Laporan Praktikum Persiapan Material [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK PERSIAPAN MATERIAL



OLEH: BRILLIANT YOHANNES MARULI 118170080



ASISITEN PRAKTIKUM:



PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MANUFAKTUR DAN KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA LAMPUNG SELATAN 2020



BAB I



PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam melakukan suatu pengujian material perlu dilakukan tahapantahapan yang harus dilakukan sebelum melakukan pengujian material, yaitu proses persiapan material, dimana proses ini merupakan tahapan-tahapan atau langkah-langkah pembuatan material yang nantinya akan digunakan untuk proses-proses pengujian material. Proses persiapan material merupakan tahapan paling dasar dalam sebuah pengujian atau praktikuam rekayasa material, hal ini dikarenakan setiap specimen-spesimen yang akan diuji harus lah disiapkan dan ada beberapa material juga yang perlu dilakukan perlakuan khusus. Pada tahapan persiapan material ada beberapa tahapan-tahapan yang yang biasanya dilakukan, pemotongan bahan, dimana material dipotong menggunakan precition cut tujuannya adalah agar material dapat terpotong dengan rapih, dan lebih presisi. Labeling merupakan proses penomoran atau penandaan material agar dapat berbeda dengan material yang lainnya. Mounting merupakan tahapan pelapisan material menggunakan resin atau zan anorganik lainnya. Grinding merupakan proses perataan permukaan sampel dengan kertas abrasive. Polishing merupakan proses tahap akhir dari perataan permukaan sampel, Etching merupakan pengetsaan menggunakan zat kimia, Cleaning merupakan tahapan pembersihan permukaan material, tahapan ini merupakan tahapan akhir dari persiapan material. Dimana permukaan dibersihkan sedemikian rupa tujuannya agar saat dilakukan pengujian tidak terjadi gangguan sepertia kotorsan atau sidik jari yang menempel pada permukaan specimen.



Persiapan material merupakan hal yang paling mendasar dari sebuah pengujian material, maka dari itu hal ini perlu dipahami dengan baik dan diterapkan pada setiap sebelum praktikun, tujuannya adalah agar mendpatkan hasil pengujian realistis. 1.2



Tujuan Praktikum Adapun tujuan dari praktikum adalah mahasiswa mampu melakukan proses persiapan material untuk pengujian metalografi.



BAB II LANDASAN TEORI



2.1



Landasan Teori Metalografi merupakan suatu disiplin ilmu yang mempelajari metoda observasi atau pemeriksaan atau pengamatan atau pengujian dengan tujuan untuk menentukan atau mempelajari hubungan antara strukter dengan sifat atau karakter dan perlakuan yang pernah dialami oleh logam, paduan dan bahan bahan lainnya. Ilmu logam dibagi menjadi dua bagian khusus, yaitu metalurgi dan metalografi. Metalurgi adalah menguraikan tentang cara pemisahan logam dari ikatan unsur lain atau cara pengolahan logam secara teknis, sehingga diperoleh jenis logam atau logam paduan yang memenuhi kebutuhan tertentu. Sedangkan Metalografi adalah mempelajari tentang pemeriksaan logam untuk mengetahui sifat, struktur, temperatur dan persentase campuran dari logam tersebut. a. Pemeriksaan Makro (Macrocospic Examination) Yang dimaksud dengan pemeriksaan makro adalah pemeriksaan bahan dengan mata kita langsung atau memakai kaca pembesar dengan pembesaran rendah (a low magnification). Kegunaannya untuk



memeriksa permukaan yang terdapat celah-celah, lubang-lubang pada struktur logam yang sifatnya rapuh, bentuk-bentuk patahan benda uji bekas pengujian mekanis yang selanjutnya dibandingkan dengan beberapa logam menurut bentuk dan strukturnya antara satu dengan yang lain menurut kebutuhannya. Angka pembesaran pemeriksaan makro antara 0,5 kali sampai 50 kali. Pemeriksaan secara makro biasanya untuk bahan-bahan yang memiliki struktur kristal yang tergolong besar dan kasar, seperti misal logam hasil coran atau tuangan, serta bahan-bahan yang termasuk non metal. b. Pemeriksaan Mikro (Microscopic Examination)



