Laporan kerja praktek prediksi ketebalan pengerasan baja aisi 1020
-
Upload
ahmad-falah -
Category
Education
-
view
567 -
download
4
Transcript of Laporan kerja praktek prediksi ketebalan pengerasan baja aisi 1020
LAPORAN KERJA PRAKTEK
"PREDIKSI KETEBALAN PENGERASAN BAJA AISI 1020
MENGGUNAKAN SOLIDWORK"
Diajukan untuk memenuhi salahsatu persyaratan kelulusan
mata kuliah kerja praktek
Oleh :
Ahmad Falah
11.3030022
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS PASUNDAN
BANDUNG
2014
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN KERJA PRAKTEK INI TELAH DISETUJUI
PADA TANGGAL ................
JUDUL KERJA PRAKTEK : PREDIKSI KETEBALAN PENGERASAN AISI 1020
MENGGUNAKAN SIMULASI SOLIDWORK
NAMA MAHASISWA : AHMAD FALAH
NRP : 113030022
STUDI : TEKNIK MESIN
Menyetujui Mengetahui
Ir. BRM Djoko Widodo Ir. Syabardia, MT
Dosen Pembimbing Koordinator Kerja Praktek
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN KERJA PRAKTEK INI TELAH DISETUJUI
PADA TANGGAL ................
JUDUL KERJA PRAKTEK : PREDIKSI KETEBALAN PENGERASAN AISI 1020
MENGGUNAKAN SIMULASI SOLIDWORK
NAMA MAHASISWA : AHMAD FALAH
NRP : 113030022
STUDI : TEKNIK MESIN
Menyetujui Mengetahui
Husein Taufik, S.ST Ir. Sri Bimo Pratomo, S.T., M.Eng
Pembimbing Lapangan Kerja Kepala Seksi Sie Pengecoran dan
Perlakuan Panas
ABSTRAK
Pengerasan Permukaan (surface hardening) pada baja merupakan salah satu
cara untuk meningkatkan kekerasan permukaan. Baja yang mengalami pengerasan
permukaan mengakibatkan terjadinya perubahan sifat mekanik material. Pengerasan
permukaan dilakukan dengan cara memanaskan permukaan specimen untuk kemudian
didinginkan secara tiba-tiba (quenching). Selama proses pengerasan permukaan
berlangsung, kita tidak dapat mengetahui dengan pasti berapa posisi kedalaman
pengerasan baja AISI 1020 pada waktu tertentu.
Untuk mengetahui berapa posisi kedalaman pengerasan yang diminta selama
pemanasan pada waktu tertentu maka perlu dilakukan simulasi pengerasan permukaan
baja AISI 1020. Simulasi tersebut bertujuan untuk memprediksi waktu posisi
pengerasan Salah satu software yang menawarkan proses simulasi pengerasan
permukaan baja adalah SolidWork.
ii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Warrahmatullahi Wabarakatu ...
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala Yang Maha
Pengasih dan Maha Penyayang yang telah melimpahkan hidayah, inayah dan rahmat-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Kerja Praktek dengan judul “PREDIKSI
KETEBALAN PENGERASAN BAJA AISI 1020 MENGGUNAKAN SOLIDWORK”. Tidak
lupa penulis panjatkan shalawat salam kepada Nabi besar Muhammad Shalallahu ‘Alaihi
Wasallam, semoga beliau selalu menjadi tauladan bagi penulis khususnya dan umumnya bagi
seluruh umat muslim.
Meskipun banyak kendala dan rintangan dalam menyelesaikan laporan ini, tetapi berkat
bantuan yang diperoleh penulis dari banyak pihak maka penulis dapat menyelesaikan laporan
ini. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan ucapan
terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada:
1. Kepada kedua orang tua yang sangat penulis cintai dan sayangi, terimakasih atas do’a
dan segala pengorbanan yang telah diberikan selama ini. Semoga Allah Subhanahu
Wa Ta’ala membalas dengan sebaik-baiknya dan menyayangi mereka seperti mereka
menyayangi penulis. Aamiin
2. Saudara kandung penulis Muhamad Muflih, kakak Muhammad Irfan dan adik Eneng
Azizaturahmi yang telah memberikan do’a serta motivasi.
3. Bapak. Ir.Djoko Widodo BRM sebagai pembimbing akademik di Univeritas Pasundan
Bandung yang begitu banyak mengajarkan penulis kemampuan untuk
mengoptimalkan diri dan mengetahui dimana letak kekurangan penulis sebagai
manusia terpelajar.
4. Bapak Bimo selaku koordinator lapangan benglap Pengecoran & Perlakuan Panas
Logam di Balai Besar Logam dan Mesin.
5. Bapak. Husein Taufik, ST selaku pembimbing di Balai Besar Logam dan Mesin yang
telah mengarahkan serta membantu penulis.
6. Bapak Rahmat yang telah membantu penulis dalam pengumpulan data-data yang
dibutuhkan di Balai Besar Logam dan Mesin.
iii
7. Rekan Kerja Praktek, Fachrul Rozi yang telah bersama-sama dalam Kerja Praktek di
Balai Besar Logam dan Mesin.
8. Saudara seperjuangan penulis, Rizki Fauzi, Asep Sumarna, Ariq Muzaqqi yang
membantu dan menuntun penulis mencari jalan keluar atas kendala-kendala yang
dihadapi ketika menyusun laporan Kerja Praktek ini
9. Balai Besar Logam dan Mesin sebagai pihak yang telah bersedia menerima penulis
sebagai peserta kerja praktek dan memberikan penulis pengetahuan serta keperluan-
keperluan lain sebagai bahan penyusunan laporan kerja praktek ini
10. Seluruh Department dan Karyawan Balai Besar Logam dan Material yang telah
bersedia bekerja sama dengan penulis.
11. Sahabat-sahabat DKM Ulul Albaab yang telah mendo’akan dan membantu
memotivasi penulis dalam Kerja Praktek ini.
12. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Universitas Pasundan Bandung.
Tidak banyak yang dapat penulis lakukan untuk membalas kebaikan-kebaikan yang
telah diberikan, hanya do’a yang dapat penulis panjatkan, semoga segala bentuk bantuan yang
diberikan kepada penulis, mendapatkan Ridho dan Pahala dari Allah. Subhanahu Ta’ala,
Aamiin Ya Rabbal Alamin.
Sebagai harapan bagi penulis dengan selesainya laporan Kerja Praktek ini semoga saja
dapat bermanfaat bagi penulis khususnya, dan bagi setiap pihak yang memerlukannya,
meskipun laporan ini baik isi maupun penampilannya masih jauh dari kata sempurna.
Sekali lagi penulis mengucapkan banyak terimakasih untuk pihak-pihak terkait dan
terimakasih juga kepada seluruh pihak yang terlibat yang tak tercantumkan dalam lembaran
kata pengantar ini.
Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatu …
Bandung, Mei 2015
Ahmad Falah
Penulis
iv
DAFTAR ISI
ABSTRAK ................................................................................................................. i
KATA PENGANTAR ................................................................................................. ii
DAFTAR ISI .............................................................................................................. iv
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. vi
DAFTAR TABEL ....................................................................................................... vii
DAFTAR PERSAMAAN UMUM ............................................................................... viii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LatarBelakang .................................................................................................... 1
1.2 Tujuan Pelaksanaan Kerja Praktek .................................................................... 2
1.3 Rumusan Masalah ............................................................................................. 2
1.4 Batasan Masalah ................................................................................................ 3
1.5 Sistematika Penulisan ........................................................................................ 3
1.6 Waktu dan Lokasi Pelaksanaan ......................................................................... 3
1.7 Profil Perusahaan ................................................................................................ 4
1.7.1 Sejarah Singkat Balai Besar Logam dan Mesin ....................................... 4 1.7.2 Lokasi Perusahaan .................................................................................. 5
1.7.3 Manajemen Perusahaan ......................................................................... 5
1.7.4 Produk dan Jasa ...................................................................................... 7
1.7.5 Hasil yang telah dicapai ........................................................................... 8
1.8 Keselamatan Kerja .............................................................................................. 8
1.8.1 Fasilitas Keselamatan Kerja .................................................................... 8
1.8.2 Standar Keselamatan Kerja ..................................................................... 9
BAB II HEAT TREATMENT OF STEEL
2.1 Baja .................................................................................................................... 10
2.1.1 Klasifikasi Baja ........................................................................................ 10
v
2.1.2 Diagram Fasa Fe3C ................................................................................. 12
2.2 Mekanisme Perpindahan Energi ........................................................................ 13
2.3 Perpindahan Panas ............................................................................................ 14
2.4.1 Perpindahan Panas secara Konduksi ...................................................... 14
2.4.2 Perpindahan Panas secara Konveksi ...................................................... 16
2.5 Simulasi Prediksi Ketebalan Pengerasan AISI ................................................... 19
BAB III SIMULASI PREDIKSI KETEBALAN AISI 1020
3.1 Baja AISI 1020 .................................................................................................... 20
3.2 Data Hasil Simulasi ............................................................................................. 21
3.3 Analisa Data ........................................................................................................ 24
BAB IV KESIMPULAN
4.1 Kesimpulan ......................................................................................................... 25
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Struktur Organisasi BBLM .................................................................... 8
Gambar 1.2 Struktur Organisasi Sie Pengecoran dan Perlakuan Panas ................. 8
Gambar 2.1 Diagram Fasa Fe3C ............................................................................. 12
Gambar 2.2 Skema Perpindahan Panas Konduksi .................................................. 15
Gambar 2.3 Skema Perpindahan Panas Konvksi .................................................... 18
Gambar 2.4 Klasifikasi Proses Perpindahan Panas Konveksi .................................. 18
Gambar 3.1 Grafik Kedalaman Pengerasan vs Waktu ............................................. 23
Gambar 3.1 Hasil Simulasi ....................................................................................... 24
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Jam Kerja ................................................................................................. 7
Tabel 2.1 Presentasi Kadar Karbon ......................................................................... 11
Tabel 2.2 Konduktivitas Termal Material ................................................................... 16
Tabel 2.3 Harga koefisien perpindahan panas konveksi .......................................... 19
Tabel 3.1 Property AISI 1020 ................................................................................... 21
Tabel 3.2 Perbandingan Waktu vs Ketebalan pada temperature 960 oC ................. 22
viii
DAFTAR PERSAMAAN UMUM
Persamaan 2.1 Laju Perpindahan Panas ................................................................. 13
Persamaan 2.2 Laju Perpindahan Panas Konduksi ................................................. 14
Persamaan 2.3 Laju Perpindahan Panas Konveksi .................................................. 17
Persamaan 2.4 Harga Koefisien Rata-rata ................................................................ 17
Persamaan 2.5 Harga Koefisien Rata-rata ................................................................ 17
Persamaan 2.6 Prediksi Waktu Pemanasan ............................................................. 18
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Baja merupakan logam yang banyak digunakan dalam berbagai bidang, terutama
dalam bidang industri. Pengaplikasian baja sangatlah beraneka ragam tergantung
kebutuhan serta sifat-sifat dari baja itu sendiri. Salah satu sifat baja yang penting ialah
sifat mekanik. Sifat mekanik merupakan sifat-sifat yang berkaitan dengan kelakuan
(behavior) terhadap beban mekanik. Sifat mekanik terdiri dari kekuatan (strength),
ketangguhan (toughnes), kekerasan (hardness), keuletan (ductile), modulus elastisitas
dan ketahanan arus.
Tidak semua material memiliki sifat mekanik yang baik, sehingga untuk
memperoleh sifat mekanik yang diinginkan dari suatu baja, dapat dilakukan dengan
perlakuan panas (heat treatment). Perlakuan panas didefinisikan sebagai suatu proses
yang terdiri dari pemanasan dan pendinginan logam atau paduannya dalam keadaan
padat (solidstate) untuk memperoleh kondisi atau sifat bahan yang diinginkan (Clark dan
Varney, 1962).
Proses perlakuan panas terhadap baja secara umum digolongkan menjadi 2
macam yaitu perlakuan panas yang mendekati kesetimbangan (near equilibrium) dan
perlakuan panas yang tidak setimbang (non equilibrium). Perlakuan panas jenis near
equilibrium secara umum bertujuan untuk melunakan struktur, menghaluskan butir,
menghilangkan tegangan dalam dan memperbaiki machineability. Jenis dari perlakuan ini
diantaranya full annealing, stress relief annealing, spheroidizing annealing, dan
normalizing. Perlakuan panas jenis non equilibrium secara umum bertujuan untuk
mendapatkan kekerasan dan kekuatan yang lebih tinggi. Jenis perlakuan ini diantaranya
hardening, martempering, austempering dan surface hardening.
Balai Besar Logam dan Mesin merupakan salah satu perusahaan dibawah
pengawasan Badan Penelitian dan Pengembangan Industri (BPPI) Departemen
Perindustrian Republik Indonesia yang bergerak dalam bidang Pengecoran dan Perlakuan
Panas.
Dalam hal ini, penulis berkesempatan untuk melakukan Kerja Praktek (KP) di Balai
Besar Logam dan Mesin, penulis ditempatkan dibagian Pengecoran dan Perlakuan Panas
2
dimana pekerjaan yang dilakukan adalah melakukan pendataan mengenai proses
perlakuan panas mulai dari pembuatan prototype roda kereta api, meningkatkan sifat
mekanik melalui proses annealing, normalizing, tempering, dan flame hardening, dan
melakukan pengujian kekerasan untuk mengetahui nilai kekerasan specimen prototype
roda kereta api.
