MACRO Mikro ETSA TEST [PDF]

Citation preview

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1



Tujuan 1.1.1



Tujuan umum Mahasiswa mampu melakukan pengujian metalografi terhadap suatu material.



1.1.2



Tujuan khusus Adapun tujuan khusus pada pengujian ini: 1. Mahasiswa mampu menganalisa struktur mikro suatu material. 2. Mahasiswa mampu menganalisa komposisi kimia suatu material. 3. Mahasiswa mampu menganalisa perlakuan (treatment) yang pernah dialami oleh suatu material.



1.2



Dasar Teori 1.2.1 Dasar Teori Macro Metalografi merupakan suatu metode untuk menyelidiki struktur logam dengan menggunakan mikroskop optis dan mikroskop elektron. Sedangkan struktur yang terlihat pada mikroskop tersebut tersebut disebut mikrostruktur. Pengamatan tersebut dilakukan terhadap specimen yang telah diproses sehingga bisa diamati dengan pembesaran tertentu. Gambar 1.1 berikut menjelaskan specimen dengan pembesaran dan lingkup pengamatannya.



a. Specimen



b. Mikrostruktur



c. Kristal



d. Atom



Gambar 1.1 Specimen, ukuran dan bentuk obyek pembesaran



1



Dari Gambar 1.1 diatas dapat diketahui bahwa penyelidikan mikrostruktur berkisar 10 6 cm (batas kemampuan elektron mikroskop hingga 10 2 cm batas kemampuan mata manusia). Biasanya objek pengamatan yang digunakan 10 5 cm atau pembesaran 5000-30000 kali untuk mikroskop elektron dan 10 3 cm atau order pembesaran 100-1000 kali mikroskop optik. 1.2.2 Dasar Teori Micro Pengujian makro (makroscope test) ialah proses pengujian bahan yang menggunakan mata terbuka dengan tujuan dapat memeriksa celah dan lubang dalam permukaan bahan. Angka kevalidan pengujian makro berkisar antara 0,5 sampai 50 kali. Pengujian cara demikian biasanya digunakan untuk bahan-bahan yang memiliki struktur kristal yang tergolong besar atau kasar. Misalnya, logam hasil coran (tuangan) dan bahan yang termasuk non-metal (bukan logam). Agar permukaan



logam dapat diamati secara metalografi, maka terlebih



dahulu dilakukan persiapan sebagai berikut : 1. Pemotongan specimen Pada tahap ini, diharapkan specimen dalam keadaan datar, sehingga memudahkan dalam pengamatan. 2. Mounting specimen (bila diperlukan) Tahap mounting ini, specimen hanya dilakukan untuk material yang kecil atau tipis saja. Sedangkan untuk material yang tebal tidak memerlukan proses mounting. 3. Grinding dan polishing Tahap grinding dan polishing ini bertujuan untuk membentuk permukaan specimen agar benar-benar rata. Grinding dilakukan dengan cara menggosok specimen pada mesin hand grinding yang diberi kertas gosok dengan ukuran grid yang paling kasar (grid 240) sampai yang paling halus (grid 600). Sedangkan polishing sendiri dilakukan dengan menggosokkan specimen diatas mesin polishing machine yang dilengkapi dengan kain wool yang diberi serbuk alumina dengan kehalusan 1-0,05 mikron. Panambahan serbuk alumina ini bertujuan untuk lebih menghaluskan permukaan specimen sehingga akan lebih mudah melakukan metalografi.



