23

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Tempat dan Waktu Penelitian pembuatan spesimen Heat Treatment,

Pengujian Tarik dan pengujian Kekerasan akan dilakukan di Laboratorium Teknik

Mesin Universitas Muhammadiyah Malang.

3.2 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian akan dilakukan sesuai dengan alur diagram penelitian

yang ditujukan oleh gambar 3.1

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Start Siapkan Spesimen Uji

Baja AISI 1045

Heat Treatment Tanpa

Heat Treatment

Variasi Holding

Time

Pendinginan

Uji

Kekerasan

Uji Tarik

Uji Tarik Uji

Kekerasan

Analisa Data

Kesimpulan

24

3.3 Alat dan Bahan

3.3.1 Alat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian kali ini sebagai berikut :

Oven Heat Treatment ( Furnace )

Dapur panas yang digunakan adalah Vulcan A – 550 dengan suhu

maksimal mencapai 1000o C yang dapat dilihat pada Gambar 3.2

Gambar 3.2 Oven Heat Treatment (Furnace)

Mesin Bubut Konvensional

Mesin bubut yang digunakan pada penelitian adalah mesin bubut

konvensional yang dapat dilihat pada Gambar 3.3

Gambar 3.3 Mesin Bubut Konvensional

25

Mesin Uji Tarik

Mesin Uji Traik yang digunakan pada penelitian adalah mesin uji tarik

universal yang dapat dilihat pada gambar 3.4

Gambar 3.4 Mesin Uji Tarik Universal

Mesin Uji Kekerasan

Mesin Uji Kekerasan yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat

pada gambar 3.5

Gambar 3.5 Mesin Uji Kekerasan

26

Tang Jepit Besi

Tang Jepit Besi yang digunakan saat pengambilan spesimen setelah

perlakuan Heat Treatment dapat dilihat pada Gambar 3.6

Gambar 3.6 Tang Jepit Besi

Jangka Sorong

Jangka Sorong yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada

Gambar 3.8

Gambar 3.7 Jangka Sorong

27

Sarung Tangan

Sarung Tangan yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada

Gambar 3.8

Gambar 3.8 Sarung Tangan

Mesin Pemotong Besi

Mesin Pemotong Besi yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat

pada Gambar 3.9

Gambar 3.9 Mesin Pemotong Besi

28

3.3.2 Bahan

Bahan atau spesimen uji menggunakan Baja AISI 1045 dengan

unsur paduan yang dapat dilihat pada Tabel 3.1

Tabel 3.1

Unsur Paduan yang terdapat pada Baja AISI 1045 (aZom,2012)

Unsur Presentase

Fe 98,51 – 98,9 %

C 0,42 – 0,5 %

Mn 0,6 – 0,9 %

P ≤ 0,40 %

S ≤ 0,50 %

3.4 Variabel Penelitian

1.Variabel Bebas :

Holding Time ( Penahan Waktu ) 2 jam, 2,5 jam, 3 jam, 3,5

jam dan 4 jam

2. Variabel Tetap :

Proses Tempering

Material Baja AISI 1045

Suhu Pemanasan 600o C

3. Variabel Terikat :

Perubahan Kekerasan

Perubahan Kekuatan Tarik

29

3.5 Prosedur Penelitian

3.5.1 Persiapan Spesimen

Spesimen yang akan diuji Tarik dipotong terlebih dahulu menggunakan

mesin potong dengan panjang masing-masing 20 cm, Pengujian Tarik ini

berdasarkan pengujian ASTM E8 dengan detail dimensi seperti pada Gambar 3.5

Gambar 3.5 spesimen Pengujian Tarik menurut ASTM E8

3.5.2 Proses Heat Treatment

Spesimen yang telah melalui proses pemotongan dimasukan kedalam

dapur pemanas ( Furnace ) dengan temperature pemanasan sebagai berikut :

Sample 1 : Spesimen tanpa perlakuan Heat Treatment

Sample 2 : Spesimen dipanaskan hingga temperatur 600o C dengan rentan

waktu hingga 2 jam

Sample 3 : Spesimen yang dipanaskan hingga temperatur 600o C dengan

rentan waktu hingga 2,5 jam

Sample 4 : Spesimen yang dipanaskan hingga temperatur 600o C dengan

rentan waktu hingga 3 jam

Sample 5 : Spesimen yang dipanaskan hingga temperatur 600o C dengan

rentan waktu hingga 3,5 jam

30

Sample 6 : Spesimen yang dipanaskan hingga temperatur 600o C dengan

rentan waktu hingga 4 jam

3.5.3 Pengujian Tarik

Pengujian Tarik dilakukan agar mengetahui sifat mekanik dari material uji

baja AISI 1045 pada saat sebelum dilakukan proses perlakuan panas (Heat

Treatment) hingga sesudah dilakukannya proses perlakuan panas (Heat

Treatment), Sifat mekais yang akan ditinjau adalah kekuatan tarik maksimum

(Ultimate Tensile Strenght), Elongasi dan Reduksi Area.