1.2 Tujuan Pelaksanaan Kerja Praktek
Tujuan dari pelaksanaan kerja praktek di BBLM ini antara lain,
1. Untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan studi S1 Teknik Mesin Universitas
Pasundan.
2. Dapat membandingkan serta mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang didapat
oleh penulis dibangku kuliah dengan dunia industri khususnya di BBLM.
3. Mengetahui kondisi dan situasi dunia kerja dibidang yang bersangkutan,
4. Mengumpulkan data-data yang dibutuhkan mengenai Heat Treatment of Steel
untuk kemudian dilakukan simulasi pada Solidworks.
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan pemaparan yang telah dijelaskan, perumusan masalah pada laporan
kerja praktek ini antara lain:
1. Parameter apa saja yang terlibat dalam proses Heat Treatment of Steel?
2. Berapa temperatur yang digunakan untuk mendapatkan sifat kekerasan pada
baja?
3. Fitur apa yang digunakan dalam simulasi pada Solidworks?
4. Berapa prediksi posisi pengerasan baja pada waktu tertentu?
1.4 Batasan Masalah
Mengingat kompleksitas permasalahan dan luasnya pembahasan, maka batasan
masalah diberlakukan untuk menyederhanakan laporan kerja praktek ini, antara lain:
1. Diagram Fasa digunakan untuk memperkirakan temperatur pemanasan heat
treatment.
2. Surface Hardening salah satu cara untuk meningkatkan nilai kekerasan pada baja.
3. Prediksi posisi pengerasan baja AISI 1020 menggunakan fitur simulation thermal
transient pada Solidworks 2013.
3
4. Mekanisme perpindahan panas yang terjadi pada simulasi ini ialah perpindahan
panas secara konduksi serta perpindahan panas secara konveksi.
1.5 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika dalam penulisan laporan kerja praktek (KP) ini sebagai berikut,
BAB I PENDAHULUAN
Dalam bab ini dijelaskan mengenai latar belakang penulisan, tujuan pelaksanaan
kerja praktek, rumusan masalah, batasan masalah, sistematika penulisan, waktu dan
lokasi pelaksanaan kerja praktek, dan profil perusahaan.
BAB II SURFACE HARDENING
Dalam bab ini dijelaskan mengenai dasar-dasar teori yang menunjang dalam
penulisan laporan Kerja Praktek mencakup teori Surface Hardening dimulai dari
pengenalan baja, diagram fasa, proses perlakuan panas baja (heat treatment of
steel), perpindahan panas, serta simulasi AISI 1020.
BAB III PENGOLAHAN DATA
Dalam bab ini berisikan proses pengolahan data baik dengan metode analitik
maupun komputasi yang dilakukan penulis pada specimen uji Heat Treatment of
Steel.
BAB IV KESIMPULAN
Dalam bab ini berisikan kesimpulan mengenai bahasan yang dalam laporan Kerja
Praktek.
1.6 Waktu dan Lokasi Pelaksanaan
Pada pelaksanaan program Kerja Praktek ini penulis melakukan program Kerja
Praktek pada salah satu industri Badan Penelitian dan Pengembangan Industri (BPPI)
Departemen Perindustrian Republik Indonesia di daerah Bandung yaitu Balai Besar
Logam dan Mesin (BBLM). Industri yang dipilih adalah Pabrik Pengecoran dan Perlakuan
Panas Logam. Kegiatan Kerja Praktek dilaksanakan dalam jangka waktu 1 bulan terhitung
sejak tanggal 1 Juli 2014 sampai dengan tanggal 1 Agustus 2014 sesuai dengan
kesepakatan antara pihak Program Studi Teknik Mesin dengan Balai Besar Logam dan
4
Mesin (BBLM). Waktu Kerja Praktek dilakukan selama 5 hari kerja dalam satu minggu
kalender.
1.7 Profil Balai Besar Logam dan Mesin (BBLM)
1.7.1 Sejarah Singkat Balai Besar Logam dan Mesin
Balai Besar Logam dan Mesin (BBLM) berdiri pada tahun 1969 berdasarkan
SK Direktorat Jenderal Perindustrian Dasar No. 48 / Kpts. DD / Perdas, dengan
nama Proyek Pusat Pengembangan Industri Pengerjaan Logam atau lebih dikenal
dengan nama Metal Industries Development Center (MIDC).
Pada tanggal 9 Maret 1979 berdasarkan Surat Keputusan Menteri
Perindustrian No. 45 / M / SK / 1979, proyek MIDC berubah status menjadi Balai
Besar Logam dan Mesin, dan berada di bawah lingkungan Badan Penelitian dan
Pengembangan Industri (BPPI) Departemen Perindustrian Republik
Indonesia. Ketika terjadi penggabungan antara Departemen Perindustrian dan
Perdagangan tahun 2002, BBLM berada di bawah Direktorat Jenderal Industri dan
Dagang Kecil Menengah (IDKM), lalu pada tahun 2005 BBLM kembali lagi berada di
bawah BPPI sesuai dengan pemisahan kembali Departemen Perindustrian dan
Departemen Perdagangan.
Saat ini BBLM berada di bawah naungan Badan Pengkajian Kebijakan, Iklim,
dan Mutu Industri (BPKIMI) Kementerian Perindutrian Republik Indonesia. Sejak
pendiriannya, BBLM telah bekerjasama dengan Pemerintah Kerajaan Belgia (1969 –
1987), UNIDO (1975–1978), Pemerintah Republik Federal Jerman (1976), NIRIN
(1995 – 2000) dan Japan International Cooperation Agency – JICA (1999 –
2004). Saat ini kerja sama yang sedang dilaksanakan yaitu dengan Korea Institute
of Materials Science (KIMS) hingga tahun 2015 dalam bidang penelitian dan
pengembangan material engineering.
1.7.2 Lokasi Perusahaan
Lokasi Perusahaan Balai Besar Logam dan Mesin terletak dikawasan Jln.
Sangkuriang no 12. Bandung 40135. Beberapa hal yang menjadi pertimbangan
dalam penentuan lokasi perusahaan adalah :
1. Pemasaran mudah karena terletak dikawasan perusahaan lembaga
penelitian diantaranya Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) dan
5
Balai Besar Bahan dan Barang Teknik yang merupakan perusahaan dibawah
pengawasan Badan Penelitian dan Pengembangan Industri (BPPI)
Departemen Perindustrian Republik Indonesia.
2. Ketersediaan tenaga kerja yang cukup banyak.
3. Ketersediaan fasilitas transportasi yaitu jalur angkutan darat..
1.7.3 Manajemen Perusahaan
Adapun sistem manajemen yang diterapkan pada perusahaan Balai Besar
Logam dan Mesin yakni sebagai berikut,
A. Organisasi Perusahaan
Balai Besar Logam dan Mesin merupakan perusahaan dibawah pengawasan
Badan Penelitian dan Pengembangan Industri (BPPI) Departemen Perindustrian
Republik Indonesia. Seluruh modal dan keuntungan Balai Besar Logam dan Mesin
adalah milik Negara sehingga semua keputusan dan kebijakan yang menyangkut
Balai Besar Logam dan Mesin harus dengan ijin pemerintah.
