PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
PAHAT UKIR KAYU DARI PEGAS DAUN
SKRIPSI
Disusun Untuk Memenuhi Syarat Kurikulum
Pada Tingkat Sarjana (S1) Pada Program Studi Teknik Mesin
Oleh :
Mohd. Muzammil
1122110014
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS TRIDINANTI PALEMBANG
2016
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Saat ini pahat ukir kayu banyak digunakan baik oleh perorangan maupun perusahan. Pahat ukir ini digunakan untuk memahat atau memotong mengunakan teknik penekanan dan pemukulan lalu pencungkitan. Ketika pahat ukir itu beroprasi harus aman terhadap benda – benda asing seperti paku atau mata kayu yang keras pada kayu.
Kualiatas pahat ukir sangat di pengaruhi oleh sifat mekanik, seperti kekuatan dan kekerasan yang berpengaruh pada ketajaman mata pahat. Bahan dasar pahat ukir terbuat dari baja karbon tinggi, dikarenakan baja jenis ini bersifat keras di bandingkan dengan yang lain dan dapat dikerjakan dengan proses permesin. Permasalahan yang sering dialami pada kualitas pahat ukir itu adalah mudah tumpul tidak tahan terhadap paku dan kayu yang keras. Pengembangan sifat mekanik dan fisik baja karbon telah banyak dilakukan oleh para peneliti. Pada penelitian ini bahan perdaun untuk membuat pahat ukir.
Alat pahat ukir kayu sangat sulit ditemukan di pasaran, maka dari itu peneliti mengambil alternatif untuk merancang dan membuat pahat ukir kayu dari bahan pegas daun yang sudah tidak terpakai lagi.
1.2. Rumusan Masalah
Bagaimana cara produksi pahat ukir kayu yang tahan terhadap kayu yang keras, seperti kayu sengon yang menyebabkan pahat cacat dan cepat tumpul.
1.3. Batasan Masalah
Mengingat luasnya permasalahan untuk menghasilkan pahat ukir, maka permasalahan di batasi pada proses pembuatan pahat ukir berbahan pegas daun.
1.4. Tujuan
1. Mengetahui proses pembuatan pahat ukir.
2. Membuat pahat ukir yang tidak mudah tumpul.
3. Merancang pahat ukir yang dapat menampilkan karya seni ukir yang baik
1.5. Manfaat
Manfaat dari perancangan dan pembuatan pahat ukir kayu adalah sebagai berikut :
1. Sebagai suatu penerapan teori dan praktek saat di bangku perkuliahan.
2. memodifikasi sebagai inovasi untuk menghasilkan produk baru yang lebih baik.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pahat Ukir Kayu
Seni ukir atau ukiran merupakan gambar hiasan dengan bagian - bagian cekung dan bagian-bagian cembung yang menyusun suatu gambar yang indah.
Pahat itu terbuat dari baja karbon tinggi dan bermacam-macam jenisnya. Dalam menghasilkan sebuah relief (perbedaan tinggi rendah permukaan) para pengukir menggunakan bermacam-macam jenis pahat karena dalam relief itu terdapat beragam bentuk ukiran yang berbeda - beda. Adapun jenis-jenis pahat dan kegunaan nya adalah sebagai berikut :
2.2.3. Mesin Gerinda Tangan
Mesin gerinda tangan ini gunakan untuk proses pembuatan mata pahat.
2.2.4. Mesin Gerinda Duduk.
Mesin gerinda tangan ini gunakan untuk proses penghalusan (Finishing) pada mata pahat.
2.3. Pengertian Baja
2.3.1. Baja
Baja merupakan paduan yang terdiri dari besi, karbon dan unsur lainnya dalam persentase tertentu. Baja dapat didefinisikan sebagai suatu campuran besi dan karbon, dimana unsur karbon di dalam baja sekitar 0,1% - 1,7% sedangkan unsur lainnya di batasi persentase. Secara garis besar baja dapat di kelompokan menjadi dua yaitu bajah karbon dan baja paduan. Namun pada penelitian ini akan di bahas mengenai baja paduan.
