Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 No 1 .
17-24 Available online at JKTM Website :
http://journal.
id/index.
php/jktm/index JURNAL KAJIAN TEKNIK MESIN Vol 6 No1 Hal 17-24
Jurnal Artikel
PENGARUH SUDUT PENYEMPROTAN DAN PENGGUNAAN ARUS
TERHADAP SIFAT MEKANIS MATERIAL BAJA KARBON AISI 1045
Andi Saidah1.
Fahmi Umasangadji2.
Mochamad Ely Ridwan3,Abdul Rachman4 Program Studi Teknik Mesin.
Universitas 17 Agustus 1945 Jakarta Program Studi Nautika.
Sekolah Tinggi Ilmu Pelayaran Jakarta Program Studi Teknika,Akademi Maritim Pembagunan andisaidah19@gmail.
com, 2fahmiumasangadji@gmail.
elyridwan259@gmail.
com, 4armandomando738@gmail.
Artkel Info - : Received :
Revised :
Accepted:
Abstrak Untuk meningkatkan sifat-sifat baja seperti kekerasan, kekuatan, keuletan, dan sifat fisiknya konduktivitas listrik, struktur mikro, densitas, seperti misalnya pada baja karbon AISI 1045.
Baja karbon mendapat prioritas yang utama untuk dipertimbangkan, karena baja karbon Karena banyaknya permintaan yang bermacamAemacam maka diadakan pemilihan bahan.
Pemilihan bahan tersebut dapat dipersempit sesuai dengan kegunaannya, seperti misalnya pada baja karbon AISI 1045.
Baja karbon mendapat prioritas yang utama untuk dipertimbangkan, karena baja karbon mudah diperoleh, mudah dibentuk atau sifat permesinannya baik, harganya relatif murah dan untuk mendapatkan sifat-sifat yang kuat diperlukan berbagai jenis proses perlakuan diantaranya dengan pelapisan atau penyemprotan dengan bahan lain.
Berdasarkan penelitian yang sudah dilaksanakan, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa kekuatan tarik tertinggi menggunakan arus 120A dengan kekuatan Tarik 400MPa.
Untuk nilai kekerasan paling tinggi pada penggunaan arus 150A dengan sudut penyemprotan 225o.
dan untuk beban Tarik terbesar pada jenis specimen B dengan nilai 66200MPa.
Kata kunci: sudut penyemprotan, arus (A), baja karbon AISI 1045, sifat mekanis Abstract To increase the properties of steel such as hardness, strength, ductility, and its physical properties, electrical conductivity, microstructure, density, as for example in AISI 1045 carbon steel.
kind, then the selection of materials is carried out.
The choice of these materials can be narrowed down according to their use, such as carbon steel AISI 1045.
Carbon steel is given top priority for consideration, because carbon steel is easy to obtain, easy to shape or has good machining properties, the price is relatively cheap and to obtain strong properties.
Various types of treatment processes are required, including coating or spraying with other materials.
Based on the research that has been carried out, it can be concluded that the highest tensile strength uses a current of 120A with a tensile strength of 400MPa.
For the highest hardness value, a current of 150A is used with a spraying angle of 225o.
And for the highest tensile load, specimen type B is used with a value of 66200Mpa.
Keywords: spraying angle, current (A).
AISI 1045 carbon steel, mechanical properties Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 No 1 .
PENDAHULUAN
Baja karbon adalah logam yang paling banyak digunakan pada dunia industri dan Salah satu jenis baja yang paling banyak digunakan adalah baja AISI 1045 atau baja karbon sedang.
Baja AISI 1045 dibuat dan dibentuk komponen, sparepart, atau alatalat sesuai dengan kebutuhan di dunia industri, maka muncul upaya untuk memperbaiki sifat mekanik dan ketahanan terhadap korosi yang baik.
AISI 1045
adalah baja karbon yang mempunyai kandungan karbon sekitar 0,43 - 0,50 dan termasuk golongan baja karbon menengah [Glyn.
al, 2.
Baja spesifikasi ini banyak digunakan sebagai komponen automotif misalnya untuk komponen roda gigi pada kendaraan bermotor.
Komposisi kimia dari baja AISI 1045 dapat dilihat pada Tabel berikut.
Tabel 1.
Komposisi kimia baja AISI 1045
Ko C Si Mn Mo P% de % % % AI 0, 0, 0,6 0,00 0,04 0,05 SI 4- 1- 025
10 0, 0, 0,9
45 45 3
Baja AISI 1045 juga tergolong dalam baja paduan karbon sedang yang banyak digunakan sebagai bahan utama pada mesin seperti gear, batang penghubung piston dan terutama poros pada kendaraan bermotor dan industri.