Sesuai dengan Peraturan Menteri Perindustrian Nomor 44/MIND/PER/6/2006
tanggal 29 juni 2006, Balai Besar Logam dan Mesin mempunyai tugas pokok untuk
melaksanakan pengembangan industri logam dan pemesinan, penelitian terapan
serta layanan pengujian, jasa keteknikan dan peningkatan SDM, sesuai dengan
kebijakan teknis yang ditetapkan oleh Kepala Badan Pengkajian Kebijakan, Iklim dan
Mutu Industri (BPKIMI).
Fungsi
1. Melaksanakan kerja sama dan pengembangan usaha, monitoring dan evaluasi
serta konsultasi dan supervisi.
2. Melaksanakan penelitian dan pengembangan, perancangan teknik, standrisasi
proses dan produk serta teknologi informasi.
3. Melaksanakan alih teknologi, pengecoran logam, pemesinan dan perlakuan
panas serta pengelasan dan pelapisan logam.
4. Melaksanakan penilaian dan kesesuaian, kalibrasi, pengujian dan inspeksi serta
sertifikasi produk dan profesi.
5. Melaksanakan pelayanan teknik dan administrasi bagi semua unsur dilingkungan
Balai Besar Logam dan Mesin.
6
B. Struktur Organisasi
Struktur organisasi Balai Besar Logam Material dapat dilihat pada bagan tabel
dibawah ini:
Gambar 1.1 Struktur Organisasi BBLM
Struktur Organisasi Sie Pengecoran & Perlakuan Panas
Gambar 1.2 Struktur Organisasi Pengecoran dan Perlakuan Panas
7
C. Waktu Kerja
Berlaku bagi karyawan yang terlibat langsung dalam kegiatan produksi dan
pengamanan pabrik. Jam kerja diatur sebagai berikut :
Tabel 1.1 Jam Kerja
HARI JAM KERJA ISTIRAHAT
Senin - Kamis 07.00 - 16.00 WIB 11.30 - 13.00
Jum'at 07.00 - 16.30 WIB 11.30 - 13.30
Sabtu - Minggu Libur Libur
D. Visi dan Misi BBLM
Visi dan Misi Balai Besar Logam dan Mesin
Visi BBLM
BBLM menjadi lembaga litbang terkemuka di bidang design proses dan produk
engineering.
Misi BBLM
- Melakukan litbang terapan desain produk, material, proses dan kepastian
mutu dibidang logam dan mesin.
- Memberikan pelayanan teknis : konsultasi & supervisi, penilaian kesesuaian,
pengembangan kompetensi SDM, sertifikasi produk, sertifikasi personil dan
sistem manajemen mutu bagi industri logam dan mesin.
- Penyebarluasan dan membantu penerapan teknologi di bidang logam dan
mesin kepada masyarakat industri.
1.7.4 Produksi dan Jasa
a. Produk
Produk yang dihasilkan terkait pengujian, penelitian dan pengembangan
yang berhubungan dengan material seperti specimen roda kereta api,
pembuatan blok mesin, jaw crusher, dan lain-lain.
8
b. Jasa
- Pengujian
Laboratorium Pengujian melakukan penyiapan bahan, jasa pengujian dan
inspeksi bahan, produk dan mesin, dan telah memperoleh akreditasi KAN.
Lingkup pengujian yang dapat dilakukan oleh BBLM yaitu pengujian
mekanik, pengujian fisik serta pengujian kimia.
- Kalibrasi
Laboratorium Kalibrasi BBLM telah memperoleh akreditasi dari KAN–BSN
untuk melakukan verifikasi alat ukur, yang dapat dilaksanakan di
Laboratorium BBLM atau di industri.
- Sertifikasi Produk
- Pelatihan Teknis
Untuk pengingkatan kualitas sumber daya manusia di kalangan industri,
BBLM juga memberikan layanan pelatihan-pelatihan yang terkait dengan
kebutuhan industri.
- Penelitian dan pengembangan
1.7.5 Hasil yang telah dicapai
- Penelitian Proses Reduksi Bijih Besi Langsung dengan Batubara.
- Penelitian Partikel Nano dalam Slurry terhadap Permukaan Produk Casting
pada Proses Invesmen Casting.
- Pembuatan Produk Cor Roda Kereta Api dalam Rangka Mendukung
Pembangunan Transportasi Massal Nasional.
1.8 Keselamatan Kerja
Keselamatan Kerja merupakan aspek penting yang harus diperhatikan oleh
perusahaan maupun karyawan. Berdasarkan UU no 1 Tahun 1970 menetapkan bahwa
setiap tenaga kerja berhak untuk mendapatkan perlindungan atas keselamatan kerja
dalam melakukan proses produksi demi kesejahteraan hidup dan peningkatan
produktifitas.
1.8.1 Fasilitas Keselamatan Kerja
Balai Besar Logam dan Mesin telah menyediakan fasilitas untuk penanganan
keselamatan kerja diantaranya sebagai berikut:
1. Kegiatan Operasional
9
b. Helm kerja
c. Pakaian Kerja
d. Sarung Tangan Kerja
e. Masker
f. Sepatu Safety
2. Alat Pemadam Kebakaran
1.8.2 Standar Keselamatan Kerja
1. Menggunakan helm dan safety shoes saat melakukan pemeliharaan atau
perbaikan mesin serta pada saat produksi berlangsung.
2. Menggunakan sarung tangan asbes pada saat penuangan logam cair.
10
BAB II
SURFACE HARDENING
2.1 Heat Treatment of Steel
Heat treatment of Steel merupakan proses kombinasi yang melibatkan pemanasan
dan pendinginan terhadap baja dengan tujuan untuk memperoleh sifat-sifat yang
diinginkan. Perubahan yang terjadi pada sifat-sifat material tersebut secara tidak langsung
berhubungan dengan perubahan struktur.
Ada berbagai proses heat treatment yang biasa digunakan pada proses
pengolahan baja. Adapun secara umum perlakuan panas digolongkan menjadi dua
bagian yaitu perlakuan panas yang mendekati kesetimbangan (near equilibrium) dan
perlakuan panas yang tidak setimbang (non equilibrium). Perlakuan panas jenis near
equilibrium secara umum bertujuan untuk melunakan struktur, menghaluskan butir,
menghilangkan tegangan dalam dan memperbaiki machineability. Jenis dari perlakuan ini
diantaranya annealing, dan normalizing. Perlakuan panas jenis non equilibrium secara
umum bertujuan untuk mendapatkan kekerasan dan kekuatan yang lebih tinggi. Jenis
perlakuan ini diantaranya hardening, martempering, austempering dan surface hardening.
