BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
Tujuan
1.1.1
Tujuan um umum Mahasis Mahasiswa wa mampu mampu melaku melakukan kan penguj pengujian ian metalo metalogra grafi fi terhada terhadap p suatu suatu material.
1.1. .1.2
Tujuan juan khu khusus sus Adapun tujuan khusus pada pengujian ini: 1. Mahasiswa Mahasiswa mampu mampu menganalisa menganalisa struktur struktur mikro mikro suatu material. material. 2. Mahasiswa Mahasiswa mampu mampu menganali menganalisa sa komposisi komposisi kimia suatu material. material. 3. Maha Mahasi sisw swaa mamp ampu menga engana nali lisa sa perla erlak kuan uan (treatment) yang yang pernah pernah dialami oleh suatu material.
1.2
Dasar Teori 1.2.1 Dasar Teori Macro
Metalo Metalogra grafi fi merupa merupakan kan suatu suatu metode metode untuk untuk menye menyelid lidiki iki struktu strukturr logam logam dengan menggunakan mikroskop optis dan mikroskop elektron. Sedangkan struktur yang terlihat pada mikroskop mikroskop tersebut tersebut tersebut disebut disebut mikrostrukt mikrostruktur. ur. engamatan engamatan tersebu tersebutt dilaku dilakukan kan terhada terhadap p specimen yang yang telah telah diprose diprosess sehing sehingga ga bisa bisa diamat diamatii dengan dengan pembes pembesaran aran terten tertentu. tu. !ambar !ambar 1.1 beriku berikutt menjel menjelaska askan n specimen specimen dengan pembesaran dan lingkup pengamatannya.
a. S ecimen
b. Mikrostruktur
#. $ristal
d. Atom Atom
Specimen" ukuran dan bentuk obyek pembesaran Gambar 1.1 Specimen"
1
%ari !ambar 1.1 diatas dapat diketahui bahwa penyelidikan mikrostruktur berkisar 1& −' #m (batas kemampuan elektron mikroskop hingga 1& −2 #m batas kemampuan mata manusia). *iasanya objek pengamatan yang digunakan 1& −+ #m atau pembesaran +&&&,3&&&& kali untuk mikroskop elektron dan 1&
−3
#m atau order
pembesaran 1&&,1&&& kali mikroskop optik. 1.2.2 Dasar Teori Micro
engujian makro (makroscope test ) ialah proses pengujian bahan yang menggunakan mata terbuka dengan tujuan dapat memeriksa #elah dan lubang dalam permukaan bahan. Angka ke-alidan pengujian makro berkisar antara &"+ sampai +& kali. engujian #ara demikian biasanya digunakan untuk bahan,bahan yang memiliki struktur kristal yang tergolong besar atau kasa r. Misalnya" logam hasil #oran (tuangan) dan bahan yang termasuk non,metal (bukan logam). Agar
permukaan
logam dapat diamati se#ara metalografi" maka terlebih
dahulu dilakukan persiapan sebagai berikut : 1. emotongan specimen ada tahap ini" diharapkan specimen dalam keadaan datar" sehingga memudahkan dalam pengamatan. 2. Mounting specimen (bila diperlukan) Tahap mounting ini" specimen hanya dilakukan untuk material yang ke#il atau tipis saja. Sedangkan untuk material yang tebal tidak memerlukan proses mounting . 3. Grinding dan polishing Tahap grinding dan polishing ini bertujuan untuk membentuk permukaan specimen agar benar,benar rata. Grinding dilakukan dengan #ara menggosok specimen pada mesin hand grinding yang diberi kertas gosok dengan ukuran grid yang paling kasar ( grid 2&) sampai yang paling halus (grid '&& ). Sedangkan polishing sendiri dilakukan dengan menggosokkan specimen diatas mesin polishing machine yang dilengkapi dengan kain wool yang
diberi serbuk alumina dengan kehalusan 1,&"&+ mikron. anambahan serbuk alumina ini bertujuan untuk lebih menghaluskan permukaan specimen sehingga akan lebih mudah melakukan metalografi.