2



4. Etsa (etching) Proses etsa ini pada dasarnya adalah proses korosi atau mengkorosikan permukaan specimen yang telah rata karena proses grinding dan polishing menjadi tidak rata lagi. Ketidakrataan permukaan specimen ini dikarenakan mikrostruktur yang berbeda akan dilarutkan dengan kecepatan yang berbeda, sehingga meninggalkan bekas permukaan dengan orientasi sudut yang berbeda pula. Pada pelaksanaannya, proses etsa ini dilakukan dengan cara mencelupkan specimen pada cairan etsa dimana tiap jenis logam mempunyai cairan etsa (etching reagent) sendiri-sendiri. Perhatikan Gambar 1.2 yang menunjukkan pengaruh efek proses etsa permukaan specimen yang telah mengalami proses grinding dan polishing.



a. Permukaan sebelum di etsa b. Permukaan sesudah di etsa Gambar 1.2 Pengaruh etsa terhadap permukaan specimen Setelah permukaan specimen di etsa, maka specimen tersebut siap untuk diamati,di sketsa dan pengambilan foto metalografi macro etsa. 5. Setelah permukaan specimen di etsa, maka specimen tersebut siap untuk diamati,di sketsa dan pengambilan foto metalografi macro etsa.



3



BAB 2 METODOLOGI 2.1 Macro Etsa 2.1.1 Alat dan Bahan 2.1.1.1 Bahan Adapun bahan yang digunakan dalam pengujian makro : 1. 1 buah specimen 2. Kertas gosok (grid 400 dan 1000) 3. Larutan nital 2% (HNO3 2% + Alkohol 98%) 4. Kain bersih 2.1.1.2 Alat Adapun beberapa alat yang digunakan saat melakukan pengujian makro : 1. Polishing machine 2. Cawan kimia 3. Pipet 4. Dryer 2.1.2 Langkah Kerja Langkah langkah dalam melakukan pengujian makro meliputi : 1. Pemotongan specimen Proses ini tidak dilakukan pada praktik metalografi, karena specimen yang disediakan telah dipotong dengan ukuran tertentu. Hal ini bertujuan untuk mempersingkat waktu. 2. Grinding Adapun langkah kerja saat menggerinda specimen seperti di bawah ini: 



Mengambil kertas gosok (grid 400 ) yang telah digunting sesuai dengan bentuk piringan hand grinding dan pasang pada polishing machine.







Menyalakan polishing machine, buka katup sehingga air mengalir di kertas gosok tersebut dan sampai permukaan halus. 4







Mengangkat specimen dan amati permukaan yang digosok. Bila masih ada goresan yang tidak searah dengan orientasi gosokkan, gosok lagi sampai tidak ada lagi goresan yang tidak searah.







Bila goresan sudah searah, matikan polishing machine dan aliran air, kemudian ganti kertas gosok dengan grid yang lebih halus ( 1000) dan gosok lagi seperti langkah sebelumnya.







Bila proses grinding telah selesai, mematikan polisher kemudian cuci specimen dengan air.







Hal yang perlu di perhatikan dalam proses grinding yaitu setiap pergantian kertas gosok maka arah orintasi penggosokan harus tegak lurus dengan arah orientasi penggosokan sebelumnya.



3. Etsa Adapun langkah kerja saat melakukan etching pada specimen: 



Menyiapkan alat-alat yang diperlukan seperti : pipet, cawan kimia dan hand dryer yang telah dibersihkan terlebih dahulu.







Mengambil HNO3 2 ml dengan pipet sebesar 2 ml dan tuangkan ke cawan kimia.







Kemudian campur alkohol 98 ml







Masukkan specimen ke dalam cawan kimia tersebut selama beberapa detik dan ambil kembali kemudian disiram dengan air.







Mengeringkan specimen dengan dryer.



2.2 Pengujian Mikro Etsa 2.2.1 Alat dan Bahan 2.2.1.1 Bahan Adapun bahan yang digunakan dalam pengujian mikro : 1. 1 buah specimen 2. Kertas gosok (grid 400 dan 1000) 3. Kain wool 4. Bubuk alumina 5. Larutan (Hydrofluoric acid 1,5 ml, Hydrochloric acid 1 ml dan Air 8,5 ml) 5



6. Kain bersih 2.2.1.2



Alat Adapun beberapa alat yang digunakan saat melakukan pengujian mikro : 1. Polishing machine 2. Cawan kimia 3. Pipet 4. Mikroskop 5. Dryer



2.2.2 Langkah kerja Langkah-langkah dalam melakukan pengujian mikro meliputi : 1. Pemotongan specimen Proses ini tidak dilakukan pada praktik metalografi, karena specimen yang disediakan telah dipotong dengan ukuran tertentu. Hal ini bertujuan untuk mempersingkat waktu. 2. Grinding Adapun langkah kerja saat menggerinda specimen seperti di bawah ini:







Mengambil kertas gosok (grid 400 ) yang telah digunting sesuai dengan bentuk piringan hand grinding dan pasang pada polishing machine.







