PERCOBAAN BAHAN KERAMIK

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM REKAYASA BAHAN – P2

PERCOBAAN BAHAN KERAMIK

DIONISIUS ANDY K NRP 2412.100.106 Asisten Laboratorium Damas Panji Herawan NRP 2411.100.098

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM REKAYASA BAHAN – P2

PERCOBAAN BAHAN KERAMIK

DIONISIUS ANDY K NRP 2411.100.106

Asisten Laboratorium Damas Panji Herawan NRP 2411.100.098

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014

i

“Halaman ini memang dikosongkan”

ii

FINAL REPORT LABWORK MATERIAL ENGINEERING – P2

EXPERIMENT OF CERAMIC MATERIALS

DIONISIUS ANDY K NRP 2411.100.106

Asisten Laboratorium Damas Panji Herawan NRP 2411.100.098

STUDY PROGRAM S1 ENGINEERING PHYSICS DEPARTMENT OF ENGINEERING PHYSICS FACULTY OF INDUSTRIAL TECHNOLOGY SEPULUH NOPEMBER INSTITUTE OF TECHNOLOGY SURABAYA 2014

iii


iv

HALAMAN PENGESAHAN LAPORAN RESMI PERCOBAAN BAHAN KERAMIK OLEH : DIONISIUS ANDY K NRP. 2412.100.106 Surabaya, 28 November 2014 Mengetahui/Menyetujui

Asisten

Praktikan

Damas Panji H NRP. 2411 100 098

Dionisius AK NRP. 2412 100 106

v


vi

PERCOBAAN BAHAN KERAMIK Nama : Dionisius Andy K NRP : 2412100106 Nama Asisten : Damas Panji Hermawan ABSTRAK Praktikum bahan keramik ini bertujuan untuk membuat praktikan memahami mengenai bahan-bahan keramik, kemudian memahami cara membuat keramik tradisional dan yang terakhir adalah membuat praktikan dapat mengetahui cara mengukur kekerasan pada keramik yang telah dibuat sehingga dapat mengetahui kegunaan keramik menurut bahan pembuatnya masing-masing. Praktikum ini terdiri dari tiga tahap dimana yang pertama adalah pembuatan keramik, kedua adalah pengujian keramik menggunakan metode gores, dan yang ketiga adalah pengujian keramik menggunakan metode pantul. Keramik yang telah dibuat dengan perbandingan 1:1, 1:2, 1:3, dan 1:4 kemudian diuji gores dengan batu bata, keramik dan genteng. Setelah itu, diuji pantul dengan statip dan bola. Dari uji gores, dapat diketahui bahwa sampel keramik paling baik adalah sampel 1:1 dengan temperature sintering 400°C , sedangkan pada uji pantul, dapat diketahui dari nilai rata-rata tinggi pantulan bola yang paling tinggi adalah pada keramik dengan perbandingan 1:3 dengan suhu sintering 200°C karena nilai rata-rata pantulannya yang lebih tinggi, yaitu sebesar 14,4 cm. Disini dapat dilihat bahwa ada ketidaksesuaian antara teori degan uji kekerasan dengan metode gores dan pantul, ketidaksesuaian ini dikarenakan banyak pengaruh dan kesalahan yang terjadi yang akan dijelaskan dalam pembahasan laporan resmi ini. Kata kunci : Keramik, Semen, Pasir, Uji Kekerasan, Metode Gores, Metode Pantulan

vii


viii

EXPERIMENT OF CERAMIC MATERIALS Student Name NRP Assistant Name

: Dionisius Andy K : 2412100106 : Damas Panji Hermawan ABSTRACT

Practical ceramic material is intended to make the practitioner understand about ceramic materials, then understand how to make traditional ceramics and the latter is to make the practitioner can determine how to measure the hardness of the ceramic that has been made so as to understand the use of ceramic materials according to their respective creators. This practicum consists of three phases where the first is the manufacture of ceramics, the second is the use of ceramic testing scratch method, and the third is a ceramic testing using the reflection method. Ceramics have been made in the ratio 1: 1, 1: 2, 1: 3, and 1: 4 and then tested scratch with bricks, ceramic and tile. After that, tested with statip and ball rebound. Of the scratch test, it can be seen that the best ceramic samples are samples 1: 1 with a sintering temperature of 400 ° C, whereas the reflection test, it can be seen from the average value of the high reflectance of the most high ball is in ceramic with a ratio of 1: 3 with sintering temperature of 200 ° C as the average value of the rebound higher, amounting to 14.4 cm. Here it can be seen that there is a discrepancy between theory degan scratch hardness test method and reflective, this discrepancy due to many influences and errors that occur will be explained in the discussion of this official report. Keywords : Ceramics, Cement, Sand, Hardness Test, Scratch method, Rebound Method

