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.