Yang dimaksud dengan pemeriksaan mikro ialah pemeriksaan bahan logam di mana bentuk kristal logam tergolong halus sehinga diperlukan angka pembesaran lensa mikroskop antara 50 kali sampai 3000 kali atau ebih dengan menggunakan mikroskop industri.



Persiapan material merupakan kegiatan atau tahapan yang paling awal dalam sebuah pengujian atau praktikum dimana tujuannya adalah untuk mempersiapkan alat-alat dan bahan-bahan apa saja yang akan digunakan sebelum pengujian. Persiapan material ini sangat penting karena umumnya dalam seuatu pengujian material yang diamati adalah struktur-struktur mikro dari suatu specimen. Maka dari itu sangat penting dalam suatu pengujian untuk melakukan persiapan material mengingat yang umunya diamati adalah strukturstruktur mikro yang sangat kecil, jika dalam suatu pengujian tidak melakukan



persiapan



material



maka



ditakutkan



hal-hal



seperti



debu,kotoran atau bahkan sidik jari yang mana nantinya ditakutkan dapat



mengurangi kinerja atau efektivitas dari suatu pengujian, hal sperti ini harus dihindari dari suatu pengujian. Tentu saja dalam suatu pengujian atau praktikum kita sangat mengharapkan mendapatkan data pengujian yang valid, namun jika kita kurang dalam mempersiapkan alat dan bahan yang nantinya akan digunakan tentu saja hal sangatlah merugikan baru penguji, maka dari itu pentingnya persiapan material sebelum melakukan pengujian benar-benar menjadi suatu hal yang sangat mendsar dalam sebuah pengujian atau penelitian, Pengamatan atau Pemeriksaan struktur bahan logam dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai skala atau tingkat pembesaran, mulai dari secara visual atau pembesaran yang rendah sekitar 20 kali, sampai pengamatan atau pemeriksaan pada pembesaran yang lebih besar, lebih besar daripada 1.000.000 kali dengan mikroskop elektron. Namun sebelum dilakukan pengamatan struktur, terlebih dahulu dilakukan proses persiapan meterial. Proses persiapan material sangat penting karena sangat mempengaruhi hasil dari pengamatan, dimana pada saat pengamatan menggunakan mikroskop permukaan material harus halus dan rata. Berikut ini adalah Beberapa tahapan yang biasa dilakukan sebelum pengamatan mikroskop dapat dilaksanakan seperti: a.



Pemotongan Pemotongan yaitu pengambilan sebagian sampel representatif yang akan dianalisis dengan cara seperti pemotongan dengan cakram abrasif, gergaji atau dengan plasma bertekanan tinggi. Banyak alat atau mesin yang dapat digunakan untuk memotong bahan, tetapi khusus untuk memotong bahan uji metalografi perlu dipilih alat



potong yang tidak menimbulkan efek sampingan pada bahan tersebut. Pada waktu pemotongan tidak boleh terjadi tekanan dan tarikan yang besar pada bahan uji serta harus dialiri oleh cairan pendingin agar tidak timbul panas yang akan mempengaruhi kondisi bahan. Salah satu alat potong biasa yang digunakan untuk memotong bahan uji adalah mesin potong khusu, yang pemotongnya berbentuk piringan (abrasive Whell) terbuat dari bahan karbon silica. Di dalam pemotongan benda uji perlu diperhatikan ukuran dari bahan tersebut dengan pertimbangan pokok harus dapat dipegang atau disesuaikan dengan kondisi alat yang ada kaitan proses selanjutnya.



b. Labeling (Identifikasi) Labeling yaitu pemberian identitas sampel supaya dapat dibedakan dengan yang ainnya. Labeling dapat dilakukan dengan cara penggoresan, pengetokan atau dengan cara lainnya. Pastikan bahwa identitas tidak akan hilang selama preparasi. c.