ix


x

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan anugrahnya, sehingga laporan resmi ini dapat diselesaikan sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan. Laporan resmi ini merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi setiap praktikan sebelum beranjak ke praktikum berikutnya. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Kedua orang tua dan teman-teman yang telah memberikan segala dukungan baik moril maupun materil serta perhatiannya. 2. Dosen pengajar mata kuliah Rekayasa Bahan yang telah membimbing dan memberikan ilmunya. 3. Asisten yang setia membimbing dan mendampingi dari mulai praktikum hingga penyelesaian laporan resmi. Dalam penyusunan laporan resmi ini tentunya masih jauh dari sempurna baik menyangkut isi maupun bahasa yang digunakan sehingga tidak menutup kemungkinan bagi penulis untuk menerima kritik maupun saran yang membangun demi kesempurnaan. Akhir kata, semoga laporan resmi ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi semua pihak pada umumnya, semoga laporan ini dapat menambah ilmu pengetahuan dan membuka wawasan bagi yang membacanya.

Penulis.

xi


xii

DAFTAR ISI Halaman Judul ..................................................................... i Halaman Pengesahan ........................................................... v Abstrak .................................................................................. vi Abstract .................................................................................. vii Kata Pengantar ..................................................................... viii Daftar Isi ............................................................................... xi Daftar Gambar ..................................................................... xii Daftar Tabel .......................................................................... xiii BAB I Pendahuluan ............................................................. 1 1.1 Latar Belakang ................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ............................................................ 2 1.3 Tujuan ............................................................................... 2 BAB II Dasar Teori .............................................................. 3 2.1 Keramik ............................................................................ 3 2.2 Sifat Material Keramik…………………………………… 4 2.3 Proses Pembuatan Kerami……………………………….. 5 2.4 Kekerasan Bahan ............................................................. 10 BAB III Metodologi Percobaan ........................................... 15 3.1 Peralatan dan Bahan ......................................................... 15 3.2 Prosedur Percobaan .......................................................... 15 BAB IV Analisis Data dan Pembahasan ............................ 19 4.1 Analisis Data .................................................................... 19 4.2 Pembahasan ...................................................................... 24 BAB V Kesimpulan dan Saran ............................................ 25 5.1 Kesimpulan ....................................................................... 25 5.2 Saran ................................................................................. 25 Daftar Pustaka

xi


xii

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Aplikasi Bahan Keramik Gambar 2.2 Pelapisan Keramik Pada Piston Gambar 2.3 Proses Pengolahan Bahan Gambar 2.4 Pembentukan Keramik dengan Teknik Cetak Gambar 2.5 Proses Pengeringan Keramik Gambar 2.6 Proses Pembakaran Keramik Gambar 2.7 Proses Pengglasiran Keramik Gambar 2.8 Skematis Metode Brinell Gambar 4.1 Grafik Standar Deviasi dan Error untuk sampel dengan pemanasan 200°C Gambar 4.2 Grafik Standar Deviasi dan Error untuk sampel dengan pemanasan 200°C

xiii

3 4 6 7 8 9 10 12 25 25


xiv

DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Tabel Data Hasil pengujian Pantulan Tabel 4.1 Tabel Data Hasil pengujian Pantulan Tabel 4.2 Hasil Uji Kekerasan Metode Pantul Tabel 4.3 Data Hasil Perhitungan Standar Deviasi Tabel 4.4 Data Hasil Perhitungan Standar Error

xv

17 19 20 24 24


xvi

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Keramik berasal dari bahasa Yunani keramikos, yang artinya adalah sesuatu yang dibakar. Pada mulanya keramik diproduksi dari mineral lempung yang dikeringkan di bawah sinar matahari dan dikeraskan dengan pembakaran pada temperatur tinggi. Keramik adalah suatu bahan organik bukan metal tahan pada suhu tinggi, karena titik lelehnya (melting point) diatas suhu 2000C. Perkembangan teknologi material keramik pada saat ini sangat pesat dan penerapan nya mencakup banyak bidang antara lain : kebutuhan rumah tangga, industri mekanik, elektronika, teknologi ruang angkasa, dan lain sebagainya. Pesat nya perkembangan material keramik ini tidak lain adalah karena sifat-sifat yang dimiliki oleh struktur keramik sendiri, sifat-sifat seperti kekerasan dan ketahanan panas dan listrik secara signifikan lebih tinggi keramik dari pada logam, dan masih banyak lagi sifat sifat keramik yang membuat material ini diaplikasikan di berbagai bidang. Misalnya pada bidang otomotif dimana saat ini keramik banyak digunakan sebagai pelapis panas dari mesin pembakaran dalam. Hal itu dikarenakan keramik memiliki sifat yang lebih unggul dari logam dalam hal ketahanan panas. Tetapi pada material keramik sifat dan struktur dari keramik bergantung pada bagaimana dia diproses,maka dari itu pada laporan resmi ini akan dijelaskan mengenai proses dan sifat dari material keramik itu sendiri. Makadari itu diperlukan pengetehuan cara pembuatan keramik yang benar dan pengujian dari sifat yang dimiliki material keramik tersebut misalnya pengujian kekerasan,

1

2 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah pada praktikum rekayasa bahan tentang bahan keramik kali ini adalah sebagai berikut. a. Apakah material keramik itu ? b. Bagaimana proses pembuatan bahan keramik tradisional ? c. Bagaimana Menentukan harga kekerasan dari bahan keramik.?