Menyalakan polishing machine, buka katup sehingga air mengalir di kertas gosok tersebut dan sampai permukaan halus.







Mengangkat specimen dan amati permukaan yang digosok. Bila masih ada goresan yang tidak searah dengan orientasi gosokkan, gosok lagi sampai tidak ada lagi goresan yang tidak searah.







Bila goresan sudah searah, matikan polishing machine dan aliran air, kemudian ganti kertas gosok dengan grid yang lebih halus ( 1000) dan gosok lagi seperti langkah sebelumnya.







Bila proses grinding telah selesai, mematikan polisher kemudian cuci specimen dengan air.



6







Hal yang perlu di perhatikan dalam proses grinding yaitu setiap pergantian kertas gosok maka arah orintasi penggosokan harus tegak lurus dengan arah orientasi penggosokan sebelumnya.



3. Polishing Adapun langkah kerja saat memoles specimen: 



Kertas kain wool diambil dan dipasang pada polishing machine.







Polishing machine dinyalakan, membuka sedikit katup air sehingga air mengalir tidak terlalu deras diatas kain wool yang berputar.







Benda yang akan di polishing di celupkan terlebih dahulu ke dalam serbuk alumina.







Specimen diambil, ditelungkupkan pada polisher dengan sedikit tekanan diatas kain wool tersebut dan tahan sampai benda uji halus.







Specimen diangkat dan diamati permukaan benda uji, apabila benda uji belum halus maka benda uji harus di polish lagi sampai tidak ada lagi goresan.







Proses polisher selesai jika bekas goresan dari proses grinding (grid 1000) telah hilang dan halus seperti cermin.







Untuk membersihkan sisa-sisa polishing powder, specimen dicuci dengan air dan alkohol, lalu dikeringkan dengan dryer atau digosok dengan soft tissue.



4. Etsa Adapun langkah kerja saat melakukan etching pada specimen: 



Menyiapkan alat-alat yang diperlukan seperti : pipet, cawan kimia dan hand dryer yang telah dibersihkan terlebih dahulu.







Mengambil acid 1,5 ml dan Hydrochloric acid 1 ml dengan pipet dan tuangkan ke cawan kimia.



 Kemudian campur Air 8,5 ml.  Masukkan specimen ke dalam cawan kimia tersebut selama beberapa detik dan ambil kembali kemudian disiram dengan air.  Mengeringkan specimen dengan dryer. 5 . Pengamatan dengan mikroskop 7



Adapun langkah kerja saat melakukan pengamatan dengan mikroskop: 



Meletakkan specimen di bawah lensa mikroskop.







Mengatur pembesaran yaitu 200x dan 500x.







Menyalakan lampu dan mengatur fokusnya.







Menggambar struktur mikro yang tampak pada lembar kerja.







Apabila telah selesai, matikan lampu.







Menganalisa gambar struktur mikro specimen



8



BAB 3 HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Pengujian Makro Adapun analisa dan pembahasan pada pengujian makro yang ditunjukkan Tabel 3.1 dibawah ini: Tabel 3.1 Data pengujian makro etsa Item Fusion Crack Actual Throat Leg length (horizontal) Leg length (vertical) Linier indication at root



Left



Right Complete 5,8 mm 8,6 mm 8,7 mm 2x 0,1



Pada pengujian makro kali ini, kita dapat menentukan luasan HAZ pada lasan tersebut, hasil luasan daerah HAZ dan luasan dilusi dengan menggunakan aplikasi autocad, dapat diketahuli luasan weld metal, HAZ maupun dilusinya. Dapat dilihat pada Gambar 3.2 berikut ini.