2
. Etsa (etching ) roses etsa ini pada dasarnya adalah proses korosi atau mengkorosikan permukaan specimen yang telah rata karena proses grinding dan polishing menjadi tidak rata lagi. $etidakrataan permukaan specimen ini dikarenakan mikrostruktur yang berbeda akan dilarutkan dengan ke#epatan yang berbeda" sehingga meninggalkan bekas permukaan dengan orientasi sudut yang berbeda pula. ada pelaksanaannya" proses etsa ini dilakukan dengan #ara men#elupkan specimen pada #airan etsa dimana tiap jenis logam mempunyai #airan etsa (etching reagent) sendiri,sendiri. erhatikan !ambar 1.2 yang menunjukkan pengaruh efek proses etsa permukaan specimen yang telah mengalami proses grinding dan polishing .
a. ermukaan sebelum di etsa b. ermukaan sesudah di etsa Gambar 1.2 engaruh etsa terhadap permukaan specimen Setelah permukaan specimen di etsa" maka specimen tersebut siap untuk diamati"di sketsa dan pengambilan foto metalografi macro etsa. +. Setelah permukaan specimen di etsa" maka specimen tersebut siap untuk diamati"di sketsa dan pengambilan foto metalografi macro etsa.
3
BAB 2 METODOLOGI
2.1 Macro Etsa 2.1.1 Aat !an Ba"an
2.1.1.1 *ahan Adapun bahan yang digunakan dalam pengujian makro : 1. 1 buah specimen 2. $ertas gosok ( grid && dan 1&&&) 3. /arutan nital 20 ( 3 20 4 Alkohol 560) . $ain bersih
2.1.1.2 Alat Adapun beberapa alat yang digunakan saat melakukan pengujian makro : 1. Polishing machine 2. 7awan kimia 3. ipet . Dryer
2.1.2 Lan#$a" %erja
/angkah langkah dalam melakukan pengujian makro meliputi : 1. emotongan specimen roses ini tidak dilakukan pada praktik metalografi" karena specimen yang disediakan telah dipotong dengan ukuran tertentu. al ini bertujuan untuk mempersingkat waktu.
2. Grinding Adapun langkah kerja saat menggerinda specimen seperti di bawah ini:
•
Mengambil kertas gosok ( grid && ) yang telah digunting sesuai dengan
bentuk piringan hand grinding dan pasang pada polishing machine. •
Menyalakan polishing machine" buka katup sehingga air mengalir di kertas gosok tersebut dan sampai permukaan halus.
Mengangkat specimen dan amati permukaan yang digosok. *ila masih ada
•
goresan yang tidak searah dengan orientasi gosokkan" gosok lagi sampai tidak ada lagi goresan yang tidak searah. *ila goresan sudah searah" matikan polishing machine dan aliran air"
•
kemudian ganti kertas gosok dengan grid yang lebih halus ( 1&&&) dan gosok lagi seperti langkah sebelumnya. *ila proses grinding telah selesai" mematikan polisher kemudian #u#i
•
specimen dengan air. al yang perlu di perhatikan dalam proses grinding yaitu setiap pergantian
•
kertas gosok maka arah orintasi penggosokan harus tegak lurus dengan arah orientasi penggosokan sebelumnya. 3. Etsa Adapun langkah kerja saat melakukan etching pada specimen: •
Menyiapkan alat,alat yang diperlukan seperti : pipet" #awan kimia dan hand dryer yang telah dibersihkan terlebih dahulu.
•
Mengambil 3 2 ml dengan pipet sebesar 2 ml dan tuangkan ke #awan kimia.
•
$emudian #ampur alkohol 56 ml
•
Masukkan specimen ke dalam #awan kimia tersebut selama beberapa detik dan ambil kembali kemudian disiram dengan air.
•
Mengeringkan specimen dengan dryer .