1.3 Tujuan Tujuan dari praktikum rekayasa bahan tentang bahan keramik kali ini adalah sebagai berikut. a. Mengenal bahan keramik. b. Memahami proses pembuatan bahan keramik tradisional. c. Menentukan harga kekerasan dari bahan keramik.

BAB II DASAR TEORI 2.1 Keramik Keramik pada awalnya berasal dari bahasa Yunani keramikos yang artinya suatu bentuk dari tanah liat yang telah mengalami proses pembakaran. Kamus dan ensiklopedia tahun 1950-an mendefinisikan keramik sebagai suatu hasil seni dan teknologi untuk menghasilkan barang dari tanah liat yang dibakar, seperti gerabah, genteng, porselin, dan sebagainya. Tetapi saat ini tidak semua keramik berasal dari tanah liat. Definisi pengertian keramik terbaru mencakup semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat.[1] Bahan baku keramik yang umum dipakai adalah felspard, ball clay, kwarsa, kaolin, dan air. Sifat keramik sangat ditentukan oleh struktur kristal, komposisi kimia dan mineral bawaannya. Oleh karena itu sifat keramik juga tergantung ada lingkungan geologi dimana bahan diperoleh.[1]

Gambar 2.1 Aplikasi Bahan Keramik [2] Pada gambar ditas dapat dilihat hasil dari aplikasi penggunaan material keramik, dimana pada gambar tersebut aplikasi keramik digunakan untuk membuat komponenkomponen mesin.

3

4 2.2 Sifat Material Keramik Sifat yang umum dan mudah dilihat secara fisik pada bahan keramik,yaitu: a. Brittle atau rapuh, keras, dan kaku. Sifat ini dapat dilihat pada keramik jenis tradisional seperti barang pecah belah, gelas, kendi, gerabah dan sebagainya, coba jatuhkan piring yang terbuat dari keramik bandingkan dengan piring dari logam, pasti keramik mudah pecah, walaupun sifat ini tidak berlaku pada jenis keramik tertentu,terutama jenis keramik hasil sintering, dan campuran sintering antara keramik dengan logam.[3] b. Tahan terhadap suhu tinggi. Contoh keramik tradisional yang terdiri dari clay, flint dan feldfar tahan sampai dengan suhu 1200°c, keramik engineering seperti keramik oksida mampu tahan sampai dengan suhu 2000°c.[3]

Gambar 2.2 Pelapisan Keramik Pada Piston[4] Pada gambar ditas ditunjukkan iston yang dilapisi keramik, yang digunakan untuk lapisan penahan panas. Dimana pelaisan ini memanfaatkan sifat dari keramik yaitu tahan terhadap suhu yang tinggi. Karena sebagaimana kita ketahui suhu pada mesin pembakaran dalam bisa mencapai rubuan derajat celcius.

5 2.3 Proses Pembuatan Keramik Ada beberapa tahapan proses yang harus dilakukan untuk membuat suatu produk keramik sederhana, yaitu: a. Pengolahan bahan Tujuan pengolahan bahan ini adalah untuk mengolah bahan baku dari berbagai material yang belum siap pakai menjadi badan keramik plastis yang telah siap pakai. Pengolahan bahan dapat dilakukan dengan metode basah maupun kering, dengan cara manual ataupun masinal. Didalam pengolahan bahan ini ada proses-proses tertentu yang harus dilakukan antara lain pengurangan ukuran butir, penyaringan, pencampuran, pengadukan (mixing), dan pengurangan kadar air. Pengurangan ukuran butir dapat dilakukan dengan penumbukan atau penggilingan dengan ballmill. Penyaringan dimaksudkan untuk memisahkan material dengan ukuran yang tidak seragam. Ukuran butir biasanya menggunakan ukuran mesh. Ukuran yang lazim digunakan adalah 60 – 100 mesh.[5] Pencampuran dan pengadukan bertujuan untuk mendapatkan campuran bahan yang homogen atau seragam. Pengadukan dapat dilakukan dengan cara manual maupun masinal dengan blunger maupun mixer.[5] Pengurangan kadar air dilakukan pada proses basah, dimana hasil campuran bahan yang berwujud lumpur dilakukan proses lanjutan, yaitu pengentalan untuk mengurangi jumlah air yang terkandung sehingga menjadi badan keramik plastis. Proses ini dapat dilakukan dengan diangin-anginkan diatas meja gips atau dilakukan dengan alat filterpress.[5] Tahap terakhir adalah pengulian. Pengulian dimaksudkan untuk menghomogenkan massa badan tanah liat dan membebaskan gelembung-gelembung udara yang mungkin terjebak. Massa badan keramik yang telah diuli, disimpan dalam wadah tertutup, kemudian diperam agar didapatkan keplastisan yang maksimal.[5]

