BAB IV
HASIL DAN ANALISA PENELITIAN4.1 Pelaksanaan Eksperimen
Penelitian dilakukan pada baja AISI 4140 dengan melakukan
thermal arc spray double wire pada baja tersebut. Pelaksanaan
proses thermal arc spray double wire dilakukan di Workshop PT.
Mulya Bangun Sentosa yang berada di daerah Tigaraksa Tangerang pada
tanggal 29-30 Agustus 2013 dengan menggunakan faktor-faktor yang
telah ditentukan level-levelnya terlebih dahulu sesuai orthogonal
array yang telah ditentukan atau pada tabel 3.6. Pada tiap
eksperimen menggunakan baja dengan panjang 20 mm, berdiameter 30 mm
dan kemudian dilapisi oleh stainless steel 730 dengan proses
thermal arc spray double wire sehingga total material uji yang
digunakan untuk eksperimen berdasarkan matriks orthogonal pada
metode taguchi adalah 8 sampel atau 8 kali eksperimen. Semua sample
tersebut mempunyai kondisi awal dan dimensi yang sama untuk
menghindari penyimpangan pada hasil eksperimen.
Gambar 4.1. Sample baja AISI 4140 setelah proses Thermal arc
spray
Setelah eksperimen terlaksana maka dilanjutkan dengan pengujian
kekuatan lekat lapisan stainless steel PMET 730, pengujian kekuatan
lekat lapisan stainless steel 730 thermal arc spray double wire
pada baja AISI 4140 menggunakan bonding tester. Pengujian ini
dilakukan di Laboratorium Metalurgi Fisika LIPI kawasan Puspitek
Serpong Tangerang pada tanggal 10 Oktober 2013. Pemasangan sampel
harus presisi untuk memastikan pengujiaan dilakukan dengan benar
dan meminimalisir kesalahan hasil dalam pengujian.
Data yang diperoleh dari pelaksanaan pengujian pada spesimen
Baja AISI 4140 yang telah di coating thermal arc spray double wire
dapat dilihat pada tabel 4.2. Angka yang tercantum merupakan nilai
kekuatan lekat lapisan stainles steel 316 PMET 730 hasil pengujian
menggunakan bonding testing. Hasil selengkapnya yang diperoleh dari
pengujian kekuatan lekat pada baja AISI 4140 hasil adalah sebagai
berikut :Tabel 4.1. Nilai Level FaktorFaktorLevel
12
A. Tekanan (bar)68
B. Jarak (mm)200300
C. Arus (A)100150
D. Kekasaran permukaan substrat hasil grinding (Ra)Grinding 80
meshGrinding 1000 mesh
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Bonding Testing.No.Faktor
KendaliNilai Kekuatan lekat (mpa)
Tekanan(bar)Jarak(mm)Arus(A)Grinding(mesh)12
162001008013,5213,5213,52
26200150100010,8212,3911,60
3630010010006,696,696,69
46300150801,301,301,30
58200100808,5110,629,56
6820015010000,990,990,99
7830010010007,1611,889,52
883001508010,418,419,41
Tabel 4.3. Normalisasi
No.Faktor KendaliNilai Kekuatan lekat (mpa)
Tekanan
(bar)Jarak
(mm)Arus
(A)Grinding(Mesh)12
1.62001008012,5312,5312,53
2.620015010009,8311,410,61
3.630010010005,75,75,7
4.6300150800,310,310,31
5.8200100807,539,638,58
6.82001501000000
7.830010010006,1710,898,53
8.8300150809,427,428,42
4.2 Perhitungan Hasil Eksperimen Untuk Pengaruh Kekuatan
LekatPerhitungan terhadap hasil eksperimen sesuai dengan
karakteristik mutu yang diamati adalah sebagai berikut :4.2.1
Perhitungan Signal to Noise Ratio (SNR) Hasil Uji Kekuatan LekatA.
Perhitungan SNR Taguchi menggunakan perhitungan signal to noise
ratio untuk mencari faktor-faktor yang memiliki kontribusi pada
pengurangan variansi suatu karakteristik kualitas (variabel
respon). Karakteristik kualitas yang digunakan dalam penelitian ini
adalah nilai kekuatan lekat, dimana semakin tinggi nilainya semakin
baik, sehingga SNR yang digunakan adalah larger the better.
