i

TUGAS AKHIR

ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS TOOTH BUCKET EXCAVATOR SEBELUM DAN SESUDAH

PROSES HEAT TREATMENT

Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh :

MUH. ANDHY ISKANDAR NIM : D 200 060 027

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2013

ii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan

judul: ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS TOOTH BUCKET

EXCAVATOR SEBELUM DAN SESUDAH PROSES HEAT TREATMENT.

Yang dibuat untuk memenuhi syarat drajat Sarjana S1 pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau

duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai

untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas

Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, dan rangkuman yang

diambil dari buku penunjang yang berada di perpustakaan pusat

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Surakarta, Mei 2013

Yang menyatakan

Muh Andhy Iskandar

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir berjudul ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS

TOOTH BUCKET EXCAVATOR SEBELUM DAN SESUDAH PROSES

HEAT TREATMENT, telah disetujui oleh pembimbing dan diterima untuk

memenuhi persyaratan memperoleh, derajat sarjana (S1) pada Jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama : MUH ANDHY ISKANDAR

NIM : D 200.060.027

Disetujui pada

Hari :

Tanggal :

Mengetahui,

Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping

Wijianto, ST, MEng. Sc Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT

Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Ir. Sartono Putro, MT

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir ini dengan judul : “ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS

TOOTH BUCKET EXCAVATOR SEBELUM DAN SESUDAH PROSES

HEAT TREATMENT “, telah diuji dan dipertahankan dihadapan Tim

Penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagai syarat untuk

memperoleh gelar Sarjana S1 Teknik Mesin Faluktas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Dipesiapkan Oleh :

Nama : MUH ANDHY ISKANDAR

NIM : D 200 060 027

Disetujui Pada

Hari : Kamis

Tanggal : 30 Mei 2013

Tim Penguji

1. Wijianto, ST, MEng. Sc (……………………………)

(Ketua)

2. Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT (……………………………)

(Anggota 1 )

3. H. Supriyono ST, MT, Ph.D (……………………………)

(Anggota 2 )

Dekan Ketua Jurusan

(Ir. Agus Riyanto, MT) ( Ir. Sartono Putro, MT )

v

vi

HALAMAN MOTTO

Barang siapa bertaqwa kepada Allah SWT, maka akan selalu ada jalan

keluar dalam mengatasi kesulitan hidup.

(QS. At-Thalaq:2).

Jadikanlah sabar dan sholat itu sebagai penolongmu dan sesungguhnya

yang Demikianlah itu sungguh berat, kecuali orang-orang yang khusyu.

(QS. Al Baqaroh: 45).

Carilah ilmu sampai ke negeri Cina

(Muh Andy Iskandar)

Carilah ilmu mulai dari ayunan sampai ke liang lahat

(Muh Andhy Iskandar)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Tugas akhir ini kupersembahkan kepada,

1. Ayah dan Ibu tercinta yang senantiasa memberikan doa restu,

kasih sayang dan pengorbanan baik moril dan materiil.

2. Istri dan anak tercinta

3. Adikku yang tersayang.

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum wr,wb.

Dengan mengucap puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala

rahmat, hidayah dan inayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

Tugas akhir ini disusun guna memenuhi syarat untuk memperoleh

gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Pada penyusunan Tugas Akhir ini, penulis mengambil judul

“ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS TOOTH BUCKET EXCAVATOR

SEBELUM DAN SESUDAH PROSES HEAT TREATMENT”. Dalam

penyusunan Tugas Akhir ini, penulis mendapat saran, bantuan, dan

bimbingan dari berbagai Pihak oleh karena itu pada kesempatan yang

baik ini penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-

besarnya kepada yang terhormat:

1. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT. selaku dekan fakultas teknik

universitas muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Sartono Putro, MT. selaku ketua jurusan teknik mesin

fakultas teknik universitas muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Wijianto, ST, MEng. Sc. selaku dosen pembimbing I yang

telah membimbing, mengarahkan, memberikan petunjuk dalam

penyusunan tugas akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar

dan ramah

4. Bapak Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT. selaku dosen pembimbing

dosen II yang telah membimbing, mengarahkan, memberikan

petunjuk dalam penyusunan tugas akhir ini dengan sangat

perhatian, baik,sabar dan ramah.

ix

5. Bapak DR, H. Supriono ST, MT, Ph.D selaku Pembimbing

Akademik penulis yang dengan sabar mengarahkan studi selama di

UMS.