6

Gambar 2.3 Proses Pengolahan Bahan [5] Pada gambar diatas diperlihatkan bahan pembuat keramik yang sedang diolah ditempatkan didalam wadah berupa ember. b. Pembentukan Tahap pembentukan adalah tahap mengubah bongkahan badan tanah liat plastis menjadi benda-benda yang dikehendaki. Ada tiga keteknikan utama dalam membentuk benda keramik yaitu pembentukan tangan langsung (handbuilding), teknik putar (throwing), dan teknik cetak (casting).[5] Dalam membuat keramik dengan teknik pembentukan tangan langsung, ada beberapa metode yang dikenal selama ini yaitu teknik pijit (pinching), teknik pilin (coiling), dan teknik lempeng (slabbing).[5] Pembentukan dengan teknik putar adalah keteknikan yang paling mendasar dan merupakan kekhasan dalam kerajinan keramik. Karena kekhasannya tersebut, sehingga keteknikan ini menjadi semacam icon dalam bidang keramik. Dibandingkan dengan keteknikan yang lain, teknik ini mempunyai tingkat kesulitan yang paling tinggi. Seseorang tidak begitu saja langsung bisa membuat benda keramik begitu mencobanya, diperlukan waktu yang tidak sebentar untuk melatih jari-jari dalam membentuk sebuah benda keramik. Keramik dibentuk diatas sebuah meja dengan kepala putaran yang berputar. Benda yang dapat dibuat dengan keteknikan ini adalah benda-benda yang berbentuk dasar silinder, misalnya piring, mangkok, vas, guci, dan lain-lain.

7 Alat utama yang digunakan adalah alat putar (meja putar). Meja putar dapat berupa alat putar manual mapupun alat putar masinal yang digerakkan dengan listrik.[5] Sedangkan Untuk pembentukan dengan teknik cetakan adalah, produk keramik tidak dibentuk secara langsung dengan tangan, tetapi menggunakan bantuan cetaka atau mold yang dibuat dari gipsum. Teknik cetak dapat dilakukan dengan dua cara yaitu cetak padat dan cetak tuang (slip). Pada teknik cetak padat bahan baku yang digunakan adalah tanah liat plastis sedangkan pada teknik cetak tuang bahan yang digunakan berupa badan tanah liat slip atau lumpur. Keunggulan dari teknik cetak ini adalah benda yang diproduksi mempunyai bentuk dan ukuran yang sama persis. Berbeda dengan teknik putar atau pembentukan langsung.

Gambar 2.4 Pembentukan Keramik dengan Teknik Cetak [6] Pada gambar diatas diperlhatkan proses pembentukan keramik dengan teknik cetak, dimana bahan pembuat keramik yang berbentuk cair dituang kedalam cetakan yang telah dibuat sebelum nya, contok penerapan teknik cetak adalah untuk pembuatas vas bunga.

8 c. Pengeringan Setelah benda keramik selesai dibentuk, maka tahap selanjutnya adalah pengeringan. Tujuan utama dari tahap ini adalah untuk menghilangkan air plastis yang terikat pada badan keramik. Ketika badan keramik plastis dikeringkan akan terjadi tiga proses penting yaitu, air pada lapisan antarpartikel lempung mendifusi ke permukaan, menguap, sampai akhirnya partikel-partikel saling bersentuhan dan penyusutan berhenti, kemudian air dalam pori hilang tanpa terjadi susut, dan air yang terserap pada permukaan partikel hilang. Tahap-tahap ini menerangkan mengapa harus dilakukan proses pengeringan secara lambat untuk menghindari retak atau cracking terlebih pada tahap pengeringan awal. Proses yang terlalu cepat akan mengakibatkan keretakan dikarenakan hilangnya air secara tiba-tiba tanpa diimbangi penataan partikel tanah liat secara sempurna, yang mengakibatkan penyusutan mendadak.[5] Untuk menghindari pengeringan yang terlalu cepat, pada tahap awal benda keramik diangin-anginkan pada suhu kamar. Setelah tidak terjadi penyusutan, pengeringan dengan sinar matahari langsung atau mesin pengering dapat dilakukan. [5]

Gambar 2.5 Proses Pengeringan Keramik [7]