Langkah-langkah perhitungan SNR sebagai berikut:
Contoh perhitungan untuk SNR eksperimen nomor 1
Perhitungan SNR untuk eksperimen yang lain sama seperti contoh
perhitungan eksperimen nomor 1 di atas, Hasil perhitungan
selengkapnya dapat dilihat dalam tabel 4.4. berikut :
Tabel 4.4. Signal to Noise Ratio (SNR) Kekuatan
LekatEksperimen
No. Nilai kekuatan lekat (mpa)
SNR
12
1.12.5312.5312,5321,959
2.9,8311,410,6120,447
3.5,75,75,715,1174
4.0,310,310,31-10,1727
5.7,539,638,5818,4741
6..0000
7.6,1710,898,5317,6069
8.9,427,428,4218,322
Dari data di atas kemudian dianalisa menggunakan perhitungan
efek tiap faktor dari SNR.
B. Perhitungan Efek Tiap Faktor SNR kekuatan lekatPerhitungan
efek untuk tiap faktor dilakukan dengan membuat response tabel
menggunakan rumus seperti pada persamaan (2.19). Hasil selengkapnya
dapat dilihat pada tabel 4.5. Sebagai berikut :
Tabel 4.5. Response tabel untuk SNR kekuatan lekatABCD
Level 111,83715,2218,289312,1456
Level 213,610,21847,14913,2928
Difference1,7635,001611,14031,1472
Ranking3214
OptimumA2B1C1D2
Contoh perhitungan :Perhitungan faktor A level 1:
Difference = Rata-rata respon terbesar Rata-rata respon
terkecil
Contoh perhitungan difference untuk faktor A = 13,6-11,837
= 1,763C. Grafik Efek Tiap Faktor SNR Terhadap Kekuatan
Lekat
Gambar 4.2. Grafik Efek SNR Untuk Faktor A (Tekanan)Dari gambar
4.2 didapat grafik efek SNR untuk faktor kendali laju tekanan.
Faktor kendali untuk laju tekanan memberikan kontribusi dengan
positif difference 1,763 dari level 1 dan 2. Jika setting kecepatan
tekanan semprot yang mendorong partikel terlalu rendah, maka
partikel cair tidak cukup mampat sehingga adanya rongga udara yang
terjebak pada hasil pelapisan (porositas) yang dapat mengurangi
kekuatan ikat lapisan, sedangkan semakin tinggi peningkatan tekanan
semprot akan mengakibatkan impak yang tinggi dan menyebabkan
kerapatan lapisan, semakin tinggi kerapatan partikel semakin kuat
ikatan lapisan.
Gambar 4.3. Grafik Efek SNR Untuk Faktor B (Jarak)Dari gambar
4.3 didapat grafik efek SNR untuk faktor kendali jarak semprot
pelapisan. Faktor kendali untuk jarak semprot pelapisan memberikan
kontribusi dengan negatif difference 5,0016 dari level 1 dan 2.
Semakin jauh jarak semprot, maka semakin rendah daya lekatnya. Hal
ini disebabkan karena kecepatan partikel dan area jangkau partikel
luas, kondisi ini berpeluang terjadinya kekuatan ikat antar
partikel berkurang.
Gambar 4.4. Grafik Efek SNR Untuk Faktor C (Arus)Dari gambar 4.4
didapat grafik efek SNR untuk faktor kendali arus. Faktor kendali
untuk arus memberikan kontribusi dominan dengan negatif difference
11,1403 dari level 1 dan 2. Semakin tinggi arus yang diberikan
untuk melelehkan kawat, semakin rendah daya lekatnya. Karena,
dengan meningkatnya arus yang diberikan, kadar oksida yang
diberikan akan meningkat. Hal ini dapat mengurangi kekuatan lekat
lapisan pada substrat.
