Pengujian matrial baja ~ ILMU TEKNIK

Pengujian matrial baja

1. PENDAHULUAN

Dengan berkembangnya industri pompa skala besar dewasa ini, maka perkembangan teknologi material dasar khususnya besi perlu juga ditingkatkan dan hal tersebut sedang ditempuh oleh PT X untuk mengembangkan pengadaan dan pemasaran produk cor yaitu pembuatan bearing house dengan menggunakan material besi tuang kelabu.

Besi tuang kelabu adalah jenis material yang sudah lama digunakan oleh manusia untuk menunjang kehidupan dalam bentuk peralatan atau komponen rumah tangga, alat-alat dalam permesinan, dan lain-lain. Keunggulan besi tuang kelabu adalah dapat langsung dibentuk menjadi bentuk akhir (net shape) melalui proses solidifikasi (solidification) atau pengecoran (casting), serta tidak mengalami penyusutan volume (shrinkage) yang terlalu tinggi pada saat solidifikasi. Karena sifat inilah material ini digunakan pada berbagai macam aplikasi, salah satunya adalah bearing house. Bearing house merupakan salah satu bagian dari komponen yang terdapat pada pump model FSA

Berdasarkan hasil pengamatan, banyaknya jumlah kejadian bearing house yang cacat adalah 22.800 kejadian cacat dalam satu juta kemungkinan.(PT. X) Adapun permasalahan yang sering dijumpai pada aplikasi bearing house model FSA ini adalah getas, retak serta lemah terhadap benturan. Kenyataan ini tentu saja mempengaruhi umur pakai penggunaan pump tersebut. Akibatnya hasil produksi harus kembali diproses ulang untuk menghasilkan produk yang bebas dari cacat, dan hal ini tentu saja akan meningkatkan biaya produksi.
Karena itu, guna memperbaiki sifat mekanis bearing house, umumnya besi tuang dipadu dengan unsur paduan. Kandungan-kandungan yang memberikan pengaruh yang besar pada bahan adalah karbon (C), silikon (Si) serta mangan (Mg). Karbon (C) dan silikon (Si) mempunyai fungsi yang mirip, kedua-duanya mendorong pembentukan grafit. Sedangkan mangan (Mn) berfungsi sebagai pencegah penggrafitan dan meningkatkan kestabilan cementite.

Melihat karbon (C), silikon (Si) serta mangan (Mn) yang sangat berpengaruh pada sifat mekanik pada bearing house begitu pula dengan struktur mikro serta sifat mekanik besi tuang kelabu, maka penting sekali untuk melakukan penelitian ini. Sehingga dari penelitian ini dapat diketahui sifat mekanik, komposisi kimia yang cocok dan dapat diketahui perlu atau tidaknya perlakuan panas pada bearing house ini.

2. METODOLOGI PENELITIAN

Tahapan pertama pada penelitian ini adalah membuat variasi komposisi sehingga didapatkan variasi struktur mikro dengan spesimen yang memiliki komposisi yang berbeda-beda, kemudian dilakukan uji metalografi serta uji kekerasan pada spesimen tersebut dengan variabel komposisi; karbon (C) sebesar 2,5% - 4,0%, silikon (Si) sebesar 1,0% -3,0% dan mangan (Mn) sebesar 0,4% - 1,0%. Adapun Pengujian-pengujian yang dilakukan adalah pengujian komposisi dengan alat spektrometer, pengujian struktur mikro, pengujian kekerasan kekerasan yang dinyatakan dengan bilangan kekerasan Brinell

3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Ada tiga hasil pengujian dalam pengujian ini, yaitu uji komposisi, uji tarik dan uji kekerasan dan hasil struktur mikro. Setiap hasil uji ditunjukkan oleh grafik hasil pengujian dan gambar struktur mikro.

3.1. Hasil Komposisi Kimia

Proses pengujian komposisi kimia pada besi tuang kelabu ini dilakukan di PT. X dengan alat spectrometer tipe desktop merek metalscan 2500 buatan arun technology england.
Kandungan unsur karbon, silikon dan mangan memberikan pengaruh yang besar pada bahan besi tuang kelabu, sedangkan unsur-unsur lain cenderung konstan dan bernilai tetap sehingga tidak memberikan pengaruh yang berarti. Setelah nilai karbon dan silikon didapatkan dari pengujian spectrometer, maka nilai karbon dan silikon ini dapat diwakili oleh nilai carbon equivalent (%CE) dengan rumus berikut:

CE = %C + (1/3 x %Si)

Sehingga didapatkan nilai %CE yang berbeda-beda dan dapat dilihat pada Tabel 1. di bawah ini;

Tabel 1. Nilai %CE besi tuang kelabu

Komposisi			%CE
%Mn	%C	%Si	%CE	Keterangan
0,76	3,30	1,77	3,89	hypoeutektik
0,786	3,37	1,80	3,97	hypoeutektik
0,792	3,57	2,09	4,26	hypoeutektik
0,808	3,65	1,93	4,29	hypoeutektik
0,984	3,67	2,01	4,34	hypereutektik
0,923	3,72	2,05	4,4	hypereutektik

3.2. Hasil uji kekerasan

Data dari hasil pengujian kekerasan, dibuat grafik hubungan kekerasan dengan penambahan nilai CE%.

Dari Tabel 1 dapat diketahui dari hasil pengujian bahwa distribusi kekerasan pada suatu material uji tidaklah merata. Hal ini disebabkan pada laju pendinginan pada saat pengecoran berlangsung tidak merata.

Dari Gambar 1 di atas, angka kekerasan yang didapatkan menunjukkan penurunan yang signifikan seiring dengan bertambahnya nilai carbon equivalent (%CE). Nilai CE berbanding terbalik dengan angka kekerasan. Hal ini banyak dipengaruhi oleh komposisi kimia dan struktur mikro besi tuang kelabu yang cenderung membentuk matriks ferrite. Jadi semakin tinggi % CE maka grafit yang dihasilkan semakin banyak, sehingga matriks ferrite juga semakin meningkat, hal iniah yang menyebabkan kekerasan besi tuang kelabu semakin rendah. Sebaliknya semakin rendah %CE, grafit semakin sedikit, matriks ferrite yang terbentuk semakin sedikit dan matriks pearIlite yang dihasilkan semakin tinggi, hal inilah yang menyebabkan nilai kekerasan pada besi tuang kelabu menjadi semakin tinggi. (Sadino. dkk., 2001)

Penambahan jumlah ferrite ini terjadi karena C dan Si merupakan pembentuk grafit dimana jika kandungan Si naik maka akan menyebakan penguraian sementit yang menjadi grafit sehingga matriks yang dihasilkan adalah ferrite dengan kekuatan yang rendah, berikut ini adalah pengaruh kandungan C serta Si terhadap pembentukan matriks pada besi tuang kelabu.

Sedangkan dari perbandingan nilai kekerasan dengan kadar Mn diatas dapat dibuat grafik hubungan nilai kekerasan dengan bertambahnya unsur Mn,

semoga bermanfaat buat para pembaca trimakasih sudah mengunjungi