MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM METALURGI PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
METALURGI 2
OBJEKTIF:
Untuk mendeteksi cacat atau diskontinuitas pada material
Untuk mengetahui struktur mikro yang dimiliki oleh suatu material
Proses pengujian logam adalah proses pemeriksaan bahan-bahan untuk diketahui sifat dan karakteristiknya yang meliputi sifat mekanik, sifat fisik, bentuk struktur, dan komposisi unsur-unsur yang terdapat di dalamnya. Adapun proses pengujiannya dikelompokkan ke dalam tiga kelompok metode pengujian, yaitu: 1. Destructive Test (DT), yaitu proses pengujian logam yang dapat menimbulkan kerusakan logam yang diuji. Pada DT dimaksudkan untuk mengukur sifat mekanik sua tu bahan. 2. Non Destructive Test (NDT), yaitu proses pengujian logam yang tidak dapat menimbulkan kerusakan benda yang diuji. Pengujian ini dimaksudkan untuk memeriksa kemulusan suatu benda atau memeriksa adanya cacat pada suatu benda. Pada NDT benda yang diuji adalah benda yang sebenarnya, bukan batang uji. 3. Metallography, Metallography, yaitu proses pemeriksaan logam tentang komposisi kimianya, unsur-unsur yang terdapat di dalamnya, dan bentuk strukturnya. Penjelasan mengenai pengujian logam akan dijelaskan lebih lanjut l anjut pada subbab-subbab berikutnya.
1
MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM METALURGI PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
A.
LIQUID PENETRANT TEST Liquid penetrant test adalah suatu metode NDT yang cepat dan handal untuk
menemukan indikasi adanya diskontinuiti yang terbuka sampai ke permukaan benda. Indikasi yang dapat ditemukan tidak bergantung pada orientasinya, struktur mikro atau komposisi kimia dari bendanya. Uji ini digunakan untuk benda yang terbuat dari logam ferrous, nonferrous, maupun non logam seperti keramik, plastik atau kaca. Pengecualian penggunaan dari liquid penetrant test yaitu pada material kasar, material berpori, atau material yang dapat menyerap cairan penetran. Liquid penetrant test umumnya digunakan pada material yang cacatnya terlalu kecil untuk dapat dideteksi dengan pemeriksaan visual yang biasa.
5. Crack terisi oleh kotoran
6. Crack dibersihkan
4. Pemberian penetran
3. Pembersihan penetran
1. Pemberian developer
2. Identifikasi crack
Gambar 1. Liquid Penetrant Test (sumber: http://www.karldeutsch.de/) Jenis cairan penetran dibedakan menurut cara pengamatan indikasinya dan menurut cara pembersihannya dari permukaan benda uji. Menurut indikasi yang dihasilkan dibagi menjadi dua, yaitu penetran visible dan penetran fluorescent . Untuk penetran visible biasanya berwana mencolok dan dalam mengindikasi diskontinuiti tidak memerlukan bantuan khusus. Untuk penetran fluorescent biasanya berwarna hijau menyala, tetapi baru akan tampak bila disinari dengan sinar ultraviolet . Penetran visible lebih mudah ditangkap mata, sehingga pemeriksaannya lebih mudah. Berbeda dengan penetran fluorescent yang perlu disinari oleh ultraviolet terlebih dahulu sehingga penggunaannya tidak dapat di tempat yang mendapat sinar matahari langsung, sehingga pemeriksaaannya lebih sulit namun lebih peka. 2
MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM METALURGI PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
Sedangkan menurut cara pembersihannya secara umum dibagi menjadi tiga, yaitu water-washable, solvent
removable dan post-emulsifiable.
Water-washable yaitu
pembersihan cairan penetran dapat menggunakan air. Solvent removable yaitu pembersihan penetran dengan menggunakan cairan pelarut. Post-emulsifiable yaitu pembersihan pada benda uji yang diberi emulsifier terlebih dahulu sebelum dibersihkan dengan air. Untuk memudahkan pengamatan pada benda uji yang diberikan cairan penetran maka dibutuhkan developer . Developer berupa serbuk yang berfungsi untuk menyerap kembali dan menampilkan cairan penetran yang tadinya masuk ke celah retakan. Developer ada yang dapat digunakan pada kondisi kering, juga ada yang dapat digunakan pada kondisi basah. Developer selain menyerap kembali cairan penetran yang masuk celah ke dalam diskontinuiti juga berfungsi memberi kontras dengan cairan penetran agar indikasi dengan mudah dilihat oleh mata.