9 Gambar diatas memperlihatkan keramik gerabah yang sedang di jemur dibawah sinar matahari. d. Pembakaran Pembakaran merupakan inti dari pembuatan keramik dimana proses ini mengubah massa yang rapuh menjadi massa yang padat, keras, dan kuat. Pembakaran dilakukan dalam sebuah tungku atau furnace suhu tinggi. Ada beberapa parameter yang mempengaruhi hasil pembakaran diantaranya adalah suhu sintering atau matang, atmosfer tungku, dan tentu saja mineral yang terlibat. Selama pembakaran, badan keramik mengalami beberapa reaksi-reaksi penting, hilang atau muncul fase-fase mineral, dan hilang berat (weight loss). Secara umum tahap-tahap pembakaran maupun kondisi api furnace dapat dirinci dalam tabel.[5] Pembakaran biskuit merupakan tahap yang sangat penting karena melalui pembakaran ini suatu benda dapat disebut sebagai keramik. Biskuit (bisque) merupakan suatu istilah untuk menyebut benda keramik yang telah dibakar pada kisaran suhu 700 – 10000C. Pembakaran biskuit sudah cukup membuat suatu benda menjadi kuat, keras, kedap air. Untuk benda-benda keramik berglasir, pembakaran biskuit merupakan tahap awal agar benda yang akan diglasir cukup kuat dan mampu menyerap glasir secara optimal.[5]

Gambar 2.6 Proses Pembakaran Keramik [8]

10 Gambar diatas menggambarkan proses sintering, dimana material keramik dimasukkan ke dalam furnace bertemperatur tinggi. e. Pengglasiran Pengglasiran merupakan tahap yang dilakukan sebelum dilakukan pembakaran glasir. Benda keramik biskuit dilapisi glasir dengan cara dicelup, dituang, disemprot, atau dikuas. Untuk benda-benda kecil-sedang pelapisan glasir dilakukan dengan cara dicelup dan dituang; untuk benda-benda yang besar pelapisan dilakukan dengan penyemprotan. Fungsi glasir pada produk keramik adalah untuk menambah keindahan, supaya lebih kedap air, dan menambahkan efekefek tertentu sesuai keinginan.[5] Kesemua proses dalam pembuatan keramik akan menentukan produk yang dihasilkan. Oleh karena itu kecermatan dalam melakukan tahapan demi tahapan sangat diperlukan untuk menghasilkan produk yang memuaskan.[5]

Gambar 2.7 Proses Pengglasiran Keramik [5] Gambar diasts memperlihatkan keramik dengan metode semprot.

proses

pengglsiran

11

2.4 Kekerasan Bahan Hardness adalah pengukuran ketahanan dari logam untuk mencapai deformasi permanen. Dari uraian singkat di atas maka kekerasan suatu material dapat didefinisikan sebagai ketahanan material tersebut terhadap gaya penekanan dari material lain yang lebih keras. Penekanan tersebut dapat berupa mekanisme penggoresan (scratching), pantulan ataupun indentasi dari material keras terhadap suatu permukaan benda uji. Hardness test jauh lebih simple daripada tensile test dan bersifat tidak merusak.Karena alasan ini hardness test digunakan di industry untuk quality control. Berdasarkan mekanisme penekanan tersebut, dikenal 3 metode uji kekerasan antara lain adalah:[3] a. Metode gores Metode ini tidak banyak digunakan dalam dunia metalurgi dan material lanjut, tetapi sering dipakai dalam dunia mineralogi. Metode ini dikenalkan oleh Friedrich Mohs yang membagi kekerasan material di dunia ini berdasarkan skala (yang kemudian dikenal sebagai skala Mohs). Skala ini bervariasi dari nilai 1 untuk kekerasan yang paling rendah, yang dimiliki oleh material talk, hingga skala 10 sebagai nilai kekerasan tertinggi, yang dimiliki oleh intan. Dalam skala Mohs urutan nilai kekerasan material di dunia ini diwakili oleh: [3] 1. Talc 6. Orthoclase 2. Gipsum 7. Quartz 3. Calcite 8. Topaz 4. Fluorite 9. Corundum 5. Apatite 10. Diamond (intan) Prinsip pengujian: bila suatu mineral mampu digores oleh Orthoclase (no. 6) tetapi tidak mampu digores oleh Apatite

12 (no. 5), maka kekerasan mineral tersebut berada antara 5 dan 6. Berdasarkan hal ini, jelas terlihat bahwa metode ini memiliki kekurangan utama berupa ketidak akuratan nilai kekerasan suatu material. Bila kekerasan mineral-mineral diuji dengan metode lain, ditemukan bahwa nilai-nilainya berkisar antara 1-9 saja, sedangkan nilai 9-10 memiliki rentang yang besar.[3] b. Metode elastik/pantul (rebound) Dengan metode ini, kekerasan suatu material ditentukan oleh alat Scleroscope yang mengukur tinggi pantulan suatu pemukul (hammer) dengan berat tertentu yang dijatuhkan dari suatu ketinggian terhadap permukaan benda uji. Tinggi pantulan (rebound) yang dihasilkan mewakili kekerasan benda uji. Semakin tinggi pantulan tersebut, yang ditunjukkan oleh dial pada alat pengukur, maka kekerasan benda uji dinilai semakin tinggi.[3] c. Metode indentasi Pengujian dengan metode ini dilakukan dengan penekanan benda uji dengan indentor dengan gaya tekan dan waktu indentasi yang ditentukan. Kekerasan suatu material ditentukan oleh dalam ataupun luas area indentasi yang dihasilkan (tergantung jenis indentor dan jenis pengujian). Berdasarkan prinsip bekerjanya metode uji kekerasan dengan cara indentasi dapat diklasifikasikan sebagai berikut: [3]  Metode Brinell Metode ini diperkenalkan pertama kali oleh J.A. Brinell pada tahun 1900. Pengujian kekerasan dilakukan dengan memakai bola baja yang diperkeras (hardened steel ball) dengan beban dan waktu indentasi tertentu.[3]