2.2 Pen#ujian Mi$ro Etsa 2.2.1 Aat !an Ba"an
2.2.1.1 *ahan Adapun bahan yang digunakan dalam pengujian mikro : 1. 1 buah s pecimen 2. $ertas gosok ( grid && dan 1&&&) 3. $ain wool . *ubuk alumina +. /arutan (ydrofluori# a#id 1"+ ml" ydro#hlori# a#id 1 ml dan Air 6"+ ml) +
'. $ain bersih 2.2.1.2
Alat Adapun beberapa alat yang digunakan saat melakukan pengujian mikro : 1. Polishing machine 2. 7awan kimia 3. ipet . Mikroskop +. Dryer
2.2.2 Lan#$a" $erja
/angkah,langkah dalam melakukan pengujian mikro meliputi : 1. emotongan specimen roses ini tidak dilakukan pada praktik metalografi" karena specimen yang disediakan telah dipotong dengan ukuran tertentu. al ini bertujuan untuk mempersingkat waktu. 2. Grinding Adapun langkah kerja saat menggerinda specimen seperti di bawah ini:
•
Mengambil kertas gosok ( grid && ) yang telah digunting sesuai dengan bentuk piringan hand grinding dan pasang pada polishing machine.
•
Menyalakan polishing machine" buka katup sehingga air mengalir di kertas gosok tersebut dan sampai permukaan halus.
•
Mengangkat specimen dan amati permukaan yang digosok. *ila masih ada goresan yang tidak searah dengan orientasi gosokkan" gosok lagi sampai tidak ada lagi goresan yang tidak searah.
•
*ila goresan sudah searah" matikan polishing machine dan aliran air" kemudian ganti kertas gosok dengan grid yang lebih halus ( 1&&&) dan gosok lagi seperti langkah sebelumnya.
•
*ila proses grinding telah selesai" mematikan polisher kemudian #u#i specimen dengan air.
'
al yang perlu di perhatikan dalam proses grinding yaitu setiap pergantian
•
kertas gosok maka arah orintasi penggosokan harus tegak lurus dengan arah orientasi penggosokan sebelumnya.
3. Polishing Adapun langkah kerja saat memoles specimen: $ertas kain wool diambil dan dipasang pada polishing machine.
•
Polishing machine dinyalakan" membuka sedikit katup air sehingga air
•
mengalir tidak terlalu deras diatas kain wool yang berputar. *enda yang akan di polishing di #elupkan terlebih dahulu ke dalam serbuk
•
alumina. Specimen diambil" ditelungkupkan pada polisher dengan sedikit tekanan
•
diatas kain wool tersebut dan tahan sampai benda uji halus. Specimen diangkat dan diamati permukaan benda uji" apabila benda uji
•
belum halus maka benda uji harus di polish lagi sampai tidak ada lagi goresan. •
roses polisher selesai jika bekas goresan dari proses grinding ( grid 1&&&) telah hilang dan halus seperti #ermin.
•
8ntuk membersihkan sisa,sisa polishing powder " specimen di#u#i dengan air dan alkohol" lalu dikeringkan dengan dryer atau digosok dengan sot tissue.
. Etsa Adapun langkah kerja saat melakukan etching pada specimen: •
Menyiapkan alat,alat yang diperlukan seperti : pipet" #awan kimia dan hand dryer yang telah dibersihkan terlebih dahulu.
•
Mengambil a#id 1"+ ml dan ydro#hlori# a#id 1 ml dengan pipet dan tuangkan ke #awan kimia.
•
$emudian #ampur Air 6"+ ml.
•
Masukkan specimen ke dalam #awan kimia tersebut selama beberapa detik dan ambil kembali kemudian disiram dengan air.
•
Mengeringkan specimen dengan dryer.
+ . engamatan dengan mikroskop 9
Adapun langkah kerja saat melakukan pengamatan dengan mikroskop: •
Meletakkan specimen di bawah lensa mikroskop.
•
Mengatur pembesaran yaitu 2&& dan +&&.
•
Menyalakan lampu dan mengatur fokusnya.
•
Menggambar struktur mikro yang tampak pada lembar kerja.
•
Apabila telah selesai" matikan lampu.
•
Menganalisa gambar struktur mikro specimen
6
BAB & HA'IL DAN PEMBAHA'AN
&.1 Pen#ujian Ma$ro
Adapun analisa dan pembahasan pada pengujian makro yang ditunjukkan Tabel 3.1 dibawah ini: Tabel 3.1 %ata pengujian makro etsa !tem
"et
$usion %rack &ctual 'hroat "eg length (horiontal) "eg length (ertical) "inier indication at root
#ight 7omplete , +"6 mm 6"' mm 6"9 mm 2 &"1
ada pengujian makro kali ini" kita dapat menentukan luasan A; pada lasan tersebut" hasil luasan daerah A; dan luasan dilusi dengan menggunakan aplikasi autocad* dapat diketahuli luasan weld metal* A; maupun dilusinya. %apat dilihat pada !ambar 3.2 berikut ini.