Pada proses heat treatment terdapat tiga faktor yang memperngaruhi yaitu
temperatur dimana specimen akan dipanaskan, waktu penahanan pada temperatur yang
ditentukan dan kecepatan atau laju pendinginan dari temperatur tersebut. Skema pada
proses ini secara sederhana dapat digambarkan melalui diagram temperatur terhadap
waktu seperti gambar 2.1.
Gambar 2.1 Diagram temperatur terhadap waktu
[Sumber : Karmin dan Ginting, 2012]
11
2.1.1 Baja
Pengertian Baja pada umumnya adalah perpaduan antara besi dan karbon dengan
kandungan karbon mencapai tidak lebih dari 2 wt %. Dalam proses pembuatan baja
ditemukan pula penambahan kandungan unsur kimia lain seperti sulfur (S), fosfor (P),
silicon (Si), mangan (Mn) dan unsur kimia lainnya sesuai dengan sifat baja yang
diinginkan. Namun unsur-unsur ini hanya dalam presentase kecil. Sifat baja dipengaruhi
oleh presentase karbon. Sedangkan struktur mikro pada baja dipengaruhi oleh perlakuan
panas dan komposisi baja.
Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan
(hardness) dan kekuatan tariknya (tensile strength), namun disisi lain membuatnya
menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya (ductility). Baja dapat
memperlihatkan bermacam-macam variasi sifat tergantung pada komposisi fasa dan
mikrostruktur, dimana perubahan tergantung pada proses Perlakuan Panas.
Unsur paduan utama dalam baja adalah karbon. Berdasarkan kandungan karbon,
baja karbon digolongkan menjadi tiga yaitu baja karbon rendah, baja karbon sedang, dan
baja karbon tinggi.
a. Baja Karbon Rendah
Baja karbon rendah merupakan baja dengan kandungan unsur karbon dalam sturktur
baja kurang dari 0,3% C. Baja karbon rendah ini memiliki ketangguhan dan keuletan
tinggi akan tetapi memiliki sifat kekerasan dan ketahanan aus yang rendah. Pada
umumnya baja jenis ini digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan komponen
struktur bangunan, pipa gedung, jembatan, bodi mobil, dan lain-lainya.
b. Baja Karbon Sedang
Baja karbon sedang merupakan baja karbon dengan persentase kandungan karbon
pada besi sebesar 0,3% C – 0,59% C. Baja karbon ini memiliki kelebihan bila
dibandingkan dengan baja karbon rendah, baja karbon sedang memiliki sifat mekanis
yang lebih kuat dengan tingkat kekerasan yang lebih tinggi dari pada baja karbon
rendah. Besarnya kandungan karbon yang terdapat dalam besi memungkinkan baja
untuk dapat dikeraskan dengan memberikan perlakuan panas (heat treatment) yang
sesuai. Baja karbon sedang biasanya digunakan untuk pembuatan poros, rel kereta
api, roda gigi, baut, pegas, dan komponen mesin lainnya.
12
c. Baja Karbon Tinggi
Baja karbon tinggi adalah baja karbon yang memiliki kandungan karbon sebesar 0,6%
C – 1,4% C. Baja karbon tinggi memiliki sifat tahan panas, kekerasan serta kekuatan
tarik yang sangat tinggi akan tetapi memiliki keuletan yang lebih rendah sehingga baja
karbon ini menjadi lebih getas. Baja karbon tinggi ini sulit diberi perlakuan panas untuk
meningkatkan sifat kekerasannya, hal ini dikarenakan baja karbon tinggi memiliki
jumlah martensit yang cukup tinggi sehingga tidak akan memberikan hasil yang optimal
pada saat dilakukan proses pengerasan permukaan. Dalam pengaplikasiannya baja
karbon tinggi banyak digunakan dalam pembuatan alat-alat perkakas seperti palu,
gergaji, pembuatan kikir, pisau cukur, dan sebagainya.
2.1.2 Diagram Fasa Fe3C
Dasar untuk memahami perlakuan panas baja adalah diagram fasa Fe-Fe3C.
Diagram Fasa adalah diagram yang menampilkan fasa-fasa yang terjadi pada suatu
material atau paduan pada komposisi tertentu dengan perubahan temperatur. Diagram
Fasa digunakan untuk memperkiran struktur mikro serta untuk memudakan pemilihan
temperatur pemanasan yang sesuai.
Metode perlakuan panas baja didasarkan pada perubahan fasa austenite. Sebagai
dasar pengetahuan untuk mengetahui perubahan fasa yang terjadi pada kondisi
setimbang dapat dilihat pada diagram Fe-C (gambar 2.1)
Dengan fasa austenite maksimal jumlah karbon yang dapat terlarut dalam besi
adalah 2,11 % pada suhu 1148 oC. Baja merupakan paduan logam besi dan karbon
dengan kadar karbon kurang dari 2%, sehingga bila dilihat dalam diagram kesetimbangan
Fe-C turunan perubahan fasa pada baja terjadi dari fasa astenite.
Dalam kondisi stabil perubahan fasa yang terjadi pada baja adalah ferrite, pearlite
dan cementit. Namun dengan variasi pada proses heat treatment akan dihasilkan
beragam jenis properti dari baja dengan kombinasi mikrostruktur yang berbeda-beda.
13
Gambar 2.1 Diagram Fasa Fe3C
[Sumber : Callister, 1994]
Diagram Fe-C akan lebih mudah dipahami dibandingkan dengan diagram Fe
terhadap unsur paduannya sehingga unsur paduan tersebut akan lebih mudah bila
dikonversikan menjadi sebuah perhitungan Carbon Ekivalen (CE). Terdapat banyak
literatur yang merumuskan perhitungan CE diantaranya oleh American Welding Society
(AWS) dan International Institute of Welding (IIW).
2.1.3 Surface Hardening
Perlakuan panas permukaan (surface hardening) adalah suatu proses perlakuan
panas untuk mendapatkan kekerasan hanya pada permukaan saja (ASM Metal Handbook,
1991). Beberapa jenis pengerasan permukaan antara lain carburizing, nitriding, induction
hardening dan flame hardening.
a. Carburizing
Proses Carburizing adalah proses menambahkan karbon ke permukaan benda,
dilakukan dengan memanaskan benda kerja dalam lingkungan yang banyak
14
mengandung karbon aktif, sehingga karbon berdifusi masuk ke permukaan baja
(Wahid Suherman, 1998). Pada temperatur carburizing, media karbon terurai menjadi
CO yang selanjutnya terurai menjadi karbon aktif yang dapat berdifusi masuk ke
dalam baja dan menaikkan kadar karbon pada permukaan.
b. Nitriding
Nitriding dilakukan dengan memanaskan baja didalam dapur dengan atmosfer yang
mengandung atom nitrogen yang akan berdifusi ke dalam baja dan bereaksi dengan
unsur dalam membetuk nitrida. Nitrida yang terbentuk sangat keras dan stabil,
nitrogen sendiri diperoleh dari gas amonia yang apabila dipanaskan pada temperatur
nitriding (500-600 oC) akan berdissosiasi menjadi nitrogen dan gas hidrogen.
c. Flame Hardening
Pada flame hardening komposisi kimia dari permukaan benda kerja tidak berubah.