13  Metode Vickers Pada metode ini digunakan indentor intan berbentuk piramida dengan sudut 136. Prinsip pengujian adalah sama dengan metode Brinell, walaupun jejak yang dihasilkan berbentuk bujur sangkar berdiagonal. Panjang diagonal diukur dengan skala pada mikroskop pengujur jejak. [3]  Metode Rockwell Berbeda dengan metode Brinell dan Vickers dimana kekerasan suatu bahan dinilai dari diameter/diagonal jejak yang dihasilkan maka metode Rockwell merupakan uji kekerasan dengan pembacaan langsung (direct-reading). Metode ini banyak dipakai dalam industry karena pertimbangan praktis. Variasi dalam beban dan indetor yang digunakan membuat metode ini memiliki banyak macamnya. Metode yang paling umum dipakai adalah Rockwell B (dengan indentor bola baja berdiameter 1/6 inci dan beban 100 kg) dan Rockwell C (dengan indentor intan dengan beban 150 kg). [3]

14


BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 Peralatan dan Bahan Peralatan yang digunakan dalam melaksanakan percobaan ini adalah sebagai berikut. a. Semen b. Pasir c. Air d. Gelas ukur e. Sendok f. Keramik Genteng g. Keramik Kaca h. Keramik Batu Bata i. Cetakan triplek j. Kertas Amplas k. Furnace 3.2 Prosedur Percobaan Prosedur yang dilakukan dalam percobaan ini terdidi dari beberapa tahap antara lain adalah sebagai berikut adalah sebagai berikut. 3.2.1

Pembuatan Bahan Keramik a. Dibuat 8 jenis campuran semen dan pasir masing masing dengan komposisi semen : pasir sebesar 1:1; 1:2; 1:3; 1:4 b. Ditambahkan campuran semen dan pasir tersebut dengan air dengan kondisi yang kental. Aduk hingga rata c. Dimasukkan campuran dalam cetakan yang telah disediakan. d. Dijemur selama 20 jam dalam ruangan selama dan selama 8 jam diluar ruangan Diusahakan agar kondisi 15

16 lingkungan benar benar kering. Jika campuran telah kering. Keluarkan dari cetakan. e. Dipanaskan sampel tersebut dalam furnace dengan temperatur 200°C dan 400°C selama 5 jam. Jika pemanasan telah selesai, biarkan dingin secara alami. Keluarkan sampel dari dalam furnace. f. Dihaluskan seluruh permukaan sampel dengan menggosokkan pada kertas ampelas. 3.2.2

Pengujian Kekerasan dengan Metode Gores a. Digores sampel pertama dengan genteng, kaca, batu bata. Sampel yang tergores mempunyai sifat lebih lunak dibanding yang lainnya. Catat hasil urutan yang diperoleh. b. Dilakukan hal yang sama untuk sampel kedua, ketiga dan keempat. c. Diurutkan nilai kekerasan hasil eksperimen anda dari sifat yang kurang keras sampai yang terkeras

3.2.3

Pengujian Kekerasan dengan MetodePantulan a. Disiapkan statip pengukuran kekerasan. b. Dijatuhkan bola diatas permukaan sampel 1. Ukur tinggi pantulan. Lakukan sebanyak 5 kali percobaan. Lanjutkan pengukuran yang sama untuk sampel 2, 3 dan 4. c. Dimasukkan semua data pada tabel 3.1. d. Dilakukan perhitungan statistik pada seluruh data (rata-rata, standar deviasi, range, error)

17 

Rata-rata =

Keterangan: = rata-rata hitung xi = nilai sampel ke-i n = jumlah sampel 

Standar deviasi

Keterangan: = rata-rata hitung xi = nilai sampel ke-i n = jumlah sampel 

Range R = xb – xk Keterangan: R = Rentang xb = nilai data tang terbesar xk = nilai data tang terkecil

 

Standar Error √

e. Dilakukan analisa data pada hasil pengukuran diatas dengan menghubungkan nilai tinggi pantulan dengan nilai kekerasan sampel dan komposisi campuran awal bahan keramik tersebut.

