BAB III METODE PENELITIAN
Pada bab ini akan disampaikan mengenai metode penelitian yang meliputi alat dan bahan penelitian yang digunakan beserta proses pembuatannya, parameter-parameter yang digunakan, dan tahapan-tahapan proses penelitian. 3.1. Alat Dan Bahan Penelitian 3.1.1. Pembuatan Plat Sampel 1. Alat a. Gergaji besi b. Gerinda potong c. Mistar d. Mata gerinda potong 2. Bahan a. Plat Stainless Steel AISI-304 3.1.2. Pembuatan Mesin Shot Peening 1. Alat a. Mesin las listrik b. Mesin penekuk plat c. Gergaji besi d. Gerinda potong e. Kunci kombinasi f. Mistar 2. Bahan a. Kotak plastik b. Plat baja c. Selang tahan panas diameter 15 mm d. Spray gun dengan nozzle diameter 5 mm
26
27
Udara dan Steel ball keluar (shot peening)
Steel ball masuk kedalam spray gun Udara masuk dari kompressor
Gambar 3.1. Spray gun e. Pressure gauge f. Mur g. Snapring h. Sealtape i. Tape 3.1.3. Proses Perlakuan Shot Peening 1. Alat a. Mesin shot peening Shot peening box berukuran 200 mm x 300 mm x 180 mm dengan jarak ujung nozzle penyemprot terhadap plat pemegang spesimen (holder) sejauh 80 mm, 90 mm, 100 mm, 110 mm, dan 120 mm.
Gambar 3.2. Shot peening box
28
b. Kompresor Kompresor yang digunakan adalah kompresor dengan tekanan maksimal 12 bar.
Gambar 3.3. Kompresor c. Stopwatch 2. Bahan a. Stainless steel AISI-304 b. Steel ball diameter 0,4 mm
Gambar 3.4. Steel ball diameter 0.4 mm c. Double tape
29
3.1.4. Proses Pengujian 1. Alat a. Optical microscope dengan pembesaran 200 x
Gambar 3.5. Optical Microscop b. Unit computer c. Stylus profilometer (surface roughness tester)
Gambar 3.6. Surface roughness tester
30
d. Vickers hardness tester
Gambar 3.7. Vickers hardness tester e. Optical macroskopic
Gambar 3.8. Optical macroscopic
31
f. Mikrometer sekrup
Gambar 3.9. Mikrometer sekrup g. Mistar h. Gergaji i. Gerinda potong j. Mesin poles (gerinda) k. Kamera digital l. Alat tulis m. Batu gerinda potong 2. Bahan a. Plat stainless steel AISI-304 sampel ukuran 20 mm x 15 mm x 4 mm b. Ampelas dengan mesh nomor 600, 1000, 1500, dan 2000. c. Pasta poles logam d. Alkohol 70% e. Kain
32
3.2. Variabel Penelitian Variabel yang digunakan pada penelitian ini adalah variasi jarak penembakan pada shot peening, yaitu 80 mm, 90 mm, 100 mm, 110 mm dan 120 mm. Durasi penyemprotan tiap spesimen adalah selama 10 menit dan tekanan penyemprotan dipertahankan pada 6 kg/
. Material abrasive berdiameter 0,4
mm dan dianggap seragam. Proses shot peening dan pengujian dilakukan pada plat sampel stainless steel AISI-304 dengan dimensi 20 mm x 15 mm x 4 mm. Setiap variasi jarak
menggunakan 3 plat sampel, maka total jumlah pengujian
adalah 18 sampel. Pengujian plat sampel dilakukan sebanyak 2 kali untuk setiap fariasi sampel. 3.3. Tahapan Penelitian 3.3.1. Proses Pembuatan Plat Sampel Plat sampel dibuat dari baja tahan karat (stainless steel) AISI-304 dengan dimensi 20 mm x 15 mm x 4 mm. Plat sampel dipotong dengan menggunakan gergaji besi dan gerinda potong. Sebelum dilakukan proses shot peening, permukaan plat sampel diamplas terlebih dahulu menggunakan kertas amplas dengan mesh nomor 600, 1000, 1500, dan 2000. Tujuan dari pengamplasan permukaan plat sampel tersebut adalah untuk memastikan bahwa setiap plat sampel memiliki kondisi awal (initial condition) yang sama.