Pengerasan dilakukan dengan memanaskan hanya bagian permukaan benda kerja
saja. Proses ini dilakukan dengan menyemburkan api dengan intensitas tinggi ke
permukaan benda kerja.
d. Induction Hardening
Pada prinsipnya induction hardening sama dengan flame hardening, hanya saja
pemanasan ditimbulkan oleh arus induksi yang terjadi karena adanya medan magnet
yang berubah-ubah dengan sangat cepat. Arus induksi ini akan menimbulkan panas,
karena arus induksi ini terjadi di permukaan maka panas akan terjadi di permukaan.
2.2 Perpindahan Panas (Heat Transfer)
Perpindahan panas merupakan ilmu untuk memperkirakan perpindahan energi
dalam bentuk panas yang terjadi karena adanya perbedaan suhu di antara benda atau
material. Dalam proses perpindahan energi tersebut tentu ada kecepatan perpindahan
panas yang terjadi, atau yang lebih dikenal dengan laju perpindahan panas. Maka ilmu
perpindahan panas juga merupakan ilmu untuk memperkirakan laju perpindahan panas
yang terjadi pada kondisi tertentu. Perpindahan kalor dapat didefinisikan sebagai suatu
proses berpindahnya suatu energi (kalor) dari satu daerah ke daerah lain akibat adanya
perbedaan temperatur pada daerah tersebut. Ada tiga bentuk mekanisme perpindahan
panas yang diketahui, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.
15
2.2.1 Perpindahan Panas secara Konduksi
Konduksi yaitu perpindahan panas dari suatu zat ke zat lain karena adanya kontak
langsung antara benda–benda yang relative diam tanpa adanya perpindahan molekul
yang cukup besar. Besarnya laju perpindahan panas konduksi dianalisis oleh seorang ahli
matematika fisika bangsa perancis yang bernama Joseph Fourier. Pada tahun 1982 yaitu
sebuah hubungan laju perpindahan panas konduksi dalam suatu bahan tergantung
pada konduktivitas termal bahan k, luas penampang perpindahan panas A yang diukur
tegak lurus arah terjadinya perpindahan panas serta gradien ∂T/∂x atau perubahan
temperatur (T) terhadap jarak dalam aliran panas. Karena mengingat panas akan mengalir
dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur rendah, maka laju
perpindahan panas akan positif bila gradien temperaturnya negatif. Sehingga persamaan
dasar konduksi satu dimensi dapat ditulis sebagai berikut :
= - k. A
……………………………………………….. persamaan 2.2
Keterangan :
= Laju perpindahan panas konduksi (Watt)
k = Konduksi termal (W/m.°C)
A = Luas penampang (m2)
= Gradien temperatur pelat dalam aliran panas (°C/m)
Gambar 2.2 Skema perpindahan panas konduksi
[Sumber : J.P. Holman,hal 33]
16
Bahan yang mempunyai konduktivitas termal tinggi dinamakan konduktor,
sedangkan bahan yang konduktivitas termalnya rendah disebut isolator. Berikut beberapa
konduktivitas termal material.
Tabel 2.2 Konduktivitas Termal
Material
Thermal Conductivity k
W/m oC Btu/h ft oF
Metals :
Silver (pure) 410 237
Copper (pure) 385 223
Alumunium (pure) 202 117
Nickel (pure) 93 54
Iron (pure) 73 42
Carbon steel, 1 % C 43 25
Lead (pure) 35 20.3
Chrome-nickel steel
(18% Cr, 8% Ni) 16.3 9.4
Nonmetalic solids :
Quartz, parallel to axis 41.6 24
Magnesite 4.15 2.4
Marble 2.08-2.94 1.2-1.7
17
Sandstone 1.83 1.06
Glass, window 0.78 0.45
Maple or oak 0.17 0.096
Sawdust 0.059 0.034
Glass wool 0.038 0.022
Liquids :
Mercury 8.21 4.74
Water 0.556 0.327
Ammonia 0.54 0.312
Lubricating oil, SAE 50 0.147 0.085
Freon 12, CCI2F2 0.073 0.042
Gases :
Hydrogen 0.175 0.101
Helium 0.141 0.081
Air 0.024 0.0139
Water vapor (saturated) 0.0206 0.0119
Carbon dioxide 0.0146 0.0844
[Sumber: JP Holman hal 8]
18
2.2.2 Perpindahan Panas secara Konveksi
Konveksi adalah suatu cara perpindahan panas dari suatu zat ke zat lain dengan
adanya pergerakan molekul zat tersebut. Konveksi sering dikaitkan dengan mekanisme
perpindahan panas antara permukaan padat dengan fluida. Laju perpindahan panas
konveksi dinyatakan dengan persamaan berikut :
= . A . ( – T ) ……………………………………… ……..… persamaan 2.3
Keterangan :
= Laju perpindahan panas konveksi (Watt)
= Koefisien perpindahan panas konveksi rata–rata (W/m2 . °C)
A = Luas Penampang (m2)
= Temperatur permukaan (°C)
T = Temperatur fluida (°C)
Harga hc dalam sebuah sistem tergantung pada geometri permukaannya dan
kecepatanya, maupun pada sifat–sifat fisik fluidanya bahkan pada beda suhu ∆T.
Mengingat pada sebuah permukaannya dan kecepatnnya, maupun pada sifat–sifat fisik
fluidanya bahkan pada beda suhu ∆T. Mengingat pada sebuah permukaan besaran–
besaran ini tidak selalu konstan, maka koefisien perpindahan panas konveksi juga dapat
berubah–ubah dari satu titik ke titik lainnya. Koefisien rata–rata hc dapat didefinisikan
sebagai fungsi dari harga lokal dengan rumus :
=
∫ dA …………………………...………………………………... persamaan 2.4
Keterangan :
dA = b . dx
A = b . L
19
Sehingga :
=
∫
dx …………………………………………….............. persamaan 2.5
Gambar 2.4 Skema perpindahan panas konveksi
Proses perpindahan panas konveksi dapat diklasifikasikan berdasarkan alirannya :
1. Konveksi paksa
2. Konveksi bebas
Gambar 2.5 Klasifikasi proses perpindahan panas konveksi
20
Tabel 2.3 Harga koefisien perpindahan panas konveksi
Situation h (W/m².°C)
Free convection in air 5 to 25
Free convection in water 500 to 1.000
Forced convection in air 10 to 500
Forced convection in water 100 to 15.000
Boiling water 2.500 to 25.000
Condensing steam 5.0 100.000
2.3 Simulasi Heat Transfer AISI 1020
Simulasi secara sederhana dapat diartikan sebagai proses menirukan suatu sistem.
