PENGARUH VARIASI SUDUT DAN JARAK NOZZLE PADA ARC...

Sugiono Setiawan 2709 100 086

Dosen pembimbing : Yuli Setiyorini, S.T ., M.Phil.

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2012

PENGARUH VARIASI SUDUT DAN JARAK NOZZLE PADA ARC SPRAY COATING TERHADAP KETAHANAN ABRASION

RESISTANT 13% CHROM STEEL

Bab I Pendahuluan

Fungsi sebagai penghancur dan mencampurkan gypsum dan air

Arc Spray

Solusi ???

Failure 5 Bulan

Paddle mixer cement retarder

Perumusan Masalah

Batasan Masalah Wire yang digunakan sebagai pelapis merupakan wire pro analisis

Kecepatan pelapisan dianggap homogen

Tebal lapisan dianggap homogen

Pressure dianggap homogen

Perputaran mesin uji abrasi dianggap stabil

Tujuan Penelitian

13% Chrom Steel

Menganalisa Pengaruh sudut dan

jarak nozzle

Kekerasan Lapisan

Ketahanan abrasif lapisan

Bab II Tinjauan Pustaka

MATERIAL NOZLE

(Hardox 400, UK data Sheet,2011)

Thickness (mm)

C Si Mn P S Cr Ni `Mo B CEV CET max %

max %

max %

max %

max %

max %

max %

max %

max %

typv. tvpv.

3 – 6 0,15 0,70 1,60 0,025 0.01 0,50 0,25 0,25 0,004 0,41 0,28 3 – (8) 0,15 0,70 1,60 0,025 0.01 0,30 0,25 0,25 0,004 0,33 0,23 8 – 20 0,15 0,70 1,60 0,025 0.01 0,50 0,25 0,25 0,004 0,42 0,29

(20) – 32 0,18 0,70 1,60 0,025 0.01 1,00 0,25 0,25 0,004 0,48 0,29

(32) – 45 0,22 0,70 1,60 0,025 0.01 1,40 0,50 0,60 0,004 0,57 0,31

(45) – 51 0,22 0,70 1,60 0,025 0.01 1,40 0,50 0,60 0,004 0,57 0,38

(51) – 80 0,27 0,70 1,60 0,025 0.01 1,40 1,00 0,60 0,004 0,65 0,41

(80) –130 0,32 0,70 1,60 0,025 0.01 1,40 1,50 0,60 0,004 0,73 0,48

Mechanical properties: Hardness : 370-430 HB Yield strength : 1000 Mpa Tensile strength :1250 Mpa Elongation :10%

METODE PELAPISAN

Arc Spray Plasma Spray HVOF

Properties Teknik pelapisan

Arc

Spray

Plasma Spray HVOF

Temperatur (0C ) 5827 11270 – 12000 2227

Kekuatan adesif (MPa) 10 -70 15 – 25 90

Porositas (%) 10 - 20 1 – 7 < 1

Ketebalan (um) 100 – 2000 300 – 1500 100 - 300

Ukuran partikel (um) - 20 – 90 5 – 45

Laju pemasukan serbuk(g/min) 50 – 1000 50 – 100 20 - 120

Gambar 2.1 Skematik Arc spray

1. Aliran gas 2. Pelindung / chasing 3. Uap yang melting 4. Elektrik arc 5. Elektroda arc

Tabel 2.7. Properties dari berbagai Teknik Pelapisan

(Lech Pawlowski, 2nd edition, 2008)

Parameter Proses Electric Arc

1. Power Elektrik : berkisar 5 – 10 kW 2. Temperatur Arc : 6100 K dengan arus Arc 280

A (Marantz,1974) 3. Voltase Arc : berkisar antara 20-40 V.

Wire

1.Materials : Bahan Seluruh material penghantar listrik. 2.Diameter : 1,6 – 5,0 mm. 3.Kecepatan partikel : Partikel cair terbentuk dari wire yang dapat mencapai kecepatan hingga 150 m/s (Rudzki,1993). Kecepatan ini serupa dengan ketika menggunakan proses HVOF dalam teknik SonareTm .