Gambar &.2 Sketsa menggunakan &utocad
5
3
Adapun #ara,#aranya untuk men#ari nilai luasan dari +eld metal dan ,&- sebagai berikut ini : 1. !ambar spesimen hasil dari pengetsaan" seperti !ambar 3.
2.
Gambar &.& !ambar spesimen pada auto#ad $lik hat#h sehinga gambar weld metal terarsir" klik properties kemudian akan
mun #ul luas area weld metal yang di arsir " seperti !ambar 3.
Gambar &.( %aerah weld metal Sehinga dapat kita lihat dipropertis bahwa luas area weld metal sebesar
1&9"6' mm2.
1&
3.
8ntuk daerah A; arsir daerah ,&- dengan klik hatch klik slect o/ek ok sehingga area a< terarsir " seperti !ambar 3.9.
Gambar &.) emindahan area A;
$lik arsiran "$lik kanan " klik properties yang kemudian akan menampilkan besarnya luas area sebesar +6"'2mm2 A;.
%engan bantuan dari program aplikasi &uto0#ad" luasan daerah A; itu sendiri adalah +6"'2 mm2 dan untuk luas +eld metal itu sendiri adalah 1&9"6' mm2. Adapun prosentase dilusi pada spesimen yang diuji adalah:
%ilusi = ( +6"'2 > 1&9"6' ) ? 1&&0 Dilusi = +"3 0
Sehingga untuk men#ari luasan total dilusi yaitu prosentase dilusi dikali dengan luas +eld metal* yang dimana perhitungannya sebagai berikut : /uasan total dilusi = Prosentase dilusi ? luas +eld metal /uasan total dilusi = +"3 0 ? 1&9"6' /uasan total dilusi = +6"' mm 2 11
*erdasarkan A@S %1.1>%1.M:2&1& Tabel +.6 tentang Minimum $illet +eld Sie" maka untuk material yang tebalnya antara 12 s>d 2& mm" ukuran minimum dari filletnya adalah ' mm. Sehingga" spesimen uji yang mempunyai tebal 1 mm untuk ukuran filletnya sudah memenuhi kriteria karena lebih dari ' mm.amun" spesimen uji ini memiliki indikasi linier akibat slug inclusion pada weld metal yang berukuran 2&"1 mm". &.2 Hasi *en#ujian mi$ro Adapun analisa dan pembahasan pada pengujian mikro
3.2.1 ada ase metal Date
: 2' MB 2&1+
Material
: @B/% ACT ( fillet joint )
+elding Process1Position
:1D
"ocation
: ase metal
A A
*
Gambar &.1+ (A)embesaran 2&& pada
daerah ase Metal dan (*)embesaran pada daerah ase Metal +&&
ada !ambar 3.1& dimana perbesarannya itu 2&& dan dengan perbesaran +&& tampak se#ara jelas struktur mikro material. ada ase metal struktur akhir setelah pengelasan tidak berubah. %ikarenakan pada daerah ase metal mendapatkan pengaruh temperatur dibawah A1( E++&o7).
12
&.2.2 Pa!a HA, - Heat Activated Zone)
Date
2' MB 2&1+
Material
: @B/% ACT ( fillet joint )
+elding Process1Position
:1D
"ocation
: ,&-
A
*
Gambar &.11 -Aembesaran 2&& pada daerah A; dan (*)embesaran pada +&& daerah
A;
ada daerah ,&- terjadi perubahan mikrostruktur dan perubahan ukuran butir yang dipengaruhi oleh tingginya temperatur dan lamanya di ekspose dalam temperatur tersebut. Seperti ditunjukkan !ambar 3.11 dengan perbesaran 2&& dan dengan perbesaran +&&.
ada daerah ,&- yang tejadi adalah akibat pengaruh panas pengelasan" mempunyai struktur yang kurang lebih hampir sama dengan base metal dikarenakan pengaruh panasnya tidak terlalu besar" meskipun sampai melewati temperatur A1. ada daerah ,&- sendiri mempunyai sturktur yang ber-ariasi sesuai dengan laju pendinginan yang diterima.