Mounting Mounting yaitu pelapisan sampel logam dengan zat organik seperti bakelit, expoxin resin dengan maksud mempermudah penanganan selama persiapan metalografi. Teknik mounting dapat dilakukan dengan berbagai cara seperti clamp mounting, compression mounting, cold mounting dan conductive mounting. Bahan uji yang relatif kecil dan sukar untuk dipegang pada waktu akan digerinda atau dipoles maka bahan tersebut perlu disalut. Untuk penyalutan dipakai



alat penyalut dan bahan penyalut seperti pada tabel . Proses penyalutan ada dua cara yaitu menggunakan alat pembingkaian untuk bahan yang memerlukan panas dan penyalutan untuk bahan yang tidak memerlukan panas hanya menggunakan cetakan saja. Berikut merupakan bahan-bahan yang biasanya digunakan dalam proses mounting: 1



Phenolic



Contoh



:



bakelit



Thermosetting



Memerlukan



pengontrolan panas dan tekanan dengan secukupnya memberikan bahan pelarut dengan perlahan-lahan 2



Dially



Phthalete



(prepolimer)



Thermosetting



Memerlukan



pengontrolan panas 1300 – 1400 dan tekanan, penyusunan rendah, karakteristik polishing yang baik. 3



Phenolic Thermosetting liquid Untuk pengisian vakum oxide filem (film).



4



Epoxy resin Contoh : Araldite Various Araldite grade D, suatu cairan tuangan resin memberikan penyaluran yang baik tanpa panas dan tekanan, perlahan-lahan waktu proses pembingkaian.



5



Polyvinyl Thermoplastic Penyusunan rendah, lamban biasa pelarut-pelarut tetapi penyelesaian dengan glaciala cetic acid.



d. Grinding (Penggerindaan) Grinding yaitu pengetaman untuk meratakan permukaan sampel dengan menggunakan kertas/bahan abrasif. Ukuran abrasif yang digunakan mulai dari 40 sampai 1200 mesh. Untuk menghindari pengaruh temperatur gesekan, maka Operasi perataan permukaan dilakukan dengan cara basah. Bahan yang digunakan untuk grinding biasanya menggunakan kertas amplas dimana Pada kertas amplas disisi belakangnya tertera nomor, nomor tersebut



berkisar dari angka 1 sampa 3000, untuk menandakan tingkat kehalusan amplas terebut adalah, angka 1 merupakan amplas kasar, dan amplas 3000 merupakan amplas super harus. semakin kecil nomor semakin kasar, begitu juga kebalikannya. Amplas sendiri memiliki ukuran seperti Grit 60, 80, 100, 120, 150, 180, 220, 240, 280, 320, 360, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000, 2500 dan 3000 Penggerindaan benda uji dilakukan pada kertas ampelas dimulai dari tingkat kasar sampai tingkat halus. Tingkatan kehalusan kertas ampelas ditentukan oleh ukuran serbuk silikon karbida pada kertas tersebut. Kertas ampelas tingkat kehalusan 220 berarti serbuk silikonkarbida kertas itu dapat lolos dari ayakan dengan 220 lubang pada luas 1 inchi2. Tahapan penggerindaan menurut tingkatan kehalusan kertas ampelas adalah, sebagai berikut :. 1



Digerinda pada tingkat 220 dengan arah tegak lurus pada garis pemotonan bahan uji.