Gambar 3.2 Sketsa menggunakan Autocad



9



3



Adapun cara-caranya untuk mencari nilai luasan dari Weld metal dan HAZ sebagai berikut ini : 1. Gambar spesimen hasil dari pengetsaan, seperti Gambar 3.



Gambar 3.3 Gambar spesimen pada autocad 2. Klik hatch sehinga gambar weld metal terarsir, klik properties kemudian akan



mun cul luas area weld metal yang di arsir , seperti Gambar 3.4



Gambar 3.4 Daerah weld metal Sehinga dapat kita lihat dipropertis bahwa luas area weld metal sebesar 107,86 mm2.



10



3. Untuk daerah HAZ arsir daerah HAZ dengan klik hatch klik slect objek ok



sehingga area Haz terarsir , seperti Gambar 3.7.



Gambar 3.7 Pemindahan area HAZ Klik arsiran ,Klik kanan , klik properties yang kemudian akan menampilkan besarnya luas area sebesar 58,62mm2 HAZ.



Dengan bantuan dari program aplikasi Auto-cad, luasan daerah HAZ itu sendiri adalah 58,62 mm2 dan untuk luas Weld metal itu sendiri adalah 107,86 mm2. Adapun prosentase dilusi pada spesimen yang diuji adalah:



Dilusi = ( 58,62 / 107,86 ) X 100% Dilusi = 54,34 % Sehingga untuk mencari luasan total dilusi yaitu prosentase dilusi dikali dengan luas Weld metal, yang dimana perhitungannya sebagai berikut : Luasan total dilusi = Prosentase dilusi X luas Weld metal Luasan total dilusi = 54,34 % X 107,86 Luasan total dilusi = 58,6 mm2 11



Berdasarkan AWS D1.1/D1.IM:2010 Tabel 5.8 tentang Minimum Fillet Weld Size, maka untuk material yang tebalnya antara 12 s/d 20 mm, ukuran minimum dari filletnya adalah 6 mm. Sehingga, spesimen uji yang mempunyai tebal 14 mm untuk ukuran filletnya sudah memenuhi kriteria karena lebih dari 6 mm.Namun, spesimen uji ini memiliki indikasi linier akibat slug inclusion pada weld metal yang berukuran 2x0,1 mm,. 3.2 Hasil pengujian mikro Adapun analisa dan pembahasan pada pengujian mikro



3.2.1 Pada base metal Date



: 26 MEI 2015



Material



: WELD PART ( fillet joint )



Welding Process/Position



:1F



Location



: base metal



A A



B



Gambar 3.10 (A)Pembesaran 200x pada daerah Base Metal dan (B)Pembesaran pada daerah Base Metal 500x



Pada Gambar 3.10 dimana perbesarannya itu 200x dan dengan perbesaran 500x tampak secara jelas struktur mikro material. Pada base metal struktur akhir setelah pengelasan tidak berubah. Dikarenakan pada daerah Base metal mendapatkan pengaruh temperatur dibawah A1( ±550oC).



12



3.2.2 Pada HAZ ( Heat Activated Zone) Date



: 26 MEI 2015



Material



: WELD PART ( fillet joint )



Welding Process/Position



:1F



Location



: HAZ



A



B



Gambar 3.11 (A)Pembesaran 200x pada daerah HAZ dan (B)Pembesaran pada 500x daerah HAZ Pada daerah HAZ terjadi perubahan mikrostruktur dan perubahan ukuran butir yang dipengaruhi oleh tingginya temperatur dan lamanya di ekspose dalam temperatur tersebut. Seperti ditunjukkan Gambar 3.11 dengan perbesaran 200x dan dengan perbesaran 500x. Pada daerah HAZ yang tejadi adalah akibat pengaruh panas pengelasan, mempunyai struktur yang kurang lebih hampir sama dengan base metal dikarenakan pengaruh panasnya tidak terlalu besar, meskipun sampai melewati temperatur A1. Pada daerah HAZ sendiri mempunyai sturktur yang bervariasi sesuai dengan laju pendinginan yang diterima.