Prinsip Parameter Proses

1. Laju deposisi : berkisar antara 50 – 1000 g/min. Beberapa manufaktur menekankan laju deposisi sebesar 3300 g/min

2. Jarak Spray : 50 mm – 70 mm 3. Atmosfer Spray adalah udara tetapi Arc-Spray juga dapat

di lakukan pada keadaan vacum,or reaktif atau inert atmosfer

4. Gas atomisasi : biasanya udara tetapi dapat juga nitrogen 5. Tekanan gas atomisasi : berkisar antara 0,2 MPa sampai

0,7 MPa

Merek Alat Sulzer-Metco AG, Wohlen, Switzerland

Proses Arc Spray Thermal spray metode pelapisan dimana lapisan

yang dibentuk berasal dari tetesan material yang melted atau semi melted.

Metode Flame Spray merupakan salah satu metode Thermal Spray yang cocok digunakan untuk proses ceramic coating (Maria Oksa et.al.,2011)

Material Dipanaskan di Arc

Spray menuju substrat

Dapat berupa serbuk atau kawat .

Temperatur flame dapat mencapai 3800 0C

Terjadi mechanical bonding antara lapisan dengan substrat

Baja tahan karat (stainless steel) adalah baja dengan kadar paduan tinggi. Baja tahan karat dapat dibagi menjadi tiga kelompok,yaitu: 1. Baja tahan karat martensitik(martensitic stainless steel) 2. Baja tahan karat feritik (ferritic stainless steel) 3. Baja tahan karat austenitik (austenitic stainless steel)

STAINLESS STEEL

– Baja paduan dengan 11.5-18% Cr, 0.1-1.2% C – Type AISI 403, 410, 416, 420, 440A, 501 dan 502. – Bersifat magnetik – Dapat dicold-work maupun dihot-work – Machinabilitynya bagus – Kekerasan dan Ketangguhan baik – Ketahanan korosinya cukup bagus terhadap cuaca tetapi tidak sebaik stainless

steel ferritic maupun austenitic

MARTENSITIC STAINLESS STEEL

Bab III Metodologi

Diagram Alir Penelitian

PERALATAN

Alat Uji Kekerasan Arc Spray

SEM Alat Uji Abrasif

Analitical balance

XRF

Bahan

Bond coat wire 75B

Baja S45C 13% Chrom Steel wire

Preparasi Substrat

Grit Blasting

Coating Bond coat NiAl

Hasil grit blasting

Bab IV Hasil Pengujian dan Pembahasan

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

HR S

uper

ficia

l 15 Base metal

45⁰ jarak 150 mm

45⁰ jarak 200 mm

90⁰ jarak 150 mm

90⁰ jarak 200 mm

Hasil Pengujian Hardness Dari grafik di samping dapat dilihat bahwa seluruh spesimen coating memiliki peningkatan nilai kekerasan yang signifikan dari base metal

Kekerasan dari material coating >

Kekerasan Base Metal

Unsur Cr dari lapisan coating sangat tinggi,13% Cr serta unsur C 0,3%,menunjukkan bahwa martensitic stainless steel,martensitic stainlees steel memiliki nilai kekerasan yang tinggi dan tahan aus

Kekerasan: 45⁰ 150mm < 45⁰ 200mm < 90⁰ 200mm < 90⁰ 200mm

Hasil Pengujian ABRASIF

Wear rate: 45⁰ 150mm < 45⁰ 200mm < 90⁰ 200mm < 90⁰ 200mm

0

1

2

3

4

5

6

Base metal 45⁰ jarak 150 mm 45⁰ jarak 200 mm 90⁰ jarak 150 mm 90⁰ jarak 200 mm

Hasil Pengujian SEM

Gambar sampel penampang melintang coating hasil pengamatan SEM perbesaran 100x (a) sudut nozzle 45⁰ jarak 150mm,(b) sudut nozzle 90⁰ jarak 150mm,(c) sudut nozzle 45⁰ jarak

200mm,(d) sudut nozzle 90⁰ jarak 200mm

a b

c d

a b

c d Gambar sampel coating hasil pengamatan SEM perbesaran 100x (a) sudut nozzle 45⁰ jarak 150mm,(b) sudut nozzle 90⁰ jarak 150mm,(c) sudut nozzle 45⁰ jarak 200mm,(d) sudut

nozzle 90⁰ jarak 200mm.

