BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Perkembangan teknologi bahan dan rekayasa mikroteknologi
telah mendorong perubahan yang sangat besar terhadap pengunaan material
khususnya baja. Dalam dunia Industri dibutuhkan baja dengan sifat dan
karakteristik yang sesuai terhadap kondisi pada saat diaplikasikan. Salah satu
aplikasi baja karbon menengah St. 60 adalah penggunaannya sebagai bahan
pembuatan roda gigi, poros, gandar serta bagian-bagian konstruksi pemesinan dan
komponen otomotif lainnya. Permasalahan yang terjadi pada baja dalam
aplikasinya terhadap konstruksi pemesinan dan komponen otomotif adalah
keterbatasan pada pemakaian bagian-bagian yang mendapatkan beban yang tidak
terlalu berat dan tidak menerima gesekan yang terlalu tinggi karena kurang
keras.
Untuk mendapatkan sifat baja yang baik, maka dilakukan
proses pengerasan (hardening) pada
baja. Hardening itu sendiri merupakan
salah satu proses perlakuan panas yang sangat penting dalam produksi
komponen-komponen mesin. Untuk mencapai struktur baja yang kehalusan, keuletan,
dan kekerasannya sesuai dengan yang diinginkan, dapat diperoleh melalui proses
ini. Suherman (1988:33) mengartikan hardening
atau pengerasan sebagai salah satu laku panas dengan kondisi non-equilibrium, laku panas yang
pendinginannya berlangsung pada kondisi non-equilibrium,
pendinginan yang sangat cepat, sehingga struktur mikro yang akan diperoleh
adalah struktur mikro yang non-equilibrium
juga.
Dalam beberapa hal, terutama jika diperlukan sifat tahan
aus dari suatu bagian, maka sifat kekerasan sangat menentukan. Untuk memperbaiki
sifat material kekerasan dan kekuatan tariknya maka baja St. 60 perlu
mendapatkan perlakuan panas dengan jalan mengubah struktur melalui pemanasan
dan kecepatan laju pendinginan (quenching)
kemudian dipanaskan lagi (tempering).
Tempering bertujuan untuk memperbaiki
sifat mekanis akibat hardening dengan
laju pendinginan cepat. Setelah proses hardening
tempering dikerjakan dengan benar maka dilakukan uji kelulusan terhadap
spesimen.
Pengujian tarik digunakan untuk menilai kemampuan
spesimen hasil proses hardening tempering
dalam menerima beban tarik sampai patah. Kekuatan tarik merupakan sifat
mekanis yang paling penting dari logam
terutama untuk perhitungan konstruksi. Pengujian
tarik paling sering dilakukan karena merupakan dasar pengujian-pengujian dan
studi mengenai kekuatan bahan. Sifat mekanis dan tingkat kekerasan material
yang terjadi akibat proses hardening tempering
dalam penggunaannya akan mengalami perubahan struktur mikro.
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Elfendri
(2009:22) disimpulkan bahwa laju pendinginan yang semakin cepat akan
menambahkan jumlah karbida komplek dalam material baja karena ikatan karbida
tidak mempunyai waktu yang cukup untuk putus atau karbida terperangkap dalam
ikatan komplek yang terbentuk saat pemanasan pada temperatur eutektoid. Hal ini
menyebabkan tingkat kekerasan pada baja atau material akan bertambah. Sehingga
semakin lambat proses pendinginan maka akan meningkatkan presentase perlit di
dalam bahan dikarenakan saat proses pendinginan berlangsung ikatan karbida
komplek banyak yang putus dan berubah menjadi unsur tunggal atau bereaksi
membentuk perlit.
Proses pengerasan yang dimaksudkan tentu tidaklah mudah,
untuk mencapai hasil kekerasan yang optimal dan tidak mengalami cacat maka
perlu melakukan tindakan yang tepat. Penelitian terhadap baja St. 60 ini
merupakan upaya menerapkan ilmu dasar perlakuan panas sebagai landasan
memperbaiki sifat material menggunakan media pendingin emulsi (air dan dromus oil) serta mempelajari efek lain
dari penggunaan media emulsi (air dan dromus
oil).
Dengan mempertimbangkan sifat kelarutan dromus oil yang mempunyai kelarutan
tingkat tinggi terhadap air sehingga dapat diemulsikan dengan rasio air : dromus oil adalah 20:1 sampai 40:1 memungkinkan
dimanfaatkan sebagai pendinginan pada pengerasan baja.
Penelitian yang dilakukan oleh Karmin (2012:6) menggunakan
medium quenching emulsi minyak dromus dengan air mempunyai pengaruh
yang berbeda-beda terhadap sifat mekanik baja amutit, semakin banyak
menambahkan volume air kedalam minyak dromus cenderung meningkatkan kekerasan
dan kekuatan.
Mengkaji dari penelitian-penelitian sebelumnya bahwa laju
pendinginan berperan penting pada proses pembentukan ikatan komplek. Media
pendingin dromus oil ditambahkan
dalam media pendingin air yang kemudian akan meningkatkan laju pendinginan
sehingga diharapkan material yang diperlakukan dengan media pendingin ini nilai
kekerasan dan tingkat kekuatan tariknya akan meningkat. Kondisi logam atau
material yang memiliki sifat kekerasan akibat media pendingin akan
mengakibatkan keuletan dan ketangguhan logam menurun. Dengan kata lain nilai
kekerasan dan kekuatan tarik pada logam yang sudah mengalami perlakuan panas
dengan media pendingin berbanding terbalik dengan keuletan serta ketangguhan
logam tersebut.