3.2.3 Pada fusion line Date



: 26 MEI 2015 13



Material



: WELD PART ( fillet joint )



Welding Process/Position



:1F



Location



: FUSION LINE



A



B



Gambar 3.12 (A)Pembesaran 200x pada daerah Fusion line dan (B)Pembesaran 500x pada derah Fusion line Pada Gambar 3.12 dengan perbesaran 200x dan dengan perbesaran 500x, dapat dilihat bahwa struktur mikro dari fusion line berbeda dengan struktur mikro dari Base metal dan HAZ. Hal ini dikarenakan adanya pencampuran antara Base metal dengan logam pengisi atau electrode.



3.2.4 Pada weld metal Date



: 26 MEI 2015



Material



: WELD PART ( fillet joint )



Welding Process/Position



:1F



14



Location



: Weld Metal



A



B



Gambar 3.13 (A)Pembesaran 200x pada daerah Weld metal dan (B)Pembesaran 500x pada daerah Weld metal Pada Gambar 3.13 dengan perbesaran 200x dan dengan perbesaran 500x tampak secara jelas struktur mikro dan ukuran butir di daerah weld metal Weld metal jauh berbeda dengan base metal atau HAZ. Hal ini dikarenakan pada daerah weld metal terjadi pencairan, maka logam las akan berubah strukturnya dan berubah pula kekuatan mekaniknya sesuai dengan laju pendinginan yang dialami logam las tersebut.



BAB 4 KESIMPULAN 4.1 Uji Makro Etsa 15



Berdasarkan pembahasan yang terdapat pada bab 3, adapun kesimpulan yang dapat ditarik dari pengujian macroetsa ini adalah sebagai berikut. 1. Dari pengujian makro etsa, didapatkan luasan weld metal, HAZ, dilusi dan prosentase dilusi seperti di bawah ini: a. Luasan total weld metal adalah 107,86 mm2 b. Luasan total daerah HAZ adalah 58,62 mm2 c. Prosentase dilusi adalah 54,34 % d. Luasan total daerah dilusi adalah 0,54 mm2 2. Ukuran fillet pada spesimen uji masih sesuai standar yang ada karena untuk material yang tebalnya 14 mm, maka ukuran filletnya adalah minimal 6 mm. 3. Terdapat indikasi linier akibat slug inclusion pada daerah weld metal yang berukuran 2x0,1 mm, sehingga spesimen uji ini harus direject karena indikasi linier tersebut dapat mengakibatkan timbulnya crack. 4.2 Uji Mikro Etsa Kesimpulan pengujian mikro Dari pengujian mikro yang telah dilakukan terhadap bahan alumunium dapat di ambil suatu kesimpulan bahwa: a. Perbedaan ukuran butir antara daerah base metal, HAZ, dan weld metal nampak jelas dikarenakan perbedaan laju pendinginan dan perubahan struktur yang berbeda. b. Sebelum melakukan pengujian metalografi permukaan benda yang di uji harus benar-benar halus agar diperoreh gambar yang baik. c. Setiap material memiliki cairan etsa (etching reagent) yang berbeda-beda.



Daftar Pustaka 1. Budi Prasojo ST. 2002. Buku Petunjuk Praktek Uji Bahan, Jurusan Teknik Permesinan Kapal. PPNS-ITS Surabaya 2. Dosen Metallurgi. 1986. Petunjuk Praktikum Logam Jurusan Teknik Mesin. FTI-ITS Surabaya



16



3. Harsono & T.Okamura. 1991. Teknologi Pengelasan Logam. PT. Pradya Paramita: Jakarta 4. M.M. Munir. 2000. Modul Praktek Uji Bahan Vol 1 Jurusan Teknik Bangunan Kapal. PPNS-ITS Surabaya 5. Wahid suherman Ir. 1987. Diktat Pengetahuan Bahan Jurusan Teknik Mesin. FTI-ITS Surabaya



17