Pengujian tarik dilakukan berdasarkan ASTM E8 (Standard Test Methods

for TensionTesting of Metallic Materials), Langkah-langkah pengujian tarik

sebagai berikut :

Siapkan spesimen yang belum diberi perlakuan panas dan spesimen yang

telah diberi perlakuan panas, Haluskan permukaan spesimen dengan kertas gosok

guna mengantisipasi adanya kotoran pada permukaan spesimen uji, Lakukan

pemasangan pada spesimen uji pada mesin uji tarik dan lakukan pengujian,

Lepaskan spesimen uji tarik setelah pengujian dilakukan.

Setelah selesai proses pengujian selanjutnya lakukan pengambilan data,

Setelah itu lakukan pengukuran elongasi atau perpanjangan pada setiap spesimen

uji dan hitung luas akhir penampang agar mendapatkan nilai reduksi area pada

spesimen uji.

3.5.4 Pengujian Kekerasan

Uji kekerasan merupakan pengujian paling efektif dalam menentukan sifat

mekanis dari suatu material, Karena dalam pengujian ini kita dapat mengetahui

31

gambaran dari sifat mekanis material dengan mudah, Meskipun dalam pengujian

ini pengukuran hanya dilakukan pada satu titik atau suatu daerah tertentu saja.

Namun pada pengujian ini kita akan mendapatkan nilai dari kekerasan

suatu material dengan cukup valid sehingga kita dapat dengan mudah

menggolongkan material material yang ulet ataupun material yang getas.

Pengujian kekerasan (Hardness Test) yang akan digunakan pada penelitian

kali ini adalah pengujian kekerasan Vickers dengan langkah-langkah pengujian

sebagai berikut :

Siapkan alat dan mesin uji kekerasan Vickers (Vickers Hardness Test),

Tekan indentor ke benda uji tunggu 10-20 detik (biasanya 15 detik), Bebaskan

gaya dan lepaskan indentor dari benda uji, Ukur dua diagonal lekukan persegi

(Belah ketupat) yang terjadi menggunakan microscop pengukur. Masukan data-

data yang didapatkan kedalam rumus.

3.6 Analisa Data

Tabulasi awal data pengujia tarik dapat dilihat pada Tabel 3.2

Tabel 3.2 data awal uji tarik

Tabulasi Data Pengujian Tarik

Perlakuan

Holding Time

(jam)

Diameter

Awal

(Ao/)mm2

Diameter

Akhir

(lo/)mm2

Panjang

Awal

(lo)/mm

Panjang

Akhir

(lf)/mm

Beban

Maksimal

Tanpa Heat

Treatment 0

Heat

Treatment

600oC

2 jam

32

2,5 jam

3 jam

3,5 jam

4 jam

Metode Pengolahan Data

Tegangan Teknik

𝜎 =𝐹

𝐴𝑜 … … … … … … (3.1)

Regangan Teknik

𝜖 =𝑙𝑖 − 𝑙𝑜

𝑙𝑜=

∆𝑙

𝑙𝑜 … … … … … … (3.2)

Modulus Elastisitas

𝜎 = 𝐸𝜖 … … … … … … (3.3)

Presentase Pemanjangan

%𝐸𝐿 = (𝑙𝑓 − 𝑙𝑖

𝑙𝑜) 𝑥100 … … … … … … (3.4)

33

Presentase Reduksi Penampang

%𝑅𝐴 = (𝐴𝑜 − 𝐴𝑓

𝐴𝑜) 𝑥100 … … … … … … (3.5)

Safe (Working) Stress

𝜎𝑤 =𝜎𝑦

𝑁 … … … … … … (3.6)

Keterangan Simbol

SIMBOL PENJELASAN

Ao Luas penampang sebelum pengujian

Ai Luas penampang setelah pengujian

E Modulus Elastisitas

F Pemberian tekanan

lo Panjang spesimen sebelum pengujian

li Panjang Setelah Pengujian

N Faktor Keamanan

Tabel 3.4 Keterangan simbol

Tabulasi data awal pengujian Kekerasan (Vickers) dapat dilihat pada Tabel 3.3

Tabel 3.3 Data awal uji Kekerasan (Vickers)

Tabulasi Data Awal Uji Kekerasan Vickers

Perlakuan

Holding

Time

Diagonal Indentasi (mm)

Diagonal indentasi rata-

rata = (d1-d2)/2

(mm)

Harga kekrasan Vickers

(kg/mm2)

d1 d2

Tanpa Heat

Treatment

0 jam

Heat

2 jam

2,5 jam

34

Treatment

600o 3 jam

3,5 jam

4 jam

Metode Pengolahan Data :

𝑉𝐻𝑁 =2𝑝 sin (∅/2)

𝑑2 … … … … … … (3.7)

P = Beban yang digunakan (kg)

D = Panjang diagonal rata-rata (mm)

Ø = Sudut antara permukaan intan (136o)