Gambar 3.10. Spesimen setelah pemolesan
33
3.3.2. Proses Pembuatan Mesin Shot Peening Mesin shot peening dalam penelitian ini merupakan desain ulang (redesign) dari penelitian sebelumnya (Sunardi, 2012). Penelitian hanya melakukan sedikit perubahan pada beberapa bagian yaitu perubahan desain pada pemegang spesimen (specimen holder) dan perubahan jarak nozzle dengan pemegang spesimen menjadi 80 mm, 90 mm, 100 mm, 110 mm dan 120 mm. Proses perakitan mesin shot peening diawali dengan merakit kerangka baja sesuai dimensi kotak plastik shot peening. Perakitan kerangka baja dilakukan dengan menggunakan mesin las listrik. Pada kerangka baja tersebut, specimen holding dipasang dengan jarak 80 mm, 90 mm, 100 mm, 110 mm, dan 120 mm dari ujung nozzle. Specimen holder ini didesain sebagai dudukan spesimen saat proses shot peening berlangsung. 3.3.3. Proses Shot Peening Proses perlakuan shot peening dilakukan dengan menyemprotkan steel ball bertekanan tinggi ke permukaan spesimen. Berikut ini adalah langkahlangkah dalam proses shot peening. 1. Menghidupkan kompresor sehinggga tangki terisi udara dengan tekanan di atas 6 kg/
.
2. Memasukkan steel ball berdiameter 0,4 mm ke dalam shot peening box. 3. Memasang plat sampel pada pemegang spesimen dengan double tape dan memastikannya agar benar-benar terpasang dengan baik. 4. Menggunakan alat keselamatan kerja seperti masker, sarung tangan, dan kaca mata pelindung. 5. Melakukan proses shot peening terhadap setiap variasi jarak plat sampel selama 10 menit dan tekanan penyemprotan dipertahankan pada 6 kg/
.
34
Gambar 3.11. Proses Shot Peening 3.3.4. Proses Pengujian 1. Pengamatan struktur mikro a. Bagian yang diuji adalah penampang melintang sampel. b. Sampel dipoles dengan kain beludru dan autosol untuk mengkilapkan penampang melintang sampel sehingga mudah terlihat. c. Sampel dietsa menggunakan Hidrocloric Acid (HCl) dan Nitrid Acid (HNO3) dengan perbandingan 1:1. d. Struktur mikro dilihat dengan mikroskop pada alat Optical Microscope, kemudian hasil pengamatan struktur mikro disimpan dalam bentuk gambar. 2. Pengujian kekasaran permukaan a. Bagian yang diuji adalah permukaan sampel. b. Sampel diukur kekasarannya menggunakan alat Surfcorder SE 1700 standart ANSI. c. Data yang diambil adalah parameter nilai Ra. d. Tiap sampel diuji sebanyak 2 kali pada posisi diagonal setiap sampelnya.
35
3. Pengujian kekerasan a. Bagian yang diuji adalah penampang permukaan dan penampang melintang dari sampel. b. Metode yang digunakan adalah metode Vickers. c. Pada penelitian ini besar gaya yang digunakan adalah 200 gf dan durasi penekanan indentor selama 5 detik untuk setiap titik. d. Hasil pengujian diambil dari data diagonal horizontal dan diagonal vertical alat uji kekerasan Vickers. 4. Pengujian ketebalan a. Pengukuran ketebalan dilakukan dengan menggunakan mikrometer sekrup. b. Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali pada setiap variasi. 5. Pengujian foto makro a. Pengujian foto makro menggunakan optical macroscopic dengan pembesaran 30 kali. b. Bagian yang diuji adalah penampang permukaan dari spesimen. c. Hasil dari foto selanjutnya disimpan dalam bentuk gambar. 6. Proses pengolahan data a. Data kekerasan permukaan, kekasaran permukaan dimasukkan ke dalam program Microsoft office excel 2010 untuk membuat grafik perbandingan. b. Hasil pengamatan struktur mikro permukaan dianalisis secara kualitatif dan kuantitatif untuk mendapatkan kesimpulan yang akurat.
3.4. Diagram Alir Penelitian Diagram alir penelitian adalah sebuah diagram yang menggambarkan langkah-langkah penelitian dengan simbol-simbol grafis. Diagram ini menyatakan aliran algoritma atau urutan proses untuk menampilkan langkah-langkah yang disimbolkan dalam bentuk tertentu, beserta urutannya dengan menghubungkan
36
masing-masing langkah tersebut menggunakan tanda panah. Metode penelitian ini bermula dari studi literatur, melakukan hipotesis (dugaan awal), melakukan proses penelitian, melakukan pengumpulan data, melakukan analisis, dan membuat kesimpulan.
Gambar 3.12. Diagram alir penelitian