Menurut Prof. Olivier de Weck, simulasi adalah teknik untuk mempresentasikan atau
menirukan kondisi real (suatu sistem nyata) dalam bentuk bilangan dan simbol.
Simulasi biasanya digunakan sebelum sebuah sistem dibangun, tujuannya untuk
mengurangi kemungkinan terjadinya kegagalan, memprediksi sistem, mengoptimalkan
kinerja sistem, dan lain-lain. Pada kasus ini sendiri, simulasi digunakan untuk memprediksi
waktu pemanasan ketebalan pengerasan baja AISI 1020.
Banyak aplikasi yang bisa kita gunakan untuk simulasi memprediksi waktu ketebalan
pengerasan AISI 1020. Salahsatunya yaitu aplikasi Solidworks. Solidworks merupakan
salahsatu CAD software yang dibuat oleh Dassault Systemes digunakan untuk merancang
part pemesinan atau susunan part pemesinan yang berupa assembling dengan tampilan
3D untuk mepresentasikan part sebelum real part nya dibuat atau tampilan 2D (drawing)
untuk gambar proses pemesinan. Selain digunakan untuk mendesain, Solidworks juga
bisa digunakan untuk kegiatan simulasi.
Sebelum melakukan proses simulasi pada aplikasi Solidworks terdapat 2 tahapan
yang harus dilakukan terlebih dahulu yaitu tahap penggambaran (modeling) dan tahap
simulasi. Tahapan-tahapan untuk melakukan simulasi tersebut dapat dilihat pada
appendix.
20
BAB III
SIMULASI SURFACE HARDENING
3.1 Baja AISI 1020
AISI 1020 merupakan jenis baja karbon rendah dengan harga kekerasan
Brinel mencapai 119-235 kg/mm3. Baja ini memiliki kekuatan yang tinggi, keuletan
yang tinggi, dan mampu mesin yang baik. Baja AISI 1020 umumnya dapat
dimanfaatkan pada semua sektor industri.
Berikut ini merupakan komposisi baja AISI 1020 , physical properties dan
material properties baja AISI 1020.
Tabel 3.1 Komposisi baja AISI 1020
Unsur Paduan Kandungan (%)
Karbon, C 0.17-0.230 %
Besi, Fe 99.08 - 99.53 %
Mangan, Mn 0.30 - 0.60 %
Posfor, P < 0.040 %
Sulfur, S < 0.050 %
Sumber : www.azom.com/article.aspx
Tabel 3.2 Properties AISI 1020
Physical Properties Metric Imperial
Density 7.87 g/cc 0.284 lb/in3
Mechanical Properties Metric Imperial
Hardness, Brinell 111 111
Hardness, Knoop 129 129
Hardness, Rockwell B 64 64
Hardness, Vickers 115 115
21
Tensile Strength, Ultimate 394.72 Mpa 57249 psi
Tensile Strength, Yield 294.74 Mpa 42748 psi
Elongation at Break (in 50 ) 36.50% 36.50%
Reduction of Area 66.00% 66.00%
Modulus of Elasticity 200 Gpa 29000 ksi
Bulk Modulus 140 Gpa 20300 ksi
Izod Impact 125 J 92.2 ft-lb
Shear Modulus 80.0 Gpa 11600 ksi
Sumber : www.azom.com/article.aspx
3.2 Data Hasil Simulasi
Setelah dilakukan simulasi pengerasan AISI 1020 untuk menentukan prediksi
waktu terhadap posisi setelah pemanasan mencapai 1 inch dengan temperatur
pemanasan 950 oC menggunakan simulasi thermal transient Solidworks didapatkan
hasilnya. Berikut data hasil simulasi berupa tabel, dan grafik.
Tabel 3.3 Tabel Waktu – Posisi pada temperature 950 oC
No Posisi (mm) Waktu (detik)
1 0.25 375.664
2 0.5 378.761
3 0.75 381.858
4 1 384.956
5 1.25 384.956
6 1.5 388.053
7 1.75 388.053
8 2 391.15
9 2.25 391.15
10 2.5 394.248
11 2.75 394.248
12 3 397.345
13 3.25 397.345
14 3.5 400.442
15 3.75 400.442
16 4 403.54
17 4.25 403.54
18 4.5 406.637
19 4.75 406.637
20 5 409.735
22
21 5.25 412.832
22 5.5 415.929
23 5.75 415.929
24 6 419.027
25 6.25 419.027
26 6.5 422.124
27 6.75 422.124
28 7 425.211
29 7.25 425.211
30 7.5 428.31
31 7.75 428.31
32 8 431.416
33 8.25 431.416
34 8.5 434.513
35 8.75 434.513
36 9 437.611
37 9.25 437.611
38 9.5 437.611
39 9.75 440.708
40 10 440.708
41 10.25 440.708
42 10.5 443.805
43 10.75 443.805
44 11 443.805
45 11.25 443.805
46 11.5 446.903
47 11.75 446.903
48 12 446.903
49 12.25 450
50 12.57 450
Keterangan :
Dimensi Specimen : 1 inch x 0.2 inch
Temperatur Benda : 25 oC
Temperatur Pemanasan : 960 oC
Heat Power : 12.5 W
Convection Koefisient : 255 W/m. oK
Bulk Ambient Temperature : 323.15 oK
23
Gambar 3.1 Grafik Ketebalan Pengerasan vs Waktu
Dari data grafik tersebut diperoleh persamaan umum untuk memudahkan
prediksi waktu ketebalan pengerasan pada AISI 1020. Persamaan umum tersebut
diperoleh secara otomatis pada saat pembuatan grafik di Microsoft Word. Adapun
persamaan umum tersebut sebagai berikut :
y = 20.099x + 212.41 ……...……................................. persamaan 3.1
Keterangan :
y = Waktu (detik)
x = Jarak/Tebal (mm)
y = 20,099x + 212,41 R² = 0,8407
0
100
200
300
400
500
600
700
0 2 4 6 8 10 12 14
y, w
ak
tu (
de
tik)
x, posisi (mm)
24
3.3 Hasil Simulasi
Gambar 3.2 Hasil Simulasi
Pada gambar diatas dijelaskan bahwa daerah yang mengalami pemanasan
temperature 950 oC ditujukan dengan warna merah. Gambar diatas diambil pada
posisi mencapai ½ inch dengan waktu mencapai 422.124 detik.
Waktu pemanasan yang didapatkan setiap posisi dari tepi model geometri
menuju sumbu tentunya berbeda. Hal ini terjadi karena semakin bergesernya area
yang terkena pemanasan maka semakin cepat waktu pemanasan.