Tujuan Praktikum
1. Mengetahui apakah terdapat dikontinuitas atau cacat pada bagian permukaan mater ial 2. Mengetahui prosedur penggunaan dari liquid penetrant test.
Alat dan Bahan
1. Kain 2. Penetrant kit (Cleaner , penetrant , dan developer ) 3. Lampu 4. Spesimen uji
Langkah Percobaan
1. Permukaan spesimen dibersihkan, lalu dikeringkan 2. Cairan penetran disemprotkan ke area yang akan diinspeksi, lalu didiamkan selama 5 menit 3. Spesimen dibersihkan dari sisa-sisa cairan penetran 4. Developer disemprotkan ke area yang telah diberi cairan p enetran 5. Spesimen yang telah diuji diinspeksi
3
MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM METALURGI PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
METALOGRAFI
B.
Ilmu logam dibagi menjadi dua bagian khusus, yaitu metalurgi dan metalografi. Metalurgi adalah ilmu yang menguraikan tentang cara pemisahan logam dari ikatan unsurunsur lain. Metalurgi dapat dikatakan pula sebagai cara pengolahan logam secara teknis untuk memperoleh jenis logam atau logam paduan yang memenuhi kebutuhan tertentu. Sedangkan metalografi adalah ilmu yang mempelajari tentang cara pemeriksaan logam untuk mengetahui sifat, struktur, temperatur, dan persentase campuran logam tersebut. Dalam proses pengujian metalografi, pengujian logam dibagi lagi menjadi dua jenis, yaitu: 1. Pengujian makro ( Macroscope Test ) Pengujian makro ialah proses pengujian bahan yang menggunakan mata terbuka dengan tujuan dapat memeriksa celah dan lubang dalam permukaan bahan. Angka kevalidan pengujian makro berkisar antara 0,5 hingga 50 kali. 2. Pengujian mikro ( Microscope Test ) Pengujian mikro ialah proses pengujian terhadap bahan logam yang bentuk kristal logamnya tergolong sangat halus. Sedemikian halusnya sehingga pengujiannya memerlukan kaca pembesar lensa mikroskop yang memiliki kualitas perbesaran antara 50 hingga 3000 kali. Mengetsa dalam kamus, dapat diartikan sebagai proses pembuatan gambar atau ukuran pada pelat tembaga, yang dilapisi lilin dengan benda tajam kemudian membiarkan garis-garis yang diperoleh itu terkena korosi cairan asam. Hasil proses itu ialah etsa, yaitu berupa gambar atau ukiran. Berikut ini merupakan penjelasan beberapa larutan etsa untuk pengujian makro dan mikro yang biasa dipakai dalam metalografi: 1. Adapun bahan-bahan larutan pada etsa makro adalah sebagai berikut:
Hydrochloric, yang memiliki komposisi 50% asam hydrochloric dalam air dengan suhu antara 70º C - 80º C dan waktu yang dibutuhkan 1 jam, serta digunakan untuk bahan baja dan besi.
Sulphuric, yang memiliki komposisi 20% asam sulphuric dalam air dengan suhu 80º C dan waktu yang diperlukan antara 10 sampai 20 detik, serta digunakan untuk bahan besi dan baja.
Nitric, yang memiliki komposisi 20% asam nitric dalam air dan boleh dalam keadaan dingin jika cocok, serta digunakan untuk bahan besi dan baja.
4
MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM METALURGI PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
Alcoholic ferric chloride, yang memiliki komposisi 96 cm3 ethyl alcohol , 59 gram ferric chloride, dan 2 cm3 asam hydrochloric.
Bahan etsa, yang memiliki komposisi copper ammonium chloride 9 gram dan air 91 ml specimen untuk baja. Waktu etsa lebih lama daripada etsa mikro struktur.
Untuk mengetsa baja agar didapat hasil etsa yang dalam dan tebal lapisannya, digunakan bahan etsa yang baik, yaitu hydrochloric acil (HCl) 140 ml, sulphuric acid (H2SO4) 3 ml dan air 50 ml dengan waktu etsa antara 15 sa mpai 30 menit.
