kekerasan dilakukan pada :

Permukaan dan penampang benda uji sebelum dilakukan case hardening (perlakuan panas).
Pada permukaan dan penampang benda uji setelah mengalami proses perlakuan panas (cese hardening) dengan metode pack carburising.

Pengujian kekerasan pada permukaan spesimen dilakukan secara acak pada permukaan. Sedangkan pada pengujian pada penampang dilakukan indentasi secara diagonal dengan jarak yang teratur dari permukaan.

Sebelum dilakukan proses perlakuan panas benda uji dilakukan pengujian kekerasan terlebih dahulu dengan :

Pengujian kekerasan    : HV
Beban            : 30 kg
Lama pembebanan        : 15 detik
Penetrator            : Intan (diamond)

Pengujian dilakukan terhadap salah satu benda uji dan kekerasan antara benda uji satu dengan lainnya sebelum pengujian dianggap sama.

BAB V
KESIMPULAN
skripsi teknik mesin

5.1. Kesimpulan

Setelah memperoleh data – data hasil pengujian kekerasan pada proses pengerasan permukaan maka dapat disimbulkan bahwa :

Semakin lama waktu penahan (Holding Time) maka semakin tebal difusi karbon pada benda uji dan dengan adanya penambahan unsur karbon pada permukaan maka kekerasan permukaan benda uji bertambah keras. Hal tersebut dapat diketahui dengan melihat hasil perhitungan kadar karbon pada benda uji. Kadar karbon yang tinggi membuat permukaan benda uji semakin keras dan getas.skripsi teknik mesin
Dengan pendinginan langsung dapat mempengaruhi kekerasan permukaan benda uji, hal tersebut dapat diketahui dengan melihat hasil hasil kekerasan benda uji. Pada proses pengerasan suatu material akan diperoleh hasil yang maksimal bila dicapai struktur martensit. Dan struktur martensit ini hanya dapat dicapai dari fase austenit yang didinginkan dengan cepat. Dengan pendinginan yang cepat dari temperatur austenit nk diperoleh bentuk kristal BCC yang tergeser menjadi BCT akibat perbedaan temperatur yang tinggi pada materil.

5.2. Saran
Karena keterbatasn penelitian ini maka diharapkan pada penelitian – penelitian selanjutnya tentang proses perlakuan panas lainnya secara khusus dan secara umum, karena dalam hal ini sangat berguna untuk menambah dan memperjelas pengetahuan dibidang Metallurgy.

Nah akhirnya selesai juga posting skripsi teknik mesin, mudah mudahan dengan adanya skripsi teknik mesin ini teman teman bisa terbantu dalam menyusun skripsinya, Oh ya posting diatas tidak lengkap loh dikarenakan banyaknya data (image, symbol) yang terdapat padaskripsi teknik mesin ini yang menjadikan kesulitan dalam mempostinnya, jika temanteman ingin menjadikan skripsi ini sebagai referensi dalam menyusun skripsi silahkan di download