2.3.2. Baja pegas daun
Baja pegas daun umumnya sering di gunakan pada kendaraan berat dan niaga dengan sistem suspensi independen. Namun bisa juga di pergunakan sebagai material pengganti dalam pembuatan mata potong pada alat bantu produksi masal.
2.4. Sifat – Sifat Logam
Dalam penggunaan, logam yang di gunakan akan mengalami gaya luar atau perbedaan. Setiap logam mempunyai daya tahan terhadap pembebanan yang berbeda – beda, perbedaan ini di tentukan oleh sifat dari logam tersebut. Sifat – sifat logam antara lain sebagai berikut:
2.5. Media Pendingin
Tujuan dan proses pendingin adalah untuk mendapatkan kekerasan yang optimal. Kekerasan adalah sifat mekanik yang berhuhungan dengan kekuatan dan merupakan fungsi dari kadar karbon dalam baja. Sebagai media pendingin yang di pakai dalarn penelitian ini di pergunakan Air Mineral.
2.6. Pengujian Sifat Mekanik
Untuk mengetahui sifat-sifat mekanik suatu bahan, tentu kita harus mengadakan pengujian terhadap bahan tersebut. Dalam penelitian ini akan dilakukan pengujian kekerasan.
BAB III
METODOLOGI PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PAHAT UKIR
3.1. Tahapan Perancangan Dan Pembuatan Pahat Ukir Kayu
Secara garis besar tahapan pelaksanaan penelitian ini digambarkan seperti pada diagram alir berikut ini :
Gambar 3.1. Diagram alir pembuatan pahat ukir
3.2. Metode Pembuatan Pahat Ukir
Pengambilan data pada proses ini, penulis akan melakukan analisa dan pengambilan data dengan beberapa studi yaitu :
1. Studi Pustaka
Metode ini dilakukan untuk mendapatkan bahan-bahan acuan yang dibutukan pada proses penelitian dengan cara mempelajari buku-buku referensi yang berhubungan dengan penelitian.
2. Studi Lapangan
Studi lapangan adalah pengamatan langsung terhadap peralatan uji dan dilakukan secara periodik sesuai dengan jadwal yang telah ditetapkan.
3. Material Pegas Daun
Material pegas daun adalah bahan awal benda uji yang akan dibuat menjadi mata pahat ukir kayu.
4. Uji Komposisi
Pengujian komposisi ini dilakukan untuk mengetahui komposisi yang terkandung dalam baja pegas daun tersebut yaitu, sifat – sifat seperti sifat mekanik, sifat fisik dan lain sebagainya.
5. Pembuatan Pahat Ukir
Pembuatan pahar ukir adalah proses pembuatan dari benda awal (pegas daun) menjadi pahat ukir dengan mengunakan mesin sekrap.
6. Perlakuan Panas dan Uji Kekerasan Benda Kerja
Pengujian perlakuan panas adalah untuk dapat mengetahui gambaran perubahan kekuatannya, dengan mengukur kekerasan permuakaan suatu material sedangkan pengujian kekerasan adalah untuk menyatakan kekuatan suatu material dan menggolongkan sebagai material ulet atau getas.
7. Data Hasil Pengujian Dan Analisa Data.
Data hasil pengujian adalah nilai - nilai yang didapat dari pengujian yang akan dibuat dalam bentuk tabel atau grafik dan kemudian data tersebut di analisa/disusun secara sistematis
8. Kesimpulan Dan Saran.
Kesimpulan adalah jawaban dari rumusan masalah dan memenuhi harapan tujuan peneltian dan saran adalah sesuatu yang belum ditmpuh dan layak untuk dilaksanakan.
3.3. Bahan Dan Peralatan
3.3.1. Bahan Material
Bahan yang digunakan dalam proses ini adalah sebagai berikut :
Pegas daun adalah untuk meredam getaran atau meredam gelombang permukaan jalan yang dilaluinya supaya semua roda menapak di jalan tidak ada yang menggantung akibat kejutan-kejutan jalan yang tidak rata. Pegas daun terbuat dari baja karbon menengah karena memiliki kandungan karbon 0,48%.
