UNIVERSITAS GUNADARMA PERTUMBUHAN LAPISAN SENYAWA KARBON - BESI SELAMA PEMANASAN 400, 500, DAN 600 ⁰C UNTUK WAKTU 1-3 JAM UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA ABSTRAKSI Proses pelapisan (coating) pada logam bertujuan untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan juga mudah dilakukan serta dari aspek biaya lebih murah. Bahan utama yang digunakan pada penelitian ini adalah plat logam yang merupakan logam paduan, cat rubber sablon dan karbon (C). Proses pemanasan dilakukan pada suhu 400⁰C, 500⁰C, dan 600⁰C dengan lamanya waktu pemanasan yaitu 1, 2, dan 3 jam. Terjadi proses Karburisasi, semakin tinggi suhu dan lamanya waktu pemanasan maka semakin tebal senyawa karbon - besi yang terbentuk. Dengan lamanya pemanasan 1 jam pada suhu 400⁰C terbentuk lapisan senyawa karbon - besi setebal 4,41 µm, 42,65 µm pada suhu 500⁰C, dan 66,18 µm pada suhu 600⁰C. Tingkat kekerasan plat logam tersebut lebih rendah daripada plat logam yang telah dilapisi cat rubber sablon + karbon (C). UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Latar Belakang Proses pelapisan (coating) pada logam bertujuan untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Metode perlindungan logam yang banyak digunakan dan paling mudah dilakukan serta dari aspek biaya lebih murah adalah penerapan pelapisan. UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Permasalahan Untuk nilai suhu dan lamanya waktu pemanasan yang terbaik pada saat proses Karburisasi. UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Batasan Masalah 1. Membahas pengaruh suhu dan lamanya waktu pemanasan terhadap ketebalan lapisan senyawa karbon - besi. 2. Membahas pengujian yang dilakukan dengan pengujian metalographi. 3. Membahas pengujian yang dilakukan dengan pengujian kekerasan rockwell. UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui laju pertumbuhan lapisan senyawa karbon – besi terhadap suhu dan lamanya waktu pemanasan terhadap pelat baja ASTM A623M-2002. Sehingga dapat diketahui, seberapa besar laju tersebut juga pengaruh lapisan terhadap kekerasan. UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Pelapisan ( Coating ) Pelapisan adalah melindungi logam dari lingkungan sehingga pertukaran ion antara permukaan logam dengan sekeliling lingkungan dapat dikendalikan. UNIVERSITAS GUNADARMA

Klasifikasi Proses pelapisan logam Secara Pelelehan (Hot Dipping Galvanizing) Secara Endap Vakum Secara Sherardizing Secara Rich Coating Secara Listrik (Electroplating) UNIVERSITAS GUNADARMA

Pelapisan Galvanis Celup Panas Pelapisan galvanis celup panas (Hot Dipping Galvanizing) dilakukan untuk pelapisan logam dengan logam lain yang lebih anodik (tumbal), misalnya adalah pelapisan seng pada substrat baja. UNIVERSITAS GUNADARMA

Pelapisan Kimia Endap Vacum (Chemical Vapor Deposition /CVD) proses CVD adalah kondensasi suatu senyawa atau senyawa- senyawa dari uap atau fase gas diatas suatu bahan dasar yang dipanaskan dimana terjadi reaksi kimia yang menghasilkan endapan padat diatas permukaan bahan dasar tersebut. UNIVERSITAS GUNADARMA

Pelapisan Electroplating Pelapisan secara listrik electroplating adalah elektrodeposisi pelapisan/coating logam melekat ke elektroda untuk menjaga substrat dengan memberikan permukaan dengan sifat dan dimensi berbeda dari pada logam basisnya tersebut UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Karburisasi Karburisasi merupakan suatu proses untuk mengkonversi bahan orgranik menjadi arang, pada proses karburisasi akan melepaskan zat yang mudah terbakar seperti CO, CH4, H2, formaldehid, methana, formik dan acetil acid serta zat yang tidak terbakar seperti seperti CO2, H2O dan tar cair. Gas-gas yang dilepaskan pada proses ini mempunyai nilai kalor yang tinggi dan dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan kalor pada proses karburisasi. UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Bahan Yang Digunakan Bahan utama yang digunakan pada penelitian ini adalah plat logam yang merupakan logam paduan, cat rubber sablon dan karbon (C). UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Plat Logam Plat logam yang dipakai adalah kaleng biskuit. Kaleng adalah lembaran baja yang disalut timah (Sn) atau berupa wadah yang dibuat dari baja dan dilapisi timah putih tipis dengan kadar tidak lebih dari 1,00-1,25% dari berat kaleng itu sendiri. Standar yang dipakai untuk kaleng tersebut adalah ASTM A623M-2002 dengan komposisi maksimal (%) yaitu, Carbon (0,13), Manganese (0,60), Phosphorous (0,020), Sulfur (0,03), Silicon (0,020), Copper (0,020), Nickel (0,15), Chromium (0,10), Molybdenum (0,05), Alumunium (0,20), dan elemen lainnya sebesar 0,02. UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Bahan Lapis Plat Logam Bahan pelapis yang digunakan adalah cat rubber sablon, yang biasa dipakai dalam pembuatan gambar atau tulisan di pakaian, kain, kertas, dsb. Cat rubber sablon yang dipakai disini adalah cat rubber sablon yang berbasis air. Cat rubber salon yang digunakan untuk melapisi logam paduan yang berbentuk plat ini dicampurkan dengan karbon serbuk yang dicampur dengan cara diaduk hingga bercampur dengan baik. UNIVERSITAS GUNADARMA