Gambar 4.5. Grafik Efek SNR Untuk Faktor DDari gambar 4.5
didapat grafik efek SNR untuk faktor kendali kekasaran permukaan
substrat hasil grinding memberikan kontribusi difference 1,1472
dari level 1 dan 2. Mekanisme ikatan antara material pelapis dan
substrat dipengaruhi dengan adanya penguncian mekanis antara
material pelapis dan substrat (mechanical interlocking) akibat
mengalirnya partikulat cair membungkus kontur permukaan. Dengan
meningkatnya kekasaran permukaan substrat meningkat pula kekuatan
lekat lapisan.4.2.2 Perhitungan Mean Untuk Hasil Kekuatan LekatA.
Perhitungan Mean Taguchi menggunakan analysis of means untuk
mencari faktor-faktor yang
mempengaruhi nilai rata-rata respon. Analysis of means merupakan
metode yang digunakan untuk mencari setting level optimal yang
dapat meminimalkan penyimpangan nilai rata-rata. Langkah-langkah
dalam perhitungan analisis variansi (mean), yaitu:
Untuk menghitung mean maka dilakukan terlebih dahulu perhitungan
mean dari masing-masing eksperimen. Sebagai contoh perhitungan mean
dari eksperimen nomor 1 dengan menggunakan persamaan (2.18), yaitu
:
Perhitungan rata-rata untuk eksperimen yang lain sama seperti
contoh perhitungan eksperimen nomor 1 diatas, hasil perhitungan
selengkapnya dapat dilihat pada tabel berikut.Tabel 4.6. Mean
(rata-rata) kekuatan lekatNo.Faktor KendaliNilai Kekuatan lekat
(mpa)
Tekanan
(bar)Jarak
(mm)Arus
(A)Grinding(Ra)12
162001008012,5312,5312,53
2620015010009,8311,410,61
3630010010005,75,75,7
46300150800,310,310,31
58200100807,539,638,58
682001501000000
7830010010006,1710,898,53
88300150809,427,428,42
B. Perhitungan Efek Tiap Faktor Mean Kekuatan LekatPerhitungan
efek untuk tiap faktor dilakukan dengan membuat response table
menggunakan rumus seperti pada persamaan (2.19). Hasil selengkapnya
dapat dilihat pada tabel 4.7. Sebagai berikut :Tabel 4.7. Response
tabel untuk Mean Kekuatan lekatABCD
Level 17,28757,938,8357,46
Level 26,38255,744,8356,21
Difference0,9052,1941,25
Ranking4213
OptimumA1B1C1D1
Contoh perhitungan :
Perhitungan faktor A level 1:
Difference = Rata-rata respon terbesar Rata-rata respon
terkecil
Contoh perhitungan difference untuk faktor A = 7,2875 6,3825 =
0,905C. Grafik Efek Mean Tiap Faktor Terhadap Kekuatan Lekat
Gambar 4.6. Grafik Efek Mean Untuk Faktor A (Tekanan)Dari gambar
4.6 didapat grafik efek Mean untuk faktor kendali laju tekanan
penyemprotan memberikan kontribusi dengan difference 0,905 dari
level 1 dan 2. Jika setting kecepatan tekanan semprot yang
mendorong partikel terlalu rendah, maka partikel cair tidak cukup
mampat sehingga adanya rongga udara yang terjebak pada hasil
pelapisan (porositas) yang dapat mengurangi kekuatan ikat lapisan,
sedangkan semakin tinggi peningkatan tekanan semprot akan
mengakibatkan impak yang tinggi dan menyebabkan kerapatan lapisan,
semakin tinggi kerapatan partikel semakin kuat ikatan lapisan.
Gambar 4.7. Grafik Efek Mean Untuk Faktor B (Jarak)Dari gambar
4.7 didapat grafik efek Mean untuk faktor kendali jarak
penyemprotan. Faktor kendali untuk jarak penyemprotan memberikan
kontribusi dengan negatif difference 2,19 dari level 1 dan 2.
Semakin jauh jarak semprot, maka semakin rendah daya lekatnya. Hal
ini disebabkan karena kecepatan partikel dan area jangkau partikel
luas, kondisi ini berpeluang terjadinya kekuatan ikat antar
partikel berkurang..