Pada penelitian ini, peneliti menggunakan kadar dromus
oil antara 10%, 20%, dan 30%. Hal ini dikarenakan tingkat kekuatan tarik dan
struktur mikro memungkinan dapat berubah menjadi lebih tinggi pada skala-skala
tersebut. Berdasarkan pemaparan uraian tersebut menjadi landasan bagi penulis
untuk melakukan penelitian dengan judul “Pengaruh
Kadar Dromus Oil Dalam Media Pendingin
Terhadap Kekuatan Tarik Dan Struktur Mikro Baja St. 60 Yang Mengalami Proses Hardening
Tempering”. Sehingga hasil dari penelitian ini dapat dijadikan masukan yang
dapat dipakai sebagai pedoman dalam produksi baja.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, dapat dituliskan
rumusan masalah dalam penelitian ini sebagai berikut:
1.
Apakah ada pengaruh
variasi kadar dromus oil dalam media
pendingin terhadap kekuatan tarik pada proses hardening tempering baja
St. 60?
2.
Apakah ada pengaruh
variasi kadar dromus oil dalam media
pendingin terhadap struktur mikro pada proses hardening tempering baja
St. 60?
1.3 Tujuan
Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1.
Mengetahui pengaruh
variasi kadar dromus oil 10%, 20%,
dan 30% dalam media pendingin terhadap kekuatan tarik pada proses hardening tempering baja St. 60.
2.
Mengetahui pengaruh
variasi kadar dromus oil 10%, 20%,
dan 30% dalam media pendingin terhadap struktur mikro pada proses hardening tempering baja St. 60.
1.4 Hipotesis
Penelitian
Hipotesis dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
H0 : Tidak
ada pengaruh variasi kadar dromus oil dalam
media pendingin terhadap kekuatan tarik dan struktur mikro pada proses hardening tempering baja St. 60.
1.5 Kegunaan
Penelitian
Kegunaan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1.
Bagi mahasiswa,
penelitian ini dapat digunakan untuk menambah pengetahuan tentang perlakuan
panas pada baja dan sebagai bahan pertimbangan atau acuan untuk
penelitian-penelitian sejenis demi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi.
2.
Bagi industri
pengerjaan logam, penelitian ini merupakan masukan yang dapat dipakai sebagai
pedoman dalam produksi, artinya dapat diketahui jenis perlakuan panas yang
sesuai dengan benda kerja, serta jenis media pendingin dan laju pendinginan
yang akan diterapkan.
1.6 Asumsi
Penelitian
Asumsi yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
Baja St. 60 yang di panaskan
pada temperatur 900 oC selama 40 menit dan didinginkan secara cepat dengan
variasi kadar dromus oil 10%, 20%, dan 30% kemudian dipanaskan kembali pada
temperatur 200 oC selama satu jam dan didinginkan secara perlahan
dalam dapur maka baja ini akan mengalami perubahan struktur mikro. Dengan demikian
sifat mekanis dari baja St. 60 juga akan berubah yakni tingkat kekerasan dan
kekuatan tariknya akan bertambah namun keuletannya berkurang.
1.7
Definisi Operasional dan Ruang Lingkup
1.7.1
Definisi Operasional
1.
Hardening menurut
Lawrance (1973:200), merupakan proses perlakuan panas pada baja yakni baja
dipanaskan hingga diatas titik kritis, ditahan pada suhu tersebut kemudian
setelah penahanan suhu didinginkan secara cepat dengan media air, minyak, dan
larutan garam.
2.
Tempering
adalah proses memanaskan kembali baja yang telah dikeraskan untuk mendapatkan
sifat baja yang keuletannya lebih baik, tetapi kekerasan dan kekuatan tariknya
lebih rendah.
3.
Dromus oil
adalah minyak mineral hasil penyulingan dan adiptif yang komposisinya terdiri
dari sodium sulphonate, polyolefin ether,
alkyl amide, dan long chain alkenyl amide borate.
4.
Kekuatan tarik
adalah kemampuan bahan menerima tegangan sebelum mengalami patah pada saat
diberi beban tarik.
5.
Struktur Mikro
adalah struktur yang terdapat pada suatu material yang dapat digunakan untuk
menganalisa sifat mekanis material tersebut.
1.7.2
Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
Pada penelitian ini
ruang lingkup dan batasan masalah terangkum dalam tabel berikut ini:
Tabel 1.3 Rangkuman Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
|
No.
|
Konsep
|
Variabel
|
Sub Variabel
|
Indikator
|
|
1.
|
Media Pendingin
|
Jenis Media Pendingin
|
-
Dromus Oil 1
-
Dromus Oil 2
-
Dromus Oil 3
|
-
Air dengan tambahan
dromus oil 10%
-
Air dengan
tambahan dromus oil 20%
-
Air dengan
tambahan dromus oil 30%
|
|
2
|
Pengujian Bahan
|
Uji Kekuatan Tarik dan Struktur Mikro
|
Tingkat Kekuatan Tarik dan Struktur Mikro
|
Tingkat Kekuatan Tarik Maksimum dan Struktur Mikro
|
|
3
|
Perlakuan Panas
|
Jenis Perlakuan Panas
|
Hardening
Tempering
|
Suhu 900 oC
Suhu 200 oC
|
|
4
|
Logam Uji
|
Baja Karbon Menengah
|
Baja St. 60
|
Spesimen dalam bentuk silinder standar ASTM A370 dengan ukuran panjang
250 mm dan diameter 12,5 mm
|
No comments:
Post a Comment