Diagram Alir UNIVERSITAS GUNADARMA Pemotongan Bahan Pelapisan Bahan Mulai Pemotongan Bahan Pelapisan Bahan Persiapan Bahan Proses Pemanasan Untuk suhu stabil 400oC selama 1, 2, 3 jam Proses Pemanasan Untuk suhu stabil 500oC selama 1, 2, 3 jam Proses Pemanasan Untuk suhu stabil 600oC selama 1, 2, 3 jam Pengujian Selesai UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Persiapan Bahan Persiapan bahan dalam pengujian ini adalah menyiapkan plat logam, cat rubber sablon, dan karbon (C) yang nantinya cat rubber sablon akan dicampur menjadi satu dengan karbon. Sebelum pengujian pada material tersebut terlebih dahulu dilakukan persiapan sesuai standar pengujian logam UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Pelapisan Bahan Bahan plat logam yang telah disiapkan dilapisi salah satu bagiannya dengan cat rubber sablon yang telah dicampur dengan karbon (C) secara merata dan didiamkan hingga kering. UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Pemotongan bahan Bahan yang telah dilapisi dan didiamkan hingga kering lalu dipotong. Dimensi bahan yang digunakan sekitar 0,2 mm x 20 mm x 10 mm. Pemotongan bahan dilakukan secara manual sebanyak sembilan bahan untuk sembilan tahap pemanasan. 20 mm 0,2 mm 10 mm UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Proses Pemanasan Bahan 1 proses pemanasan dengan suhu 400oC selama 1 jam. Bahan 2 proses pemanasan dengan suhu 400oC selama 2 jam. Bahan 3 proses pemanasan dengan suhu 400oC selama 3 jam. Bahan 4 proses pemanasan dengan suhu 500oC selama 1 jam. Bahan 5 proses pemanasan dengan suhu 500oC selama 2 jam. Bahan 6 proses pemanasan dengan suhu 500oC selama 3 jam. Bahan 7 proses pemanasan dengan suhu 600oC selama 1 jam. Bahan 8 proses pemanasan dengan suhu 600oC selama 2 jam. Bahan 9 proses pemanasan dengan suhu 600oC selama 3 jam. Pengujian bahan-bahan di atas dengan suhu dan waktu jam yang berbeda, dilakukan untuk mengetahui ketebalan lapisan senyawa karbon - besi yang terbentuk pada saat pemanasan sehingga dapat diketahui perbedaan tebal lapisan senyawa karbon - besi yang terjadi. UNIVERSITAS GUNADARMA

Bahan dan alat-alat untuk pengujian Grinding belt Kertas ampelas Metallographic polishing table Bejana untuk etching reagent Mikroskop Optis Camera Rockwell Hardness test UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Pengujian bahan Uji Metalographi Metalografi adalah untuk mengetahui struktur logam dan mekanismenya. Uji Kekerasan Rockwell Kemampuan suatu bahan terhadap pembebanan dalam perubahan yang tetap. Percobaan kekerasan (hardness test) yang dilakukan adalah percobaan kekerasan dengan cara mekanis statis (bukan mekanis dinamis) dari itu meliputi cara- cara Rockwell. UNIVERSITAS GUNADARMA

HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Struktur Mikro Struktur mikro dari plat logam yang dilapisi cat sablon yang dicampur dengan karbon (C) menciptakan lapisan senyawa karbon - besi yang terbentuk diantara plat logam dengan cat sablon yang dicampur karbon (C), tebal dan laju pertumbuhan senyawa karbon - besi tersebut memiliki perbedaan tergantung pada besarnya suhu dan lamanya pemanasan. UNIVERSITAS GUNADARMA

