Manutech :
Jurnal Teknologi Manufaktur Vol.
No.
01, .
p-ISSN : 2089-5550
e-ISSN : 2621-3397
Analisis Variasi Nilai Temperatur Material VCN150 Untuk Crusher Pencacah Plastik Dengan Proses Heat Treatment
1,2,3
Ariyanto1.
Eko Yudo2.
Adyu Nicola3 Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung.
Sungailiat Email : Ariyanto2176@gmail.
Received:29 April 2024.
Received in revised form:1 September 2025.
Accepted:3 September 2025 Abstract Steel is one of the most widely used types of metal in the engineering field.
There are many types of steel materials with different properties and characteristics, and steel materials can be used depending on their purpose.
Steel contains various alloying elements.
Although carbon is the element that has the greatest influence on the properties of steel, other elements cannot be ignored.
The carbon content affects the mechanical properties of steel, such as hardness, ductility, formability, and other mechanical This study aims to evaluate whether VCN 150 alloy steel can be used as an alternative material for cutting blades in plastic shredding machines based on its hardness value.
The heat treatment process is conducted using varying temperatures of 800AC, 840AC, and 880AC, as well as using different cooling media, namely oil, seawater, and saltwater .
% salt conten.
, then followed by a tempering process at temperatures of 100AC and 150AC.
The research results indicate that the cooling medium significantly affects the hardness value of the material.
A combination of a temperature of 800 AC and seawater cooling produces the maximum hardness value.
The increase in hardness value becomes an alternative potential for plastic cutting blades.
Keywords: heat treatment.
steel VCN 150.
maksimum hardne.
Abstrak Dalam bidang teknik material baja sudah umum diaplikasikan untuk berbagai keperluan.
Ada banyak jenis material baja dengan sifat dan karakteristik yang berbeda-beda, dan material baja dapat digunakan tergantung pada tujuannya.
Baja mengandung fe, karbon dan berbagai unsur paduan.
Meskipun karbon merupakan unsur yang mempunyai pengaruh paling besar terhadap sifat baja, unsur lainnya tidak dapat diabaikan.
Sifat mekanik baja, seperti kekerasan, keuletan, sifat mampu bentuk, dan sifat mekanik lainnya juga dapat dipengaruhi oleh kandungan unsur paduannya.
Kegiatan penelitian ini bertujuan untuk melihat apakah baja paduan VCN 150 dapat digunakan sebagai alternatif bahan untuk mata potong mesin pencacah plastik berdasarkan nilai kekerasannya.
Proses heat treatment dilakukan dengan menggunakan variasi temperatur 800oC, 840oC dan 880oC serta menggunakan media pendingin yang berbeda yaitu oli, air laut dan air garam .
andungan garam 25 %).
Proses ini kemudian diikuti dengan proses tempering pada temeperatur 100oC dan 150oC.
Hasil penelitian menunjukan bahwa media pendingin secara signifikan mempengaruhi nilai kekerasan material.
Kombinasi temperatur 8000C dan pendingin air laut menghasilkan nilai kekerasn maksimum.
Peningkatan nilai kekerasan menjadi potensi alternatif mata potong pencacah plastik.
Kata Kunci: perlakuan panas.
baja VCN150.
kekerasan maksimum.
PENDAHULUAN
Penggunaan baja secara luas banyak diterapkan pada bidang teknik.
Sekarang ini jenis baja yang tersedia sangat bervariasi dengan karakter dan katakteristik yang berbeda-beda yang dapat digunakan tergantung pada tujuannya.
Baja mengandung berbagai unsur paduan.
Meskipun karbon merupakan unsur yang mempunyai pengaruh paling besar terhadap sifat baja, unsur-unsur paduan lainnya tidak dapat diabaikan.
Kekerasan adalah sifat mekanik baja yang berhubungan dengan ketahanan aus.
Dalam Analisis Variasi Nilai Temperatur Material VCN150 Untuk Crusher Pencacah Plastik Dengan Proses Heat Treatment (Ariyant.
penggunaannya, beberapa komponen mesin seperti roda gigi, poros dan mata potong akan terusmenerus mengalami gesekan.