a b

c d Gambar sampel coating dari hasil pengamatan SEM perbesaran 500x (a)

sudut nozzle 45⁰ jarak 150mm,(b) sudut nozzle 45⁰ jarak 200mm,(c) sudut nozzle 90⁰ jarak 150mm,(d) sudut nozzle 90⁰ jarak 200mm

Gambar 4.5 Gambar sampel coating setelah uji abrasive dari hasil pengamatan SEM perbesaran 50x (a) sudut nozzle 45⁰ jarak 150mm,(b) sudut nozzle 45⁰ jarak 200mm,(c)

sudut nozzle 90⁰ jarak 150mm,(d) sudut nozzle 90⁰ jarak 200mm.

a

a

a

d

Elemen Substrat Setelah Dilpaisi Setelah Dilapisi

Bond coat Top Coat

Fe 97,93 1,37 83,9

Cr 0,01 - 13,11

Ni - 86,12 0,2

Mn 1,169 0,30 0,51

Si 0,247 0,37 0,61

Al 0,044 1,61 -

C 0,197 - 0,3

Mo 0,045 0,07 0,02

Cu 0,035 0,07 0,09

S 0,045 - 0,2

P 0,0178 - -

Ti - 0,70 -

Co - 0,04 -

Tabel 4.1 Hasil uji komposisi substrat, bond coat, top coat

Hasil Pengujian XRF

Pada material substrat terdapat terdapat unusur Fe 97.93 %, unsur Mn 1.169 %, unsur Si 0,247%, unsur S 0,045%, unsur P 0,0178%,unsur C o,187%.

Pada material substrat yang dilapisi bond coat di dapatkan unsur Ni sebesar 86,12% dan Al sebesar 1,61%,

Pada material substrat yang telah dilapisi bond coat dan top coat di dapatkan unsur Fe sebesar 83,9%, unsur Cr sebesar 13,11% dan pada lapisan ini hanya terdapat unsur Ni hanya sebesar 0,2%.

Bab V Kesimpulan dan Saran

Didapatkan nilai weight loss yang paling kecil pada variasi sudut 90⁰ jarak 200mm yaitu 0,08. Didapatkan nilai kekerasan yang paling besar pada variasi sudut 90⁰ jarak 200mm yaitu 88,312. Nilai kekerasan dan ketahanan abrasif yang maksimum terjadi pada sudut 90⁰ dengan jarak nozzle 200mm.

Saran

Pada saat setelah uji abrasif sebaiknya membersihkan permukaan yang telah diabrasif dengan air yang bertekanan tinggi agar pasir-pasir yang menempel pada permukaan spesimen hilang seluruhnya,sehingga didapatkan akurasi nilai weight loss yang bagus. Pengambilan variasi jarak sebaiknya lebih variatif agar didapatkan data yang lebih baik

Kesimpulan

Titik Base Metal (Kekerasan 15)

1 63.21

2 72.52

3 60.05

4 74.76

5 73.76

Average 68.86 40 45 50 55 60 65 70 75 80

1 2 3 4 5

Kekerasan Rockwell 15

Data Pengujian Kekerasan Tabel A.1 Distribusi kekerasan base metal.

Gambar A.1 Kurva kekerasan base metal

Titik

Kekerasan (15) 45⁰

150 mm 200 mm 1 73.12 74.37 2 93.25 94.26 3 86.36 92.1 4 88.64 80.81 5 80.27 83.72

Average 84.328 85.052

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5


40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5


Tabel A.2 Distribusi kekerasan coating dengan sudut nozzle 45⁰ variasi jarak

Gambar A.2 Kurva kekerasan lapisan coating dengan sudut nozzle 45⁰ jarak 150mm


Titik

Kekerasan (15) 90⁰

150 mm 200 mm 1 92.9 96.16 2 84.44 95.26 3 95.1 74.47 4 87.37 89.93 5 79.96 85.74

Average 87.954 88.312

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5


40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5


Tabel A.2 Distribusi kekerasan coating dengan sudut nozzle 45⁰ variasi jarak



Sekian Terima Kasih

PENGARUH VARIASI SUDUT DAN JARAK NOZZLE PADA ARC...

Documents

Transcript of PENGARUH VARIASI SUDUT DAN JARAK NOZZLE PADA ARC...