6. Bapak Ir. Aji, MT selaku kepala laboratorium Material S1 UGM yang

telah banyak membantu dalam melaksanakan pengujian.

7. Teman-teman angkatan 2006 dan semua keluarga yang telah turut

memberikan semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Semoga Allah SWT membalas jasa kebaikan dan ketulusan anda

semua dengan balasan yang lebih baik.

Dalam Tugas Akhir ini penulis menyadari bahwa masih terdapat

banyak kekurangan dan Kelemahannya dalam penulisan.

Dan akhirnya penyusun hanya dapat berharap, semoga Tugas

Akhir ini dapat bermanfaat bagi penyusun pribadi khususnya dan para

pembaca pada umumnya.

Wassalamu’alaikum wr.wb.

Surakarta, Mei 2013

Penulis

x

ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS TOOTH BUCKET

EXCAVATOR SEBELUM DAN SESUDAH HEAT

TREATMENT

Muh Andhy Iskandar, Wijianto, Pramuko IP Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartasura

ABTRAKSI

Tujuan dari penelitian pada tooth bucket excavator adalah untuk

mengetahui komposisi kimia, struktur mikro, kekerasan dan proses perlakuan

panas (heat treatment) antara lain quenching, aging dan annealing.

Metode penelitian yang digunakan dalam pengujian terdiri dari 5

spesimen dari tooth bucket excavator, yaitu 1 spesimen raw material (bahan

mentah) untuk uji komposisi kimia, 1 spesiemen lagi dari raw material yang

digunakan untuk uji struktur mikro dan kekerasan, serta 3 spesimen untuk proses

heat treatment yang juga digunakan untuk uji struktur mikro dan uji kekerasan.

Dari data hasil pengujian dan pembahasan, pada pengujian tooth bucket

excavator, untuk pengujian komposisi kimia dapat diketahui unsur yang

mendominasi adalah mangan (Mn), 1,0875%, dan dapat pula tooth bucket

excavator dapat digolongkan baja ASTM A 487 karena pembuatannya dicetak,

dipanaskan, dikeraskan dan dicor,untuk pengujian struktur mikro ditemukan fasa

austenit, fasa martensit,fasa ferit, fasa perlit, untuk pengujian kekerasan Vickers

didapatkan nilai rata-rata pada specimen raw yaitu 483,148 HVN, setelah

mengalami perlakuan panas quenching memiliki kekerasan 481,14 HVN, aging

memiliki kekerasan 282,402 HVN, annealing kekerasan menurun sampai 172,78

HVN.

Kata kunci: Tooth Bucket Excavator, Komposisi Kimia, Heat Treatment,

Struktur Mikro dan Kekerasan.

xi

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ............................................................................. i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ................................................. ii

HALAMAN PERSETUJUAN .............................................................. iii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................ iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ......................................................... v

HALAMAN MOTTO ............................................................................ vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................. vii

KATA PENGANTAR .......................................................................... viii

ABSTRAKSI ...................................................................................... x

DAFTAR ISI ...................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ............................................................................ xiii

DAFTAR TABEL ................................................................................. xv

DAFTAR SIMBOL ............................................................................... xvi

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ......................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah ................................................. 4

1.3 Tujuan Penelitian ..................................................... 4

1.4 Manfaat Penelitian ..................................................... 5

1.5 Batasan Masalah ....................................................... 5

BAB II LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan Pustaka ....................................................... 6

2.2. Dasar Teori ................................................................ 7

2.2.1. Klasifikasi Baja ................................................... 7

2.2.2. Diagram Fasa Fe-C ............................................ 10

2.2.3. Diagram Fasa Fe-Mn ......................................... 12

2.2.4. Diagram Continous Cooling Transformation ...... 14

2.2.5. Diagram Time Temperatur Transformation......... 15

2.2.6. Heat Treatment ................................................. 16

2.2.7. Sifat Mekanis Bahan ......................................... 19

2.2.8. Sifat Fisis Bahan ............................................... 19

xii

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian .............................................. 25

3.2. Bahan Penelitian ....................................................... 26

3.2.1. Spesimen .......................................................... 26

3.2.2. Heat treatment tooth bucket excavator .............. 28

3.3. Alat Penelitian ........................................................... 30

3.3.1. Alat bantu .......................................................... 30

3.3.2. Alat uji komposisi kimia ...................................... 33

3.3.3. Alat uji struktur mikro ......................................... 34

3.3.4. Alat uji kekerasan .............................................. 35

3.3.5. Alat uji perlakuan panas / heat treatment .......... 37

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Pengujian Komposisi Kimia ...................................... 39