Kondisi ini menyebabkan keausan pada permukaan komponen tersebut, yang pada akhirnya dapat mengakibatkan keausan yang tinggi sehingga komponen tidak dapat digunakan Untuk mengatasi permasalahan tersebut maka perlu dilakukan suatu proses pengerjaan permukaan yang bertujuan untuk meningkatkan nilai kekerasan komponen sehingga lebih mampu menerima gaya gesek dan lebih tahan terhadap keausan.
Baja VCN 150 adalah jenis baja paduan rendah yang umum diaplikasikan sebagai poros pada sistem penggerak mesin atau peralatan.
Untuk melakukan Peningkatan nilai kekerasan pada material VCN 150 dengan cara melakukan heat treatment seperti yang pernah dilakukan pada poros Track Roller bearing pada mesin pembelah bambu .
Pemanfaatan baja VCN150 sebagai bahan pemotong memerlukan sifat-sifat unggul seperti kekerasan tinggi, ketangguhan optimal, dan ketahanan aus yang Tanpa heat treatment, material ini hanya membentuk fasa perlit dan ferit, yang mengindikasikan bahwa material masih lunak dan memiliki tingkat kekerasan yang rendah.
Tingkat kekerasan yang tinggi dapat dihasilkan jika fasa perlit dan ferit pada material yang dikeraskan berubah menjadi fasa martensit .
Proses heat treatment ini bertujuan untuk meningkatkan dan memperbaiki sifat fisik dan mekanik material yang nantinya akan dijadikan sebagai bahan baku pisau pemotong, setelah dilakukannya proses heat treatment material mencapai tingkat kekerasan dan ketahanan aus yang tinggi sehingga mampu menahan gaya gesek yang terjadi selama proses pemotongan yang dapat memicu keausan .
, ketahanan aus yang baik berakibat pada usia pakai material pisau sehingga mampu melakukan proses pemotongan berulangkali dengan kualitas hasi pemotongan yang optimal.
Pada penelitian Farhan dkk .
ditemukan bahwa terdapat hubungan antara temperatur dan nilai kekerasan baja, selain temperatur media pendingin juga berperan pada nilai kekerasan baja .
Dengan melihat hubungan yang terjadi antara temperatur dan media pendingin maka proses heat treatment dapat dioptimalkan .
Pada penelitian ini diterapkan proses heat treatment yang terdiri dari dua tahapan, pertama dilakukan pengerasan material .
pada rentang temperatur tertentu lalu didinginkan menggunakan jenis media pendingin berbeda, setelah proses pengerasan material akan dilakukan proses Dengan memperhatikan variasi antara temperatur dan jenis media pendingin yang digunakan pada eksperimen ini dapat menemukan kombinasi yang menghasilkan nilai kekerasan terbesar dengan harapan dapat digunakan sebagai bahan alternatif pisau pencacah plastik.
METODE PENELITIAN
Pelaksanaan penelitian dilakukan dengan beberapa tahap yang digunakan untuk pedoman penelitian, langkah awal dimulai dari studi- literatur yang didapat dari jurnal ilmiah.
internet, handbook, text book, manual book.
Setelah itu data yang diperoleh dari studi literatur dipelajari dan digunakan sebagai referensi dalam penelitian.
Langkah-langkah tersebut dapat dilihat di diagram alir Gambar 1.
Gambar 1.
Diagram Alir penelitian Analisis Variasi Nilai Temperatur Material VCN150 Untuk Crusher Pencacah Plastik Dengan Proses Heat Treatment (Ariyant.
Persiapan Benda uji dipotong dengan ukuran e 16 mm x 10 mm menggunakan mesin gergaji dan mesin bubut selanjutnya benda uji diikat dengan menggunakan kawat baja untuk memudahkan proses pengangkatan dari oven.
Gambar 2 menunjukkan bentuk benda uji yang digunakan.
Gambar 2.
Benda Uji Yang Digunakan Setelah Dilakukan Proses Pemesinan Eksperimen Eksperimen dilakukan dengan metode Taguchi yang terdiri dari tiga tahapan .
yaitu perencanaan, pelaksanaan dan analisa.
Dalam tahap pelaksanaan, eksperimen Taguchi menggunakan matrik ortogonal dengan memperhatikan Jumlah faktor dan level Derajad kebebasan Matrik ortogonal Peneitian ini menggunakan dua faktor dan tiga level.