2



Digerinda



pada



tingkat



320



tegak



lurus



pada



arah



400



tegak



lurus



pada



arah



600



tegak



lurus



pada



arah



penggerindaan pertama 3



Digerinda



pada



tingkat



penggerindaan kedua 4



Digerinda



pada



tingkat



penggerindaan ketiga



Dalam waktu penggerindaan tekanan tangan pada kertas ampelas jangan terlalu kuat dan bahan uji dialiri air pendingin yang



banyak. Fungsi air untuk mencegah panas yang terjadi pada bahan uji tersebut. e. Polishing (Pemolesan)



Polishing atau pemolesan adalah tahap akhir dari perataan permukaan sampel. Syarat permukaan sampel yang dapat digunakan untuk analisis metalografi adalah harus bebas goresan dan tampak seperti cermin. Pemolesan dapat dilakukan secara bertahap dengan cara mekanis, kimia dan elektrolitik.



Untuk meningkatkan tingka kehalusan yang maksimal maka bahan uji yang telah digerinda selanjutnya diproses polishing. Mesin poles metalografi terdiri dari iringan yang berputar dan diatasnya diberi kain poles terbaik namanya kain selvyt (sejenis kain beludru). Cara pemolesannya yaitu benda uji diletakkan di aas piringan yang berputar dan kain poles diberi air serta ditambahkan sdikit pasta poles. Pasta poles yang biasa dipakai adalah jenis Alumina (Al2O3) yang dalam perdagangan ada yang diberi nama Diamatin atau Gama Alumina atau Pasta Intan. Selama pemolesan kain poles tersebut harus selalu diberi tetesan air. Putaran piringan pada mesin poles metalografi anara 100 rpm sampai 300 rpm.Untuk meyakinkan hasil pemolesan terakhir apakah sudah bebas dari garis-garis pemotongan atau belum maka bahan uji yang sudah dibersihkan dapat dilhat di bawah mikroskop pada pembesaran 50 kali atau 100 kali. Bila masih terdapat garis-garis pada permukaan benda maka proses polishing dilanjutkan terus menerus sampai tidak terdapat garisgarisnya. f. Etching (Pengetsaan)



Teknik pengetsaan dapat dilakukan dengan cara kimia, elektrolitik, katodik vakum. Setiap logam memilik reagent etchant tertentu, seperti baja dan besi cor dapat digunakan reagent nital atau picral yang keduanya menampakan fas pearlite. Hasil dari proses pemolesan akan berupa permukaan yang mengkilap seperti cermin. Agar struktur logam terlihat jelas maka permukaan tersebut dietsa. Berikut ini beberapa larutan etsa untuk pemeriksaan makro dan mikro yang biasa dipakai dalam metalogra : 1.



Bahan larutan etsa makro a.



Hidrochloric, komposisinya 50 % asam hidroclhoric dalam air dengan menggunakan suhu 700-800 sampai 1 jam. Pemakaiannya untuk besi dan baja.



b.



Sulphuric, komposisinya 20 % asam sulphuric dalam air dengan menggunakan suhu 80% waktu yang dipakai 10-20 detik. Penggunaannya untuk bahan besi dan baja.



c.



Nitric, komposisinya 25 % asam Nitric dalam air, seperti a dan b boleh dingin kalau cocok. Pemakaiannya untuk bahan besi dan baja.



2.



Bahan larutan etsa Mikro : a.



Asam Nital, komposisinya asam nital 2ml, alkohol (95%) 98 ml. Pemakaiannya untuk baja karbon, baja paduan rendah dan baja paduan sedang. Waktu sampai 1 menit



b.



Asam pikral, komposisinya asam pikral 4 gram, alkohol 98 ml. Pemakaiannya untuk baja karbon dalam keadaan



normal, dilunakan, dikeraskan dan ditemper. Waktu pengetsaan beberapa detik sampai 1 menit. 3.