4.1.1. Data hasil pengujian komposisi kimia ................ 39

4.1.2. Pembahasan pengujian tooth bucket excavator 40

4.2. Pengujian struktur mikro ............................................ 41

4.2.1. Pembahasan pengujian struktur mikro .............. 41

4.3. Data hasil pengujian kekerasan vickers .................... 45

4.3.1. Pembahasan pengujian kekerasan .................... 49

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ................................................................... 50

5.2 Saran ........................................................................... 51

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram Kesetimbangan Besi Korban (Fe-C) ................ 11

Gambar 2.2. Diagram Fasa (Fe-Mn) ................................................... 13

Gambar 2.3. Digram Continous Cooling Transformation ..................... 14

Gambar 2.4. Diagram Time Temperatur Transformation..................... 15

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................... 25

Gambar 3.2. Tooth Bucket Excavator ................................................ 26

Gambar 3.4. Spesimen raw material dengan pengujian struktur mikro

dan kekerasan pada Tooth Bucket Excavator ............... 27

Gambar 3.5 Spesimen setelah proses heat treatment (quenching)

dengan pengujian struktur mikro dan kekerasan Tooth

Bucket Excavator. .......................................................... 28

Gambar 3.6. Spesimen setelah proses heat treatment (aging)

dengan pengujian struktur mikro dan kekerasan pada

Tooth Bucket Excavator ................................................. 29

Gambar 3.7. Spesimen setelah setelah proses heat treatment

(annealing) dengan pengujian struktur mikro dan

kekeasan pada Tooth Bucket Excavator. ....................... 29

Gambar 3.8. Alat pemotong (Cutting Miling) ..................................... 30

Gambar 3.9. Alat pemotong (Gerinda) (lab S1 Mesin UMS) …. .......... 30

Gambar 3.10 Alat pemotong Gergaji Besi ........................................... 31

Gambar 3.11. Amplas ......................................................................... 31

Gambar 3.12. Nitrit acid ..................................................................... 32

Gambar 3.13. Peresinan .................................................................... 32

Gambar 3.14. Alat Uji Komposisi Kimia Optical Emission

Sepectrometer ............................................................... 34

xiv

Gambar 3.15. Alat Uji Struktur Mikro Olympus Metalurcal

Mikroskope…. ................................................................ 35

Gambar 3.16. Alat Uji Kekerasan Vickers Hardeness Teaster ............ 37

Gambar 3. 17. Tanur Elektrik Proses Heat Treatment ........................ 38

Gambar 4.1. Struktur mikro Tooth Bucket Excavator Raw Material .... 41

Gambar 4.2. Struktur mikro Tooth Bucket Excavator Quenching ....... 42

Gambar 4.3. Struktu mikro Tooth Bucket Excavator Aging ................ 42

Gambar 4.4. Struktur mikro Tooth Bucket Excavator Annealing ........ 43

Gambar 4.5. Bekas Injakan pada uji kekerasan Vickers ..................... 46

Gambar 4.6. Diagram Histrogram Kekerasan Tooth Bucket

Excavator ....................................................................... 49

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Hasil Uji komposisi kimia Tooth Bucket Excavator ........ 39

Tabel 4.3.1. Kekerasan Vickers pada Tooth Bucket Excavator raw

material ......................................................................... 46

Tabel 4.3.2. Kekerasan Vickers Tooth Bucket Excavator setelah

proses heat treatment (quenching). ............................... 47

Tabel 4.3.3. Kekerasan Vickers Tooth Bucket Excavator setelah

proses heat treatment (aging). ....................................... 47

Tabel 4.3.4. Kekerasan Vickers Tooth Bucket Excavator setelah

proses heat treatment (Annealing). ................................ 48

Tabel 4.3.5. Data kekerasan Tooth Bucket Excavator sebelum dan

sesudah heat treatment ................................................ 48

xvi

DAFTAR SIMBOL

Simbol:

HV = harga kekerasan Vickers (kg/mm2)

P = beban penekan penetrator (kg)

d = diagonal bekas injakan penetrator (mm)

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

1. Lampiran 1. Standar Pengujian Heat Treatment

2. Lampiran 2. Standar Pengujian Komposisi Kimia

3. Lampiran 3. Standar Pengujian Struktur Mikro

4. Lampiran 4. Standar Pengujian Kekerasan