28

BAB IIIMETODE PENELITIAN

3.1 Rancangan PenelitianDitinjau dari pengumpulan data, maka jenis penelitian ini termasuk dalam kategori penelitian eksperimen. Untuk mengetahui perbedaan nilai kekerasan permukaan pada baja St 41 yang telah mengalami proses pack carburizing dan quenching dengan media pendingin air. Untuk jenis analisis data pada penelitian ini menggunakan jenis analisis data inferensial. Rancangan penelitian ini akan disajikan dalam bentuk tabel dibawah ini:Tabel 3.1 Rancangan PenelitianKEYX1Y1

YX2Y2

YX3Y3

KKYYk

Keterangan:KE: Kelompok eksperimenKK: Kelompok kontrolX1 : Perlakuan panas pack carburizing pada temperatur 9000 C dengan holding 1 jam dan quenching dengan media pendingin air X2: Perlakuan panas pack carburizing pada temperatur 9500 C dengan holding 1 jam dan quenching dengan media pendingin air X3: Perlakuan panas pack carburizing pada temperatur 10000 C dengan holding 1 jam dan quenching dengan media pendingin air Y1: Nilai Kekerasan baja St 41 setelah mengalami proses carburizing pada temperatur 9000 C dengan holding 1 jam dan quenching dengan media pendingin air.Y2: Nilai Kekerasan baja St 41 setelah mengalami proses carburizing pada temperatur 9500 C dengan holding 1 jam dan quenching dengan media pendingin air.Y3: Nilai Kekerasan baja St 41 setelah mengalami proses carburizing pada temperatur 10000 C dengan holding 1 jam dan quenching dengan media pendingin air.

3.2 Variabel PenelitianVariabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :1. Variabel bebas, yaitu : Temperatur 900 C, 950 C, 1000 C2. Variabel terikat, yaitu : Nilai kekerasan baja (HV)3. Variabel kontrol, yaitu: Media pendingin air 6 liter Holding time 1 jam Komposisi carburizer 90% karbon : 10% natrium karbonat Alat uji (mikro vikers)

3.3 Tempat PenelitianTempat yang dipergunakan untuk penelitian ini adalah : Lab Kerja Bangku milik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang untuk pembentukan spesimen. Laboratorium Uji Material milik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang untuk melakukan proses carburizing dan pengujian Kekerasan.

3.4 Obyek PenelitianObjek yang dipakai pada penelitian ini adalah baja karbon rendah St 41 berbentuk silinder. Spesimen ini memiliki ukuran pada setiap spesimen dengan diameter 24 mm, tinggi 30 mm. Total semua spesimen adalah 10 spesimen dengan ukuran dan bentuk yang sama. Silinder baja karbon tersebut akan dianalisis perbedaan tingkat kekerasannya yang sebelumnya mengalami carburizing dengan variasi suhu karburasi.Tabel 3.2 Spesifikasi kadar kandungan unsur pembentuk baja St 41No.Nama UnsurJumlah (%)

1.Karbon (C)0,15 0,20

2.Silikon (Si)0,40 1,15

3.Mangan (Mn)0,70 1,00

Sumber: Agus Dani, 2003:733.5 Instrumen PenelitianInstrumen penelitian yang digunakan adalah lembar observasi yang berisi data angka kekerasan permukaan pada baja St 41 yang telah mengalami proses pack carburizing menggunakan variasi temperatur 9000 C, 9500 C, dan 10000 C dengan holding time 1 jam dan quenching menggunakan media pendingin air.

3.5.1 Alat yang DigunakanAlat yang digunakan untuk menunjang keberhasilan penelitian ini adalah sebagai berikut:Tabel 3.3 Alat yang digunakan dan spesifikasiNo.Nama alat yang digunakanSpesifikasi

1.Kotak carburizingKonvensional

2.Mistar BajaKonvensional

3.Alat-alat keamanan kerjaSarung tangan, pelindung mata, dll.

4.KikirKonvensional

5.Jangka sorongMitutoyo

6.Dapur pemanas listrikKonvensional

7.Mesin gergajiGREAT CAPTAIN

8.Mesin uji VickersModel TH712

9.Kamera Nokia X5

10.Tang penjepitKonvensional

3.5.2 Bahan yang DigunakanBahan benda kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah : Carburizer terdiri dari charcoal yaitu serbuk karbon dari arang tempurung kelapa dan sodium karbonat (Na2CO3) sebagai stimulan/ energizer dengan perbandingan komposisi 90% : 10%. Baja karbon rendah yaitu St 41 yang mempunyai kadar karbon 0,15-0,20 % dan mempunyai kekuatan tarik 41 kg/mm. Quenching dengan media pendingin air.Dalam penelitian ini dilakukan tiga perlakuan pemanasan dengan temperatur 900 C, 950 C, dan 1000 C selama 1 jam. Dengan jumlah masing-masing perlakuan panas 3 spesimen dan untuk raw spesimen 1 buah, sehingga total spesimen sebanyak 10 spesimen.