18 Tabel 3.1 Tabel Data Hasil pengujian Pantulan

19


BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisis Data Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan didapatkan data sebagai berikut. Untuk pengujian kekerasan dengan metode gores, dari sampel dengan pemanasan 200°C dan 400°C didapatkan hasil urutan sebagai berikut. Tabel 4.1 Hasil Uji Kekerasan Metode Gores Sampel Kaca Genteng Suhu 1:1 Tergores Tergores 2000C 1:2 Tergores Tidak tergores 1:3 Tergores Tidak tergores 1:4 Tergores Tergores Suhu 1:1 Tidak Tidak 4000C tergores tergores 1:2 Tergores Tidak tergores 1:3 Tergores Tidak tergores 1:4 Tergores Tidak tergores

Bata Tergores Tidak tergores Tidak tergores Tergores Tidak tergores Tidak tergores Tidak tergores Tidak tergores

Untuk pengujian kekerasan dengan metode pantul, dari sampel dengan pemanasan 200°C dan 400°C didapatkan hasil urutan sebagai berikut.

19

20 Tabel 4.2 Hasil Uji Kekerasan Metode Pantul Sampel Hasil I II III IV Suhu 1:1 2000C 1:2 1:3 1:4 Suhu 1:1 4000C 1:2 1:3 1:4

12cm 14cm 14cm 12cm 13cm 15cm 11cm 14cm



V



RataRata 11.8 14.2 14.4 12 13.6 14.2 11.6 14.2

Dihitung Standar Deviasi dengan menggunakan Persamaan dibawah Standardeviasi :

 (x  x)

2

(1)

n 1

Keterangan : n : banyak data x : tinggipantulan : rata-ratatinggipantulan x Untuk sanpel dengan suhu pemanasan 200°C  Untuk perbandingan 1:1 √(

√

)

(

)

(

)

(

)

21



Untuk perbandingan 1:2

√

√




√(

)

(

)

(

)

(

)

√



Untuk perbandingan 1:4 √(

)

(

)

(

)

(

)

√

Untuk sanpel dengan suhu pemanasan 400°C  Untuk perbandingan 1:1 √(

√

)

(

)

(

)

(

)

22 


√

√

 √(

Untuk perbandingan 1:3 )

(

)

(

)

(

)

)

(

)

√

 √(

Untuk perbandingan 1:4 )

(

)

(

√

Dihitung Standar Error dengan menggunakan Persamaan dibawah Standar error

√ Keterangan : : Standar Deviasi n : banyak data

23 Untuk sanpel dengan suhu pemanasan 200°C  Untuk perbandingan 1:1 √

 √

 √



√

= 0.178 Untuk perbandingan 1:2



= 0.447

Untuk sampel dengan suhu pemanasan 400°C  √

 √

 √




= 0.268

24



Untuk perbandingan 1:4 √

= 0.565

Range: data max – data min 15 cm – 11 cm 4 cm Data data hasil perhitungan standar deviasi dan stander error tersebut jika disajikan dalam bentuk tabel dan grafik adalah sebagai berikut Tabel 4.3 Data Hasil Perhitungan Standar Deviasi Sampel Suhu Standar Deviasi