Spesimen alumunium atau campuran alumunium bahan etsa ialah hydrofloride acid (HF) 10 ml, nitrid acid (HNO3) 1 ml, dan air 200 ml. Waktu pengetsaannya sangat singkat dan karena itu, jika terjadi lapisan hitam yang tebal dapat dihilangkan dengan cara merendam pada asam nitrat (HNO3). Waktu pengetsaan itu lebih l daripada etsa untuk mikro struktur.
2. Adapun bahan-bahan larutan pada etsa mikro adalah sebagai berikut:
Asam nitrat, yang memiliki komposisi asam nitrat 2 ml dan alkohol 95% atau 98 ml. Pemakaiannya untuk bahan karbon, baja paduan rendah, dan baja paduan sedang. Waktu yang diperlukan beberapa detik sampai 1 menit.
Asam pikrat, yang memiliki komposisi 4 gram asam pikrat, alkohol 95% atau 98 ml. Pemakaiannya untuk baja karbon dalam keadaan normal, dilunakkan, dikeraskan (hardening ) dan ditemper (tempering ). Waktu pengetsannya beberapa detik sampai 1 menit.
NH4OH.H2O2, yang memiliki komposisi NH 4OH sebagai dasar dan H2O2 beberapa tetes. Pemakaiannya untuk bahan tembaga dan paduannya dengan waktu pengetsaan sampai bahan uji berwarna biru.
Bahan etsa adalah nital 2%, yaitu 2 ml asam nitrat (HNO 3) dan 98 ml methyl alcohol dalam waktu 10 sampai 30 detik.
Bahan etsa menggunakan asam yang terdiri dari 10% ammonium ferri sulfat , 2,5% ammonium acrocide NH4(OH), dan 65% larutan asam krom dalam waktu 10 sampai 30 detik, yang digunakan untuk tembaga dan campurannya. Etsa merupakan larutan kimia yang sangat mempengaruhi bentuk permukaan benda uji.
Dengan kata lain, baik atau tidaknya hasil pengetsaan dapat dipengaruhi oleh larutan kimia yang digunakan untuk mengetsa. Setelah bahan uji dietsa, di atas seluruh permukaan benda uji akan tampak garis-garis yang tidak teratur. Garis-garis yang tampak itu menunjukkan adanya batas antar butir kristal logam tersebut. Untuk memperjelas bentuk dan corak butir5
MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM METALURGI PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
butir kristal yang berbeda jenisnya itu, dapat diamati pada mikroskop. Dengan mikroskop, kita dapat menunjukkan adanya perbedaan beberapa elemen yang terkandung dalam bahan uji tersebut. Meskipun demikian, tidak semua proses pengetsaan menghasilkan hasil etsa yang memuaskan. Dengan kata lain, dalam satu proses pengetsaan terkadang kita tidak berhasil mengetsa benda yang diuji. Berikut ini merupakan penyebab kegagalan mengetsa: 1. Benda kerja terlalu kotor karena terlalu lunak atau berminyak. 2. Benda kerja tidak bersih pada waktu dicuci. 3. Kurangnya waktu pengetsaan. 4. Terlalu lama waktu yang digunakan dalam pengetsaan.
Tujuan Praktikum
1. Untuk mengetahui struktur mikro dari suatu material 2. Untuk mengetahui komposisi kimia dari suatu material
Alat dan Bahan
1. Spesimen Uji 2. Kertas Amplas grade 80 – 2000 3. Kain 4. Polisher 5. Larutan Etsa
Langkah Percobaan
1. Dilakukan preparasi pada spesimen uji yang akan digunakan pada pengujian metalografi. 2. Sebagian sisi yang akan diamati diamplas. catatan: Pengamplasan dilakukan dalam 1 arah dan dimulai dari grade 80 sampai grade 2000 secara bertahap. Apabila pengamplasan pada salah satu grade didapatkan goresan pada permukaan spesimen, maka spesimen harus diamplas kembali menggunakan kertas amplas dengan grade dibawahnya. 3. Polisher dioleskan pada permukaan yang telah diamplas. 4. Pengetsaan dilakukan pada permukaan yang telah diberikan treatment 5. Permukaan diamati menggunakan mikroskop. 6. Hasil pengamatan yang didapatkan dari mikroskop disimpan 7. Hasil pengamatan dianalisis 6