3.6 Prosedur Pengumpulan DataPada prosedur pengumpulan data penelitian ini terdapat beberapa tahap. Adapun langkah-langkah tersebut akan dibahas dalam subab ini.3.6.1 PersiapanPada langkah ini adalah mempersiapkan peralatan dan bahan yang diperlukan saat pelaksanaan penelitian. Adapun bahan yang dibutuhkan adalah baja St 41, carburizier dan air. Sedangkan peralatan yang perlu disiapkan antara lain adalah kotak carburizing, mesin gergaji, jangka sorong, mesin bubut, dapur pemanas listrik, mesin uji kekerasan Vickers dan tempat pendingin.3.6.2 Pengambilan DataAdapun langkah pengambilan data dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:1. Pembentukan spesimena. Pemotongan bahan Pemotongan bahan yang berupa baja St 41 dalam bentuk silinder dengan tinggi 30 mm, diameter 25 mm. Pemotongan ini dilakukan dengan mesin gergaji besi.b. Meratakan permukaan benda kerja pada mesin bubutUntuk membentuk permukaan benda kerja dengan mesin bubut dilakukan tahap-tahap sebagai berikut: Memasang benda kerja pada mesin bubut. Memasang pahat bubut dan menyetel pahat dengan benda kerja pada posisi center. Mesin bubut dihidupkan dan lakukan pemakanan pada permukaan benda kerja sesuai ukuran yang sudah ditentukan. Mematikan mesin dan memeriksa permukaan benda kerja dengan jangka sorong. Melakukan pembubutan untuk semua benda kerja2. Penakaran bahan untuk pack carburizingPada langkah ini adalah proses penakaran bahan untuk pack carburizingyang meliputi carburizer yaitu serbuk karbon dari arang tempurung kelapa dan barium karbonat sebagai energizer dengan perbandingan komposisi 90% : 10%.3. Proses pack carburizingAdapun langkah-langkah dalam proses pack carburizing adalah sebagai berikut: Menyiapkan spesimen yang akan diberi perlakuan panas dan menyiapkan peralatan yang dibutuhkan dalam proses pack carburizing Persiapan dapur pemanas, kotak untuk proses pack carburizing. Persiapan carburizer dan energizer dicampur dengan perbandingan 90% : 10%. Menyiapkan media pendingin air untuk proses quenching. Masukkan carburizer dan energizer yang sudah dicampur ke dalam kotak setinggi 30 mm dari dasar kotak. Masukkan benda kerja ditengah-tengah kotak sehingga didapatkan efisiensi yang maksimal. Timbun benda kerja dengan carburizer hingga setinggi kotak lalu tutup kotak. Sumbat celah tutup dengan lempung atau asbes untuk meminimalisasi gas yang keluar dari kotak. Memasukkan kotak carburizer yang sudah berisi benda kerja ke dalam dapur listrik dan memanaskannya dengan temperatur 900 C, 950 C, dan 1000 C selama 1 jam. Mengeluarkan kotak dari dapur listrik dan mengambil spesimen untuk di quenching dengan media pendingin air. pengujian kekerasan dengan Mikro Vikers4. Pengujian kekerasanAdapun langkah-langkah dalam pengujian kekerasan dengan Vikers adalah sebagai berikut: Benda uji di amplas dengan grid 200, 500 dan 1000 hingga permukaan benda halus dan tidak bergelombang. Untuk menghindari kesalahan saat pengukuran kekerasan, sebaiknya spesimen diposisikan pada keadaan standar terlebih dahulu sebelum pelaksanaan pengukuran, yaitu posisi benda harus tegak lurus dengan identor. Setting ini dapat dilakukan beberapa kali agar hasilnya akurat kemudian bisa dilakukan pengukuran pada benda uji. Posisi pengukuran sebaiknya pada bagian tengah benda uji. Penekanan indentor pertama dan yang berikutnya tidak boleh terlalu jauh dan posisi penekanan pun tidak boleh terlalu pinggir pada benda uji. Benda dinaikkan secara perlahan dan berkelanjutan disertai impact dalam waktu 15 detik hingga mencapai beban standar, kemudian benda diturunkan dari indentor. Pada monitor diarahkan ke bekas penekanan, kemudian ukur diagonal penekanan. Kemudian baca skala atau angka kekerasan yang tertera pada monitor mesin.Hasil pengujian dari masing-masing perlakuan dicatat dengan lengkap, kemudian masing-masing kelompok perlakuan dibandingkan untuk mengetahui perbedaannya.

3.6.3 Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian3.7 Teknik Pengumpulan DataTeknik pengumpulan data yang digunakan pada penelitian ini adalah dengan mencatat data yang diperoleh dari penelitian pada lembar observasi sebagai berikut:3.7.1 Lembar Observasi KekerasanTabel 3.4 Data Kekerasan Permukaan Spesimen St 41 Tanpa PerlakuanNoSpesimenKekerasan PermukaanRata-rata

123

1HV Y

Rata-rata

Tabel 3.5 Data Kekerasan Permukaan Spesimen ST 41 setelah Proses Pack Carburizing dan Quenching pada Temperatur 900 C NoSpesimenKekerasan PermukaanRata-rata

123

1HV Y11

2HV Y12

3HV Y13

Rata-rata

Tabel 3.6 Data Kekerasan Permukaan Spesimen ST 41 setelah Proses Pack Carburizing dan Quenching pada Temperatur 950 C NoSpesimenKekerasan PermukaanRata-rata

123

1HV Y21

2HV Y22

3HV Y23

Rata-rata

Tabel 3.7 Data Kekerasan Permukaan Spesimen ST 41 setelah Proses Pack Carburizing dan Quenching pada Temperatur 1000 C NoSpesimenKekerasan PermukaanRata-rata

123

1HV Y31

2HV Y32

3HV Y33

Rata-rata

3.8 Analisis DataTeknik analisis data yang digunakan dalam penelitian ini adalah analisis inferensial, yaitu untuk mengetahui rerata dari masing-masing percobaan proses pack carburizing pada baja St 41 dengan temperatur berbeda. Sedangkan untuk menguji hipotesis adanya pengaruh variasi temperatur carburizing terhadap kekerasan baja St 41 dengan metode pack carburizing, digunakan analisis One Way Anova dengan taraf signifikansi 0,05 atau tingkat kepercayaan sebesar 95 %.26