Faktor- faktor yang diteliti adalah temperatur dan media pendingin sedangkan level yang digunakan adalah tingkatan atau variasi dari temperatur dan media pendingin.
Lihat Tabel 1 untuk detail faktor dan level.
Kode Tabel 1.
Faktor Kontrol Dan Level Yang Digunakan Faktor Kontrol Level 1 Level 2 Level 3 Temperatur Media Pendingin Oli Air Laut Air garam Faktor dan Level yang telah ditentukan selanjutnya dimasukan kedalam matrik ortogonal seperti pada Tabel 2.
Replikasi diperlukan untuk Untuk meningkatkan hasil ketelitian sebanyak tiga kali.
Tabel 2.
Matrik Ortogonal Eksperimen Media nilai nilai nilai Temperatur rata-rata Analisis Variasi Nilai Temperatur Material VCN150 Untuk Crusher Pencacah Plastik Dengan Proses Heat Treatment (Ariyant.
Dalam eksperimen yang dilakukan performa karakteritistik kualitas menggunakan jenis rasio S/N yaitu .
Larger Is Better untuk memeperoleh nilai kekerasan maksimum.
Persamaan yang digunakan larger is better S/N=-10.
cu Oc ycn=yco ycycn Untuk mengetahui pengaruh temperatur terhadap kekerasan dan pengaruh media pendingin terhadap kekerasan menggunakan analisis anova dengan hipotesis sebagai berikut :
Hipotesis temperatur Ho = E1= E2= E3=0 Temperatur berpengaruh tidak signifikan terhadap nilai kekerasan H1: Paling sedikit satu Ei O 0 Temperatur berpengaruh signifikan terhadap nilai kekerasan Hipotesis Media pendingin Ho = 1= 2= E =0 Temperatur berpengaruh tidak signifikan terhadap nilai kekerasan H1: Paling sedikit satu i O 0 Temperatur berpengaruh signifikan terhadap nilai kekerasan Dalam pengujian hipotesis dengan menggunakan nilai p, hipotesis nol (H0 ) akan ditolak jika nilai p kurang dari atau sama dengan 0,05 .
O0,.
Kondisi ini mengindikasikan penerimaan hipotesis alternatif (H.
Proses Heat treatment Proses pemanasan benda kerja menggunakan Oven listrik.
Oven listrik yang digunakan berbentuk kotak yang sering digunakan untuk proses batch kecil, pengontrolan temperatur pemanasan dapat dilakukan melalui panel yang telah disediakan, temperatur yang bisa dicapai 1300oC pada Gambar 3.
Pemanasan benda kerja untuk hardening dilakukan pada variasi temperatur 800oC, 840oC dan 880o dan Media pendingin oli, air laut air garam ( garam 25 % ) Holding time pada temperatur pemanasan yang digunakan adalah 40 menit.
Tempering dilakukan pada temperatur 100oC dan 150oC.
Proses tempering dilakukan untuk menghilangkan tegangan dalam dan mengetahui penurunan nilai kekerasan.
Holding Time yang digunakan pada proses tempering adalah 60 menit.
Mesin uji yang digunakan mampu mengukur nilai kekerasan material besi dan baja Gambar 4.
Gambar 3.
Proses Pemanasan Dengan Oven Listrik Deskripsi Mesin Gambar 4.
Proses Pengujian Nilai Kekerasan Dengan Mesin Uji Kekerasan Analisis Variasi Nilai Temperatur Material VCN150 Untuk Crusher Pencacah Plastik Dengan Proses Heat Treatment (Ariyant.
Analisis Analisis dilakukan dengan cara melihat hasil kekerasan tertinggi yang diperoleh setelah dilakukan eksperimen dengan mengunakan metoda Taguchi dan anova diikuti dengan pengamatan nilai kekerasan setelah dilakukan proses tempering.
Analisis dan pengolahan data menggunakan alat batu perangkat lunak Minitab.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sebelum dilakukan proses hardening nilai kekerasan rata-rata benda uji adalah 53 HRA setara dengan 5 HRC .
Unsur paduan bahan yang digunakan adalah 0,3- 043 % C, 0,15 Ae 0,35 % Si, 0,6 Ae 0,9 % Mn, 1,6 Ae 2 % P/S, 0,6 Ae 1 % Cr, 0,15 Ae 0,3 % Mo.