Baja karbon sedang merupakan salah satu material yang banyak diproduksi dan digunakan untuk membuat alat-alat atau bagian-bagian mesin, karena baja karbon sedang memiliki sifat yang dapat dimodifikasi, sedikit ulet .
dan tangguh .
Menurut Bambang Pratowo.
Ary Fernando HR, perbedaan metode pendinginan kekerasan pada baja AISI 1045, dari ketiga proses pendinginan tersebut yang paling baik adalah pendinginan menggunakan air garam, dan memiliki nilai kekerasan paling tinggi di bandingkan dengan air dan Dari hasil pengujian yang dilakukan oleh PT.
Tira Austetite Tbk, menggunakan standar DIN 50049/EN 10204/2.
3 adalah sebagai berikut .
Tabel 2.
Komposisi kimia baja AISI 1045 berdasarkan standar DIN 50049/EN Komposisi(%) Standar Hasil AISI 1045 Pengujian 0,43 Ae 0,50 0,45 0,10 Ae 0,30 0,9 0,60 Ae 0,90 0,8 0,04 maks 0,01 0,05 maks 0,02 0,025 0,018 Faktor lain yang menyebabkan daya guna logam menurun, diantanya berupa adanya laju keausan yang tinggi dan umur pendek karena sering mengalami kegagalan yang dimulai dari permukaan atau bidang Untuk mengatasi hal tersebut dilakukan cara alternatif yaitu dengan pelapisan menggunakan metode thermal arc spray AESP (Electric Arc Sprayin.
yaitu dengan cara melakukan pelapisan logam dan material yang memiliki ketahanan aus yang lebih baik.
Komposisi material coating 60T 13% crhome steel pada material substrat baja karbon rendah (AISI 1.
dengan variasi jarak spray .
mm, 100A) .
mm, 120A) dan .
mm, 150A) dengan metode thermal arc spray.
Hasil pengujian macro secara visual spesimen tidak di temukan cacat pelekatan material coating dan berfungsi dengan baik.
Hasil pengujian dengan menggunakan roughness tester nilai kekasaran tertinggi yaitu 0,34m.
Baja AISI 1045 dilakukan dengan proses heat treatment .
erlakuan pana.
, yang dilanjutkan dengan proses quenching, tujuannya untuk mendapatkan struktur martensit yang keras dan memiliki Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 No 1 .
17-24 ketahanan aus yang baik.
Struktur Mikro yang dicapai tergantung pada temperatur pemanasan, holding time, dan laju pendinginan yang dilakukan pada laku Struktur Mikro dari baja AISI 1045 yang dicapai pada proses perlakuan panas dilanjutkan quenching agitasi dengan tebal sampel dan volume air yang divariasikan, sehingga diperoleh struktur mikro pada masing-masing sampel dengan variasi dan bentuk yang berbeda-beda, hal ini mempengaruhi terjadinya perbedaan sifat mekanik pada masing-masing sampel yaitu jumlah martensit yang terbentuk dari hasil proses laku panas yang dipengaruhi oleh tebal sampel dan volume air quenching martensit.
Penelitian yang dilakukan oleh Eko Nugroho dkk untuk mengetahui pengaruh temperatur dan media pendingin pada proses heat treatment terhadap nilai kekerasan baja AISI 1045.
Pada penelitian yang dilakukan Eko Nugroho dkk tungku pemanas dengan temperatur7500C, 8500C, dan 9500C dan holding time selama 30 menit.
Kemudian masing-masing material dilakukan quenching pada media air mineral dan oli SAE 10W-40.
Selanjutnya material dilakukan uji Hasilnya material mengalami perubahan kekerasan.
Nilai kekerasan tertinggi terjadi pada media pendingin air mineral yaitu 58,2 HRC pada variasi temperatur 8500C dan nilai kekerasan tertinggi media pendingin oli adalah 33,4 HRC pada variasi temperatur 9500C.
Selain itu logam yang sering digunakan sering terjadi kegagalan karena kelelahan pada suatu material merupakan penyebab utama atas kerusakan yang terjadi.
Menurut Dieter .
, kegagalan lelah .
atigue failur.
adalah kegagalan yang terjadi pada keadaan beban dinamik setelah periode pemakaian yang cukup Tahapan kelelahan material terdiri dari permulaan retak .
rack initiatio.
pada daerah dengan konsentrasi tegangan yang tinggi, penyebaran retak .
rack growt.
dan patah/kegagalan .
inal Maka dari itu perlu adanya pengujian Lelah .
pada suatu Kelelahan adalah salah satu penyebab utama dari kegagalan material.
Penyebab utama kegagalan 90% menyebabkan Faktor pembebanan sangat mempengaruhi terhadap hasil pengujian, hal ini terlihat dari hasil pengujian yang menunjukan bahwa semakin besar nilai pembebanan, maka semakin cepat material mengalami Faktor suhu atau pemanasan pada specimen juga mempengaruhi terhadap hasil pengujian, hal ini terlihat dari hasil pengujian yang menunjukan bahwa non treatmen lebih kuat dari pada yang di treatment.