Pengaruh Etching Pengaruh reaksi dari larutan kimia terhadap permkaan benda uji ialah seluruh permukaan akan nampak seperti garis-garis tidak teratur yang menunjukkan munculnya atau adanya batasbatas antara butir-butir kristal logam tersebut.



g. Cleaning (Pembersihan) Cleaning adalah pembersihan permukaan logam yang belum dan sesudah dietsa dari kotoran ataupun reagent kimia. Pencucian dapat dilakukan dengan menggunakan air mengalir sampai pada tahap polishing, dan menggunakan alkohol untuk etsa. h. Drying (Pengeringan) Tahap akhir adalah pengeringan sampel sebelum pengamatan mikroskop. Permukaan sampel harus benar-benar kering. Air yang tersisa pada permukaan akan teruapkan saat pengamatan. Hal ini akan merusak lensa mikroskop. Selain itu, air yang tersisa dapat memberikan interpretasi menjadi salah.



BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM



3.1 Alat dan Bahan Adapun alat dan bahan yang di gunakan dalam praktikum kali ini adalah : 1



Mesin Precision Low Speed Saw



Gambar 3.1 Mesin Precision Low Speed Saw Buehler Isomet 1000 2



Mesin Polisher Grinder



Gambar 3.2 Mesin Polisher Grinder Buehler EcoMet 30 Manual Twin



3



SiC Abrasive Paper CarbiMetTM dan Micro Cut Disc



Gambar 3.3 SiC Abrasive Paper CarbiMetTM diameter 8 in, ukuran 60, 80, 120, 180,280 dan 400 (Kiri) dan Micro Cut Disc diameter 8 in, ukuran 800 dan 1200 (kanan) 4



Magnopad, Polishing Cloth, Polycrystaline Diamond Suspension dan Cairan Etsa



Gambar 3.4 Magnopad Buehler (kiri), TexMet C Polishing Cloth (kanan) dan Polycrystaline Diamond Suspension 3μm, 9 μm, Alkohol 70% dan asam Nital. 5



Material yang digunakan



Gambar 3.5 Carbon Steel Medium (AISI 1045) dan Stainless Steel (SS 304) 3.2 Prosedur Percobaan Adapun prosedur percobaan adalah sebagai berikut : a. Potong material sesuai dengan ukuran spesimen yang ditentukan dengan menggunakan alat Precision Low Speed Saw Buehler IsoMet 1000 lalu keringkan. b. Langkah selanjutnya buat larutan resin dan katalis. c. Letakkan material kemudian mencetak dengan campuran larutan resin dan katalis, tunggu sampai kering. d. Dilakukan proses untuk labeling untuk memberikan identifikasi e. Kemudian lakukan grinding dengan SiC Abrasive Paper CarbiMetTM diamter 8 in (ukuran 60, 80, 120, 180, 280 dan 400) dan Micro Cut Disc diamter 8 in, (ukuran 800 dan 1200) ulangi sampai dengan nomor terakhir, pastikan pada saat grinding dilakuka secara tegak lurus dan pastikan air mengalir pada saat grinding.



f. Setelah itu, lakukan polishing menggunakan polishing cloth tambahkan Polycrystaline Diamond Suspension g. Memberi larutan etsa pada material (larutan etsa harus sesuai dengan material yang digunakan). h. Membersihkan material dengan menggunakan air i. Mengeringkan material, pastikan tidak ada air yang menempel. j. Setelah



selesai



praktikum,



Merapihkan,



membersihkan



dan



mengembalikan alat-alat yang digunakan. k. Pastikan daya listrik telah tercabut (Baca Prosedur Penggunan Alat) dan Isi log book.



DAFTAR PUSTAKA



https://ardra.biz/sain-teknologi/metalurgi/besi-baja-iron-steel/pengujian-pengamatanmetalografi/. http://ponimanmultin.blogspot.com/2010/11/metalografi.html. https://www.slideshare.net/yyudi21/71014827-metalografi. Callister, William D. Materials Science and Engineering An Introduction 6thEdition. 2004. Canada : John Wileys & Sons, Inc Modul Praktikum Metalografi & HST . 2011. Laboratorium Metalografi dan HST Departemen Metalurgi dan Material FTUI : Depok