&.2.& Pa!a fusion line
Date
: 2' MB 2&1+ 13
Material
: @B/% ACT ( fillet joint )
+elding Process1Position
:1D
"ocation
: $4S!56 "!6E
A
*
Gambar &.12 -Aembesaran 2&& pada daerah $usion line dan -Bembesaran +&& pada
derah $usion line
ada !ambar 3.12 dengan perbesaran 2&& dan dengan perbesaran +&&" dapat dilihat bahwa struktur mikro dari usion line berbeda dengan struktur mikro dari ase metal dan ,&- . al ini dikarenakan adanya pen#ampuran antara ase metal dengan logam pengisi atau electrode.
3.2. ada weld metal Date
: 2' MB 2&1+
Material
: @B/% ACT ( fillet joint )
+elding Process1Position
:1D
1
"ocation
: +eld Metal
A
*
Gambar &.1& -Aembesaran 2&& pada daerah +eld metal dan -Bembesaran +&&
pada daerah +eld metal
ada !ambar 3.13 dengan perbesaran 2&& dan dengan perbesaran +&& tampak se#ara jelas struktur mikro dan ukuran butir di daerah weld metal
+eld metal jauh berbeda dengan ase metal atau A;. al ini dikarenakan pada daerah weld metal terjadi pen#airan" maka logam las akan berubah strukturnya dan berubah pula kekuatan mekaniknya sesuai dengan laju pendinginan yang dialami logam las tersebut.
BAB ( %E'IMPULAN
.1 8ji Makro Btsa 1+
*erdasarkan pembahasan yang terdapat pada bab 3" adapun kesimpulan yang dapat ditarik dari pengujian macroetsa ini adalah sebagai berikut. 1. %ari pengujian makro etsa" didapatkan luasan weld metal* A;" dilusi dan prosentase dilusi seperti di bawah ini: a. /uasan total weld metal adalah 1&9"6' mm 2 b. /uasan total daerah A; adalah +6"'2 mm2 #. rosentase dilusi adalah +"3 0 d. /uasan total daerah dilusi adalah &"+ mm2 2. 8kuran fillet pada spesimen uji masih sesuai standar yang ada karena untuk material yang tebalnya 1 mm" maka ukuran filletnya adalah minimal ' mm. 3. Terdapat indikasi linier akibat slug inclusion pada daerah weld metal yang berukuran 2&"1 mm" sehingga spesimen uji ini harus di re/ect karena indikasi linier tersebut dapat mengakibatkan timbulnya crack .
.2 8ji Mikro Btsa $esimpulan pengujian mikro %ari pengujian mikro yang telah dilakukan terhadap bahan alumunium dapat di ambil suatu kesimpulan bahwa: a. erbedaan ukuran butir antara daerah ase metal " ,&- " dan weld metal nampak jelas dikarenakan perbedaan laju pendinginan dan perubahan struktur yang berbeda. b. Sebelum melakukan pengujian metalografi permukaan benda yang di uji harus benar,benar halus agar diperoreh gambar yang baik. #. Setiap material memiliki #airan etsa (etching reagent ) yang berbeda,beda.
Da/tar Pusta$a
1. *udi rasojo ST. 2&&2. *uku etunjuk raktek 8ji *ahan" Furusan Teknik ermesinan $apal. S,TS Surabaya 2. %osen Metallurgi. 156'. etunjuk raktikum /ogam Furusan Teknik Mesin. DT,TS Surabaya
1'
3. arsono G T.kamura. 1551. Teknologi engelasan /ogam. T. radya aramita: Fakarta . M.M. Munir. 2&&&. Modul raktek 8ji *ahan Hol 1 Furusan Teknik *angunan $apal. S,TS Surabaya +. @ahid suherman r. 1569. %iktat engetahuan *ahan Furusan Teknik Mesin. DT,TS Surabaya
19