Kandungan unsur pada baja AISI 1045 menurut standart ASTM A 827-85 adalah:
Tabel 3.
Komposisi kimia baja AISI 1045 menurut standart ASTM A 827-85 Unsur Sifat Karbon 0,42-0,50 Tensile Mangan 0,60-0,90 Yield Fosfor Maksimum Elongation 0,035 Sulfur Maksimum Reduction 0,040 in area Silicon 0,15-0,40 Penelitian yang dilakukan oleh A.
Rahman dkk untuk mengetahui kekuatan daerah menggunakan dua jenis material yang berbeda, juga menggunakan kuat arus dan variasi kampuh yang berbeda.
Tujuan penelitiaan ini untuk menganalisa dan mengetahui perbandingan kuat arus pada hasil pengelasan SMAW terhadap material baja AISI 1045 dengan SS-304.
Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 No 1 .
17-24 menggunakan variasi kuat arus pengelasan 80 A, 90 A 100 A menggunakan elektroda E 309-16.
tegangan tarik tertinggi terdapat pada spesimen las menggunakan kuat arus 80 A dengan nilai = 58,51 Kg/mm2, nilai ini sedikit berbeda nilai pada kuat arus lainya, sedangkan nilai tegangan tarik terendah terdapat pada kuat arus 90A dengan nilai = 43,3 Kg/mm2.
Gambar 1.
Grafik hubungan kekuatan tarik specimen terhadap variasi quenching.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Yose Rizal kekuatan terhadap beban tarik yang paling tinggi diperoleh pada perlakuan quench mengunakan media pendingin oli SAE 40 sebesar 189 kN, dan yang paling Rendah kekuatannya terhadap beban Tarik dengan perlakuan celup, ini dikarenakan dengan mengunakan media air kemungkinan karena adanya retak yang diakibatkan laju pendiginan yang cepat.
TINJAUAN PUSTAKA
Baja adalah logam campuran dari beberapa komposisi logam namun kandungan terbesar dari campuran tersebut adalah kandungan besi (F.
dan Karbon .
Dalam kandungan baja juga terdapat beberapa senyawa lain yang dapat berupa aluminium (A.
, seng (Z.
, tembaga (C.
, silicon (S.
Krom (C.
, dan Titanium (T.
Kandungan karbon .
yang terdapat pada baja menentukan tingkatan dari baja itu sendiri, kandungan karbon .
yang terkandung didalam baja berkisaran 0,2 % sampai 2,1 % dari berat baja itu sendiri.
Klasifikasi Baja Karbon Menurut salah seorang peneliti yang bernama Awal Anggi baja karbon memiliki klasifikasi yang mengacu berdasarkan tingkatan kandungan karbon (C) itu terhadap berat besi (F.
pada baja Adapun klasifikasi dari baja karbon adalah:
Baja Karbon Rendah Baja karbon rendah adalah baja yang memiliki kandungan karbon terhadap berat besi berkisaran antara 0 % sampai dengan 0,25 % .
Baja karbon rendah cenderung memiliki sifat keuletan yang baik namun untuk sifat mekanik lainnya seperti kekerasan cenderung buruk disebabkan karena kecil atau sedikitnya kandungan karbon yang terkandung dalam baja karbon rendah sehingga tidak dapat menghasilkan fasa martensit pada proses perlakuan panas.
Baja karbon rendah sendiri biasanya digunakan unuk bahanAe bahan manufaktur karena sifat nya yang mampu tempa dan dapat dibentuk karena sifat keuletannya yang tinggi.
Baja Karbon Sedang Baja karbon sedang merupakan baja karbon menengah dimana kandungan karbon pada baja tersebut berkisaran antara 0,25 % sampai 0,6 %.
Baja karbon sedang memiliki kekuatan mekanik yang baik serta memiki keuletan dan kekuatan kekerasan yang baik, karena baja karbon mekaniknya karena baja karbon sedang memiliki kadar karbon yang cukup untuk dilakukan perlakuan panas.
Sifat mekanik dari baja karbon sedang dapat ditingkatkan dengan beberapa cara yaitu austenitizing, quenching dan tempering yang dapat menghasilkan struktur martensit pada baja Baja karbon sedang biasanya digunakan sebagai bahan baku dari pembuatan alatAealat perkakas, komponenAe komponen mesin seperti poros, roda gigi, pegas dan lain lain.
Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 No 1 .
17-24 Baja Karbon Tinggi Baja karbon tinggi merupakan baja karbon yang kandungan karbon nya berkisar pada 0,6 % sampai 1,4 % dibandingkan berat besi yang diunakan pada baja tersebut.