Gambar 3.1. Pegas Daun
Hasil dari pengujian pada material yang telah di teliti :
Tabel 3.3.1. Data Hasil Pengujian Komposisi Pegas Daun
Sumber Laboratorium Teknik PT. Pusri Palembang
Dari data di atas, dapat di nyatakan bahwa komposisi baja per daun termasuk baja paduan rendah karena memiliki unsur paduannya kurang dari 10 %.
Gambar 3.2. Material Yang Telah Dipakai
3.3.2. Peralatan pembuatan
Peralatan yang digunakan dalam pembuatan ini adalah sebagai berikut :
1. Jangka Sorong
2. Mesin Sekrap
3. Mesin Gerinda Potong
4. Mesin Gerinda Duduk
5. Gerinda Tangan
6. Batu Asah
3.4. Tempat Dan Waktu Penelitian
Tempat penelitian dan pengujian yang akan dilaksanakan yaitu dilaboraturium Metalurgi Universitas Tridinanti Palembang dan waktu pengujian dilaksanakan pada bulan Agustus sampai dengan selesai. Pada pengujian ini akan dilakukan lima kali pengujian dengan bahan dan pahat yang sama tetapi kedalaman makan akan di variasikan.
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN ANALISA
4.1. Material Pegas Daun
Spesimen uji adalah berupa pahat ukir yang dibuat dari pegas daun mobil yang di potong sesuai ukuran pahat ukir seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 4.1. Model Rancangan Pahat Ukir Kayu
4.2. Perlakuan Panas (Heat Treatment)
4.2.1. Persiapan Peralatan
Peralatan yang di persiapkan sebelum pelaksanaan Heat Treatment adalah sebagai berikut :
Peralatan Penelitian
a. Spesimen pahat sebanyak 7 buah.
b. Air ledeng atau air murni yang di gunakan untuk media pendingin.
c. Ember cat 20 kg (1 buah).
d. Furnace, furnace yang digunakan pada penelitian ini adalah furnace Barnstead Thermolyne 6000 milik Laboratorium Logam Program Studi Teknik Mesin Universitas Tridinanti Palembang.
e. Tang jepit untuk mengangkat dan mencelupkan spesimen ke media pendingin.
4.2.2. Proses Heat Treatment
Untuk pelaksanaan heat treatment yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Spesimen dimasukan kedalam furnace pada saat temperatur furnace 810 °C, 820°C, 830 °C, 840 °C dan 850 °C
2. Setelah sampai pada suhu 810 °C, 820°C, 830 °C, 840 °C dan 850 °C, spesimen ditahan furnace (Holding Time) selama 10 menit.
3. Setelah holding time selama 10 menit, spesimen di keluarkan dari furnace dengan mengunakan penjepit benda kerja, kemudian secara cepat dicelubkan kedalam media pendingin air yang telah disediakan.
4. Menunggu beberapa saat agar dingin, kemudian benda kerja di bersikan. Benda kerja siap untuk diuji kekerasannya dengan alat uji kekerasan Rockwell C.
4.3. Data Hasil Pengujian Kekerasan
Pengujian kekerasan dilakukan dengan metode Rockwell C (RC) pengujian kekerasan dilakukan sebanyak 5 titik hasilnya dirata-ratakan, hasilnya dapat dilihat pada tabel di bawa ini:
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell C.
Gambar 4.1. Diagram Kekerasan vs Spesimen
Berdasarkan kenaikan nilai kekerasan pada tabel 4.1. benda yang telah di pakai lebih keras dari benda hasil tempa, kekerasan benda yang sudah di pakai 43 HRC dan kekerasan benda hasil tempa 34,8 HRC, hal ini disebabkan komposisi material yang berbeda, dan juga proses pembuatan dengan temperatur yang berbeda dapat mempengaruhi kekerasan pada kedua material tersebut.
Sedangkan benda yang mengalami perlakuan panas dengan temperatur yang berbeda akan mempengaruhi nilai kekerasan spesimen, seperti yang terlihat pada tabel 4.1 Benda tempa tanpa perlakuan dan dengan perlakuan panas menggunakan temperatur yang berbeda – beda lalu pendinginan cepat dengan media air mengalami peningkatan kekerasan pada benda. Semakin tinggi temperatur maka akan semakin tinggi juga nilai kekerasan spesimen, hal ini di sebabkan oleh persentase karbon yang tinggi, sehingga sifatnya sangat keras dan dipengaruhi juga oleh temperatur austenitnya bila didinginkan dengan laju pendinginan yang lebih cepat.