Struktur Mikro Plat Logam Plat logam yang dipakai adalah kaleng biskuit yang merupakan logam paduan. Kaleng adalah lembaran baja yang disalut timah (Sn) atau berupa wadah yang dibuat dari baja dan dilapisi timah putih tipis dengan kadar tidak lebih dari 1,00-1,25% dari berat kaleng itu sendiri. UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA ASTM A623M-2002 Standar yang dipakai untuk kaleng tersebut adalah ASTM A623M-2002 dengan komposisi maksimal (%) yaitu, Carbon (0,13), Manganese (0,60), Phosphorous (0,020), Sulfur (0,03), Silicon (0,020), Copper (0,020), Nickel (0,15), Chromium (0,10), Molybdenum (0,05), Alumunium (0,20), dan elemen lainnya sebesar 0,02. UNIVERSITAS GUNADARMA

Struktur Mikro Plat Logam Struktur Mikro Plat Logam Pembesaran 400X. UNIVERSITAS GUNADARMA

Struktur Mikro Lapisan Senyawa Karbon - Besi Pada suhu 400⁰C, 500⁰C, 600⁰C, selama 1 jam, 2 jam, dan 3 jam terlihat lapisan senyawa karbon - besi. Logam Plat Lapisan Senyawa Karbon - Besi Cat sablon + Karbon (C) Resin Lapisan Senyawa Karbon - Besi dengan Suhu 400⁰C Waktu Pemanasan 1 jam. Pembesaran 400X UNIVERSITAS GUNADARMA

Lapisan senyawa karbon - besi yang terbentuk lebih Resin Cat sablon + karbon (C) Lapisan Senyawa Karbon - Besi Logam Plat Lapisan Senyawa Karbon - Besi dengan Suhu 500⁰C Waktu Pemanasan 1 jam. Pembesaran 400X Lapisan senyawa karbon - besi yang terbentuk lebih berkembang sehingga lapisan senyawa ini menjadi lebih tebal UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Resin Cat sablon + karbon (C) Lapisan Senyawa Karbon - Besi Logam Plat Lapisan Senyawa Karbon - Besi dengan Suhu 600⁰C Waktu Pemanasan 1 jam. Pembesaran 400X Lapisan senyawa karbon - besi yang terbentuk berubah menjadi lebih berkembang sehingga lapisan senyawa ini menjadi semakin tebal UNIVERSITAS GUNADARMA

Ketebalan Lapisan Senyawa Karbon - Besi Ketebalan lapisan senyawa karbon - besi yang terbentuk diantara plat logam dengan cat rubber sablon + karbon dapat dilihat pada penjelasan dihalaman berikut ini dengan rumus sebagai berikut: 0,5 mm a. d1 = ———— x 3 mm = 0,008823 x 1000 = 8,82 µm 170 mm Keterangan : 0,5 mm = Skala Penggaris. 170 mm = Skala dari Microskop Optis. 3 mm = Hasil pengukuran tebal lapisan dengan Mikroskop Optis. 1000 = Skala mikro. UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA đ = —————— 4 d1 + d2 + d3 + d4 Keterangan: đ = Tebal rata-rata lapisan. d1 + d2 + d3 + d4 = Tebal lapisan bagian 1, 2, 3, dan 4 Δd = Simpangan Baku UNIVERSITAS GUNADARMA

Tebal lapisan senyawa karbon - besi yang terbentuk Suhu Waktu (Jam) Tebal Lapisan Senyawa Karbon - Besi (µm) Ketebalan Rata-rata ± Simpangan Baku (µm) d1 d2 d3 d4 đ ± Δd 400⁰C 1 2,94 5,88 4,41 ± 1,70 2 8,82 7,35 ± 1,70 3 8,09 ± 1,47 500⁰C 41,18 44,12 42,65 ± 1,70 44.12 44,12 ± 0 55,88 52,94 53,68 ± 1,47 600⁰C 67,65 64,7 66,18 ± 1,70 67,65 ± 0 73,53 76,47 75,74 ± 1,47 UNIVERSITAS GUNADARMA

Laju Pertumbuhan Lapisan Senyawa Karbon - Besi UNIVERSITAS GUNADARMA

Hasil Uji Kekerasan Rockwell TANPA LAPISAN (HRA) DENGAN LAPISAN KEKERASAN SUHU WAKTU 34,6 400⁰C 1 JAM 57,4 2 JAM 56,8 3 JAM 56,4 500⁰C 52,2 51,4 50,4 600⁰C 48,4 46,8 45,4 UNIVERSITAS GUNADARMA

Grafik Kekerasan Permukaan Kaleng Terhadap Perubahan Waktu Pelapisan UNIVERSITAS GUNADARMA

UNIVERSITAS GUNADARMA Kesimpulan Laju pertumbuhan lapisan senyawa karbon – besi dipengaruhi oleh faktor suhu dan lamanya waktu pemanasan Kekerasan plat logam dipengaruhi oleh lapisan, suhu, dan lamanya waktu pemanasan UNIVERSITAS GUNADARMA

Sekian dan Terima kasih UNIVERSITAS GUNADARMA