Baja karbon tinggi memiliki tingkat kekerasan yang tinggi namun keuletan dari baja karbon tinggi sangat kecil.
Baja karbon tinggi biasanya digunakan untuk alatAealat yang memerlukan tingkat ketahanan yang tinggi terhadap gesekan dan defleksi serta beberapa alat seperti bearing, mata bor, mata pahat dan lain lain (Anggi, 2.
Perbedaan tingkat kekerasan pada logam baja salah satunya dipengaruhi oleh jenis kandungan unsur yang terdapat dalam Unsur paduan yang biasa ditambahkan selain karbon adalah titanium, krom .
, nikel, vanadium, kobalt dan tungsten .
Variasi komposisi unsur mengakibatkan beragamnya sifat yang dimiliki oleh suatu logam.
Penambahan kandungan karbon dapat meningkatkan kekerasan .
dan kekuatan tariknya .
ensile strengt.
, namun di sisi lain membuatnya menjadi .
Sifat baja sangat tergantung pada unsurunsur yang terkandung dalam baja.
Baja karbon diantaranya kekerasan baja tidak merata, sifat mekanis yang rendah, kurang tahan terhadap tekanan,kekerasan,korosi dan lain Penambahan unsur campuran digunakan untuk memperbaiki sifat pada baja.
Salah satu cara untuk meningkatkan sifatsifat baja karbon
METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini, menggunakan metode pengumpulan data hasil penelitian dari beberapa sumber dan uji eksperimental.
Dalam penelitian ini menggunakan jenis penelitian kuantitatif, yaitu memaparkan secara jelas hasil eksperimen terhadap benda yang di uji, kemudian analisis angka-angka.
Penelitian eksperimental adalah penelitian dan pengamatan suatu variabel.
Dapat penelitian dengan memanipulasi variabel yang sengaja dilakukan peneliti untuk melihat efek yang terjadi dari tindakan tersebut.
Dan untuk alat uji eksperimen yang digunakan diantaranya uji Tarik, uji Gambar 1.
Alat Uji Tarik Gambar 2.
Alat Uji Tarik Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 No 1 .
17-24 Gambar 3.
Alat Uji Kekerasan Proses pembuatan spesimen karbon rendah (AISI 1.
Pembuatan benda kerja dengan ukuran dengan ukuran diameter 3cm, panjang 30cm sebanyak 6 pcs dan diameter 2,5cm, panjang 3cm sebanyak 3 pcs.
Selanjutnya pembuatan spesimen menggunakan mesin Gambar 4.
Spesimen benda kerja uji Tarik
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil pengujian dan penelitian yang sudah dilakukan dengan menggunakan beberapa variasi arus dan sudut membandingkan nilai kekerasan dan sudut penyemprotan, dan juga kekuatan tarik setelah dilakukan pelapisan terlihat pada grafik berikut ini :
Gambar 5.
Grafik nilai kekerasan dan sudut penyemprotan Dari gambar 5 terlihat nilai kekrasan paling rendah pada pemakaian arus 100A, diikuti pemakian arus 120A dan yang tertinggi 150A.
Untuk sudut penyemprotan terendah nilai kekerasannya pada sudut 135o, tertinggi penyemprotan 225o.
Gambar 6.
Nilai kekuatan Tarik dan penggunaan arus(A) Dari gambar 6 dapat dilihat nilai kekuatan Tarik pada arus pelapisan 120A, dan yang terendah pada arus 100A, dan jika pelapisan dan tanpa pelapisan terjadi perbedaan kekuatan Tarik yang cukup signifikan yaitu sekitar 200 MPa, hal ini disebabkan karena dengan dilakukannya pemanasan ikatan antara struktur atom semakin melemah sehingga kekuatannya juga berkurang.
Tabel 4.
Beban Tarik dari beberapa Spesime Luas Beban Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 No 1 .
17-24 Original penampang.
m2 Tarik(MPa Dari table 4.
Terlihat beban Tarik maksimum pada specimen original yaitu 000 MPa, kemudian specimen B yaitu sebesar 66200 MPa, kemudian specimen C yaitu sebesar 65900 MPa, dan terendah specimen A sebesar 50.
000MPa.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian dan penelitian ada beberapa hal yang dapat kesimpulan sebagai berikut :
Berdasarkan penelitian yang sudah kesimpulan bahwa kekuatan tarik tertinggi menggunakan arus 120A dengan kekuatan Tarik 400MPa.
Untuk nilai kekerasan paling tinggi pada penggunaan arus 150A dengan sudut penyemprotan 225o.
untuk beban Tarik terbesar pada jenis specimen B dengan nilai 66200MPa.
DAFTAR PUSTAKA