Pelaksanaan eksperimen menggunakan matrik ortogonal yang telah dibuat sebelumnya.
Hasil hardening ditampilkan oleh Tabel 4.
Akibat terjadi perubahan pada struktur mikro .
maka kekerasan baja menjadi tinggi dari sebelum dilakukan proses Tabel 3.
Hasil Kekerasan Eksperiment Media nilai nilai nilai Temperatur.
C) rata-rata Hasil Tabel 3 diolah dengan menggunakan software minitab untuk mendapatkan nilai parameter kekerasan terbesar.
Proses tersebut dilakukan dengan menggunakan metoda Taguchi dan SN rasio yang digunakan adalah Bigger Is Better.
Hasil pengolahan data eksperimen ditampilkan pada Gambar 5,6 dan Gambar 5.
Analisis of Variance Untuk menganalisis pengaruh temperatur dan jenis media pendingin terhadap nilai kekerasan menggunakan hipotesis sebagai berikut Hipotesis temperatur Ho = E1= E2= E3=0 Temperatur tidak berpengaruh terhadap nilai kekerasan H1 : Paling sedikit satu Ei O 0 Temperatur berpengaruh terhadap nilai kekerasan Hipotesis Media pendingin Ho = 1= 2= E =0 Temperatur tidak berpengaruh terhadap nilai kekerasan H1 : Paling sedikit satu i O 0 Media pendingin berpengaruh terhadap nilai kekerasan Analisis Variasi Nilai Temperatur Material VCN150 Untuk Crusher Pencacah Plastik Dengan Proses Heat Treatment (Ariyant.
Berdasarkan nilai hasil analisis varian pada Gambar 5 diperoleh nilai P untuk temperatur adalah 0,093 dan P value media pendingin adalah 0,00 sehingga dapat dikatakan media pendingin berpengaruh signifikan terhadap nilai kekerasan material, sedangkan temperatur tidak menunjukkan pengaruh yang Untuk mencapai kekerasan material yang optimal, hasil eksperimen berdasarkan Signal noise rasio diperoleh nilai terbesar pada temperatur level 1 ( temperatur 8000C ) dengan nilai 30,99 dan media pendingin level 2 ( media pendingin air lau.
dengan nilai 34,27, untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 6 dan gambar 7.
Laju pendingin media quenching berpengaruh terhadap nilai kekerasan baja .
peningkatan laju pendinginan akan meghasilkan material yang semakin keras .
Gambar 6.
Hasil Perhitungan Untuk Signal Noise Rasio Larger Is Better Main Effects Plot for SN ratios Data Means Temperatur Pendingin Mean of SN ratios Oli Signal-to-noise: Larger is better Gambar 7.
Grafik Signal Noise Rasio Larger Is Better Tempering Proses Tempering dilakukan setelah proses benda kerja hasil eksperimen dikeraskan dan diambil nilai kekerasannya.
Tempering yang dilakukan pada temperatur 100o C dan 1500C dengan penahan suhu selama 60 menit, hasil dapat dilihat pada Tabel 4 dan Tabel 5.
Tabel 4 Hasil tempering pada temperatur 100o C Rata-rata Tabel 5 Hasil tempering pada temperatur 150o C Rata-rata Jika nilai dari Tabel 4 dan Tabel 5 dijumlahkan maka diperoleh 56 HRC-54HRC=2HRC, ini berarti terjadi pengurangan nilai kekerasan sebesar 2HRC jika temperatur tempering dinaikan 50 o C.
SIMPULAN
Penelitian ini menggunakan Baja VCN 150 merupakan baja dengan kandungan karbon menengah, dengan menggunakan eksperimen Taguchi diperoleh nilai kekerasan maksimum sebesar 56 HRC sedangkan kekerasan awal benda uji sebelum menagalami perlakuan adalah 53 HRA.
Pencapaian kekerasan maksimum yang diperoleh dapat dicapai dengan menggunakan parameter temperatur pemanasan 8000C dan menggunakan media pendingin air laut.
Analisis Variasi Nilai Temperatur Material VCN150 Untuk Crusher Pencacah Plastik Dengan Proses Heat Treatment (Ariyant.
DAFTAR PUSTAKA