1:1 200°C

1:2 400°C

200°C

1:3 400°C

200°C

1:4 400°C 0.6

200°C

400°C 1.264

Tabel 4.4 Data Hasil Perhitungan Standar Error Sampel Suhu Standar Error

1:1 200°C 400°C 0.178 0.268

1:2 200°C 400°C 0.626 0.626

1:3 200°C 400°C 0.268

1:4 200°C 400°C 0.447

25

Standar Deviasi

Grafik Standar Deviasi Sampel Dengan Pemanasan 200°C 1.5 1 Standar Deviasi

0.5

Standar Error

0 1:00

1:01

1:03

1:04

Komposisi

Gambar 4.1. Grafik Standar Deviasi dan Error untuk sampel dengan pemanasan 200°C

Standar Deviasi

Grafik Standar Deviasi Sampel Dengan Pemanasan 400°C 1.5 1 Standar Deviasi

0.5

Standar Error

0 1:00

1:01

1:03

1:04

Komposisi

Gambar 4.2. Grafik Standar Deviasi dan Error untuk sampel dengan pemanasan 400°C

26 4.2 Pembahasan Dalam praktikum ini, dibuat empat buah keramik dengan perbandingan campuran semen danpasir yang berbeda-beda. Variabel yang diubah adalah jumlah pasir. Perbandingan nya adalah 1:1 ; 1:2 ; 1:3 ; 1:4. Pada pengujian pertama menggunakan uji pantul, didapatkan data bahwa bahan yang keras adalah pada keramik 1:3 yang di panaskan dengan suhu 200°C, karena nilai rata-rata pantulannya yang paling tinggi, yaitu sebesar 14.4 cm. Namun hal ini tidak sesuai dengan teori. Seharusnya nilai perbandingan semen yang lebih besar cenderung memiliki tingkat kekerasan yang lebih tinggi. Beberapa faktor yang menyebabkan hal ini adalah kurang ratanya saat proses pencampuran dan proses pengeringan yang kurang sempurna (kurang cahaya matahari), selain itu factor lain adalah karena kurangnya ketelitian praktikan dalam membaca pantulan dari bola pingpong pada saat uji kekerasan metode pantul. Pada pengujian kedua menggunakan uji gores, pada sampel 1:1 dan 1:4 suhu 2000C merupakan yang paling lemah, karena tergores oleh kaca, genteng, serta bata. Tetapi seharusnya pada sampel dengan komposisi 1:1 suhu 2000C tidak tergores oleh batu bata, dikarenakan secara teoritis sampel ini memiliki kekerasan yang lebih tinggi dari batu bata, kesalahan tersebut disebabkan karena kesalahan praktikan dalam memilih sisi penggoresan dari sampel tersebut, yaitu yang digores adalah sisi bawah dari sempel dimana sisi bawah adalah sisi dimana terdapat lebih banyak pasir dikarenakan pasir mengendap ke bawah, sehingga kurang keras. Sampel dengan hasil uji gores terbaik adalah sampel 1:1 suhu 4000C sebab tidak tergores oleh kaca, genteng serta bata, karena sisa air yang masih tertinggal sudah hilang karena teruapkan dan molekul keramik menjadi lebih padat sehingga lebih kuat. Pada pengujian kekerasan dengan metode pantul, perhitungan standar deviasi menjadi penting, Karena Benda Uji dibuat beberapa buah dan pengujian dilakkan sebanyak 5 kali, tentu saja Hasil Uji kekerasan metode pantul masing-masing

27 Benda Uji tersebut berbeda-beda (sedikit atau banyak). Dan Faktor Perbedaan (Penyimpangan atau Deviasi) ini harus diperhatikan dalam menghitung kekerasan keramik, karena semakin Besar Penyimpangan (Standar Deviasi), maka akan Semakin Kecil Nilai kekerasan keramik yang kita dapat. Dari data hasil perhitungan yang didapat sampel dengan komposisi 1:4 baik dengan suhu pemanasan 400 maupun 200, yang berarti sampel dengan komposisi tersebut memiliki nilai kekerasan yang paling kecil. Tetapi hasil tersebut tidak sesuai dengan teri dimana secara teori sampel dengan komposisi pasir yang paling banyak yaitu sampel 1:4 adalah sampel yang memiliki nilai kekerasan paling rendah. Hal ini disebabkan karena kesalahan praktikan dalam membaca pantulan dari bola pingpong pada saat uji kekerasan metode pantul.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Beberapa hal yang dapat keramik lain adalah sebagai berikut : 1. Keramik pada umumnya merupakan hasil dari pengolahan tanah liat menggunakan air sebagai pelarut yang kemudian dikeringkan dan dibakar dengan suhu tertentu dalam tungku pembakaran, 2. Komposisi Pembuatan keramik akan mempengaruhi teingkat kekerasan dari keramik tersebut, hal ini terlihat dari sampel dengan komposisi 1:1 pada uji gesek cenderung lebih keras daripada sampel dengan komposisi pasir lebih banyak dari semen. 3. Suhu pada proses sintering juga mempengaruhi tingkat kekerasan pada keramik, dimana dapat dilihat pada sampel dengan suhu sintering 400 cenderung lebih keras dari pada sampel yang disinterring pada suhu 200°C. 5.2 Saran Adapun saran yang dapat diberikan setelah melakukan percobaan sebagai berikut : 1. Sebaiknya disediakan cetakan agar praktikan tidak perlu membuat cetakan terlebih dahulu.

25

DAFTAR PUSTAKA [1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

Wikipedia. “Keramik”. 2014. Retrieved From http://id.wikipedia.org/wiki/Keramik diakses pada tanggal 29 November 2014 pukul 22.03. Ceramtec. “Special Applications in Mechanical Engineering”. 2014. Retrieved From http:// ceramtec.com diakses pada tanggal 29 November 2014 pukul 22.10. Dyah S., Doty Dewi R., Lizda J. Mawarini.2011. Modul Praktikum Rekayasa Bahan.Institut Teknologi Sepuluh Nopember:Surabaya. Yenra. “Manufacturing : Ceramic Piston Heads”. 2012. Retrieved From http://www.yenra.com/engines/pistons diakses pada tanggal 29 November 2014 pukul 22.30. Rohmat Sulistya. “Membuat Keramik”. 2007. Retrieved From http://www.studiokeramik.org/2007_10_01_archive diakses pada tanggal 29 November 2014 pukul 22.45. Annonym. “Cara Mencetak Vas Bunga”. Retrieved From http://keramik88.com/cetakan-keramik/cara-mencetak-vasbunga diakses pada tanggal 29 November 2014 pukul 23.03 Foto Antara . “KERAMIK PLERED”. 2010. Retrieved From http://www.antarafoto.com/spektrum/v1291545003/kerami k-plered diakses pada tanggal 29 November 2014 pukul 23.22 Tanteri Ceramic . “Proses Pembuatan Ceramic”. 2012. Retrieved From http://www.tantericeramicbali.com/Production-BaliCeramic.php diakses pada tanggal 29 November 2014 pukul 23.30

29

PERCOBAAN BAHAN KERAMIK

Recommend Documents