25
BAB IV
KESIMPULAN
4.1 Kesimpulan
Dari hasil analisa berupa korelasi antara temperatur terhadap waktu pada posisi
tertentu menggunakan software Soliworks 2013 dapat dilakukan dengan baik. Adapun
kesimpulan yang diperoleh dari simulasi ini adalah sebagai berikut:
1. Diperoleh data berupa tabel posisi – waktu serta kurva posisi – waktu.
2. Dari kurva posisi – waktu diperoleh persamaan umum sebagai berikut :
y = 20.099x + 212.41
Dimana :
y : waktu pemanasan (detik)
x : posisi pemanasan (mm)
3. Metode yang digunakan pada simulasi ini adalah thermal transient.
4. Pada saat pemanasan berlangsung terjadi perpindahan panas secara konduksi
serta konveksi.
Prediksi ketebalan pengerasan baja AISI 1020 menggunakan metode simulasi
thermal transinet dapat dilakukan dengan baik. Adapun kesimpulan yang diperoleh dari
simulasi ini adalah sebagai berikut:
1. Diperoleh data berupa tabel posisi – waktu
Dari hasil analisa berupa korelasi antara temperatur terhadap waktu pada posisi
tertentu didapatkan data berupa tabel posisi - waktu. Untuk memudahkan prediksi waktu
pengerasan pada posisi tertentu maka ditambahkan beberapa sample baru sebanyak 50x
posisi setiap ¼ inc. Sehingga dari data tabel posisi vs waktu yang baru diperoleh kurva
temperatur vs waktu. Dari kurva tersebut dapat disimpulkan bahwa prediksi waktu dan
posisi ketebalan pengerasan AISI 1020 dapat diketahui.
Dari hasil studi mengenai heat treatment of steel menggunakan metode simulasi diperoleh
beberapa hal sebagai berikut :
1. Mencari parameter heat treatment yang sesuai menggunakan metode simulasi thermal.
2. Setelah dilakukan simulasi heat treatment diperoleh data tabel hasil ketebalan pengerasan
material vs waktu pemanasan.
26
3. Diperoleh temperatur hasil ketebalan pengerasan material baja AISI 1020 pada radius 1
inch sebesar 950 oC dengan waktu 2160 detik.
30
LAMPIRAN
Pada lampiran ini dijelaskan mengenai tahapan-tahapan melakukan simulasi perkiraan
kedalaman pengerasan AISI 1020 menggunakan aplikasi Solidworks. Untuk melakukan simulasi,
ada beberapa tahapan yang harus dilakukan terlebih dahulu, tahapan-tahapan tersebut dibagi
menjadi 2 tahap:
1. Tahap penggambaran (Modeling)
2. Tahap simulasi
Tahap Penggambaran
Pada tahap penggambaran, buatlah desain gambar simulasi terlebih dahulu. Pada simulasi
pengujian heat treatment desain gambar berupa silinder dengan cara membuat sketch pada plan
lalu pilihlah circle untuk membuat lingkaran kemudian diextrude. Seperti yang telihat pada
gambar berikut:
Gambar Model geometri Silinder
Kemudian setelah digambar, untuk memudahkan prediksi posisi pengerasan maka model
geometri disederhanakan dengan cara diextrude hole. Seperti yang pada gambar berikut :
31
Gambar Model geometri
Pada kasus ini dikarenakan tujuan dari simulasi ialah prediksi waktu pemanasan terhadap
beberapa posisi dari tepi menuju sumbu. Maka untuk memudahkan pengambilan data, dibuatlah
garis sebanyak 50 posisi dengan jarak ¼ inch. Hal ini bisa dilakukan dengan cara membuat line
pada pada setiap skecth. Khusus untuk bagian atas dengan bawah model geometri diberikan tanda
berupa lingkaran. Namun perintah ini tidak bisa dilakukan secara langsung, melainkan satu persatu.
Langkah pertama pilih skecth mana yang terlebih dahulu diberikan batas, misalkan kita
ambil sketch atas. Pada sketch tersebut, pilih line untuk membuat garis dari tepi ke sumbu dengan
jarak ¼ inch, kemudian buatlah lingkaran sampai jarak ¼ inch tersebut. Lakukan perintah Convelt
Entities, klik pada garis line serta circle yang telah dibuat kemudian ok. Kemudian lakukan
perintah Trim Entities, lalu pilih Trim Power untuk menghapus lingkaran luar yang tidak perlu.
Maka didapatkan hasil seperti pada gambar berikut:
Gambar Model geometri
32
Kondisi masih dalam keadaan sketch. Selanjutnya lakukan perintah curve lalu pilih split line
pada menu Features. Untuk type of split pilihlah projection, pada bagian selection ceklis (√)
pilihan single direction lalu ok. Dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar Model geometri setelah dilakukan Split Line
Lakukan perintah ini pada pandangan lainnya dengan jarak posisi ¼ inch (kanan-kiri),
sementara untuk sketch (atas-bawah) dengan jarak posisi 1 mm. Sehingga diperoleh desain akhir
seperti dilihat pada gambar berikut:
Gambar Model geometri setelah dilakukan Split Line pada setiap sketch
33
Tahap Simulasi
Pada tahap simulasi prediksi kedalaman pengerasan AISI 1020 dilakukan langkah-langkah
sebagai berikut :
1. Klik kolom add-ins pada toolbar, lalu ceklis (√) pada kolom Sumulation, OK. Maka akan
muncul toolbar seperti gambar berikut.
Gambar Add-in Simulation
2. Pilih study advisor pilih new study, kemudian pilih thermal lalu pilih ok.
Gambar Memulai Simulasi, Study Advisor
Masukan parameter input pemanasan pada model geometri. Beberapa parameter yang
dimasukan antara lain; Jenisn Material, Temperatur, Heat Power dan Koefisien Convection.
34
3. Sebelum melakukan input data, pada properties option ubahlah solution type thermal yang
semula steady state menjadi transient, tentukan sendiri waktu yang akan dilakukan untuk
simulasi. Setelah itu pilih ok.
Gambar Input Data Waktu Pemanasan
4. Pilihlah jenis material yang akan diminta simulasi kan, dengan cara klik kanan pada part lalu
kemudian pilih apply/edit definition.
Gambar Proses Pemilihan Material
35
5. Masukan beberapa input yang diminta untuk simulasi;
(1) temperatur, pilih lah pilihan initial temperatur, input temperatur pada seluruh permukaan
benda kerja.
(2) convection, masukan nilai pada coefficient convection dan bulk ambient temperature.
(3) heat power, masukan nilai
Gambar Model geometri setelah menerima Data
6. Setelah selesai melakukan input data, lakukan simulasi dengan perintah run.
Gambar Proses Menjalankan Simulasi
36
7. Setelah selesai simulasi maka didapatkan data mengenai, ketebalan, temperature dan waktu.
Dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 4.1 Hasil Akhir Simulasi
Keterangan:
1. Untuk menentukan berapa posisi pemanasan bisa menggunakan fitur probe, dengan cara
mengklik kanan pada posisi yang telah dibuat pada resut thermal.
2. Hasil Animasi dapat dilihat pada fitur animate.