Titik beku media pendingin yang mempengaruhi kecepatan proses pendinginan spesimen. Akibat pendinginan secara cepat ini, terbentuk struktur martensit yang bersifat kuat dan getas.
4.4. Analisa Data
Hasil pengujian kekerasan benda uji tanpa perlakuan masih dapat diukur menggunakan uji kekerasan metode Rockwell C, kita lihat dari benda yang sudah di pakai dan benda yang ditempa pada pengujian dapat di bedakan kekerasannya yakni benda yang sudah di pakai lebih keras dari benda yang telah ditempa.
Jika kita perhatikan hasil pengujian kekerasan baja yang telah mengalami pemanasan dan didinginkan di dalam air ledeng, dapat di lihat pada table 4.1 menunjukkan data kecendrungan semakin tinggi temperatur pemanasan semakin keras baja tersebut. Hal ini dikarenakan semakin tinggi temperatur pemanasan, austenit yang terbentuk semakin banyak dan dengan waktu penahanan yang cukup pada temperatur tersebut, austenit semakin homogen. Austenit inilah yang memungkinkan dapat bertransformasi menjadi martensite pada saat dilakukan pendinginan cepat.
Akibat dari pendingin yang sangat cepat maka struktur yang terbentuk adalah martensit, karena martensit adalah struktur yang paling keras di dalam baja, sayangnya struktur ini di ikuti oleh sifat yang tidak baik yaitu sifat yang getas dan sangat rentan terhadap beban selanjutnya.
Dengan metode pendinginan ini, bila kita bandingkan dengan benda uji tanpa perlakuan, kedua-duanya mempunyai nilai kekerasan jauh lebih tinggi, artinya baja yang telah terbakar akan menaikkan nilai kekerasan (menaikkan kekuatan tetapi material menjadi sangat getas).
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. KESIMPULAN
Dari hasil pembuatan pahat ukir kayu, yang mengalami perlakuan panas dan pengujian kekerasan dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Benda uji dengan temperatur 850°C mempunyai angka kekerasan yang paling tinggi di bandingkan dengan benda uji yang lain, sebesar 44,6 HRC dan sama-sama didinginkan dengan media air.
2. Untuk meningkatkan nilai kekerasan (kualitas) pada baja pegas daun, pembuatannya menggunakan temperatur 810°C - 850°C. Sedangkan pendinginan secara cepat cukup menggunakan media pendinginan air.
3. Peningkatan kekerasan pada pahat ukir kayu yang baru dapat meningkatkan hasil karya seni yang bagus untuk para pengrajin, karena dari segi daya tahan pahat telah meningkat.
5.2. SARAN
1. Untuk melanjutkan penelitian selanjutnya peneliti harus memilih material yang mempunyai kadar yang lebih tinggi dari bahan yang telah di pakai supaya pahat tidak mudah terkorosi yang mengakibatkan mata pahat mudah tumpul.
2. Untuk para pengerajin seni ukir setelah memakai mata pahat, sebaiknya di cuci terlebih dahulu sebelum menyimpan mata pahat, karena bisa mengakibatkan terjadinya korosi pada mata pahat.
3. Untuk teman – teman yang ingin melengkapi atau melanjutkan penelitian saya ini sebagai tugas akhir dapat menambahkan variasi temperatur pada proses hardening dan variasi temperatur dan menambahkan proses tempering.
DAFTAR PUSTAKA
1. Lawrence H. Van Vlack, “Elements Of Material Science And Engineering”, 1980.
2. Wahid Suherman, Ir. “Pengetahuan Bahan”, Institut Teknologi Surabaya 1987.
3. Rochim Suratman, Paduan Pengujian Teknik dan Metalografi” Institut Teknologi Bandung Dkk. 1986.”
4. Anrinal.”Metalurgi Fisik”,penerbit Andi. 2013