Gambar 4.8. Grafik Efek Mean Untuk Faktor C (Arus)Dari gambar
4.8 didapat grafik efek Mean untuk faktor kendali arus. Faktor
kendali untuk arus memberikan kontribusi dominan dengan negatif
difference 4 dari level 1 dan 2. Semakin tinggi arus yang diberikan
untuk melelehkan kawat, semakin rendah daya lekatnya. Karena,
dengan meningkatnya arus yang diberikan, kadar oksida yang
diberikan akan meningkat. Hal ini dapat mengurangi kekuatan lekat
lapisan pada substrat.
Gambar 4.9. Grafik Efek Mean Untuk Faktor D (Kekasaran
permukaan)Dari gambar 4.9 didapat grafik efek Mean diatas untuk
faktor kendali kekasaran permukaan substrat hasil grinding. Faktor
kendali dari kekasaran permukaan hasil grinding memberikan
kontribusi negatif difference 1,25 dari level 1 dan 2. Mekanisme
ikatan antara material pelapis dan substrat dipengaruhi dengan
adanya penguncian mekanis antara material pelapis dan substrat
(mechanical interlocking) akibat mengalirnya partikulat cair
membungkus kontur permukaan, dengan meningkatnya kekasaran
permukaan meningkat pula kekuatan lekat lapisan.4.2.3 Perhitungan
Analysis of Variance (ANOVA) Hasil Kekuatan LekatPerhitungan ANOVA
dilakukan dengan menggunakan rumus-rumus yang terdapat pada bab II.
Sebagai contoh perhitungan langkah-langkahnya dapat dilihat seperti
dibawah ini :
a. Menghitung rata-rata total seluruh eksperimen (overall
experimental average) sesuai dengan rumus (2.18), yaitu:
b. Menghitung total sum of squares sesuai dengan rumus (2.20)
sebagai berikut:
12,532+10,612+5,72+0,312+8,582+02+8,532+8,422
= 519,4328c. Menghitung sum of squares due to the mean sesuai
dengan rumus (2.21) sebagai berikut:
= 8 x (6,835)2 = 373,7378d. Menghitung sum of squares due to
factors sesuai dengan rumus (2.22) sebagai berikut:
Contoh perhitungan untuk faktor A adalah sebagai berikut :
SSA = (4 x (7,28752+6,38252)) 373,7378 = 1,6381
SSB = (4 x ( 7,932+5,742)) 373,7378
= 9,5922
SSC = ( 4x ( 8,8352+4,8352)) 373,7378
= 32
SSD = ( 4x (7,462+6,212)) 373,7378
= 3,125e. Menghitung the sum of squares due to the error sesuai
dengan rumus (2.23) sebagai berikut:
Error = ST Sm (SsA+sSB+Ssi) = 519,4328 373,7378 (46,3553)
= 99,3397f. Menghitung total sum of squares sesuai dengan rumus
(2.24) sebagai berikut :
ST = Se + (SsA+SsB+Ssi) = 99,3397 + 46,3553 = 145,695g.
Menghitung Mean sum of squares sesuai dengan rumus (2.25) sebagai
berikut :
Contoh perhitungan untuk faktor A adalah sebagai berikut :
= = 1,6381h. Menghitung F-ratio sesuai dengan rumus (2.26)
sebagai berikut :
Untuk mencari nilai F sesuai dengan rumus (2.27) sebagai berikut
:
= = 0,08244i. Menghitung pooled sesuai dengan rumus (2.28)
sebagai berikut :
Untuk mencari nilai P sesuai dengan rumus (2.28) sebagai berikut
:
= -12,5123j. Menghitung percent confidence sesuai dengan rumus
(2.29) sebagai berikut :
% Confidence = ( 1 Fdist ( F, v, v(error pooled) )) x 100
Untuk mencari nilai P sesuai dengan rumus (2.28) sebagai berikut
:
% Confidence = ( 1 0,785536 ) x 100 = 21,45Tabel 4.8. Analysis
of variance untuk mean kekuatan lekatSourceSSvVFP% Confidence
A1,638111,63810,082449-12,512321,45
B9,592219,59220,482798-7,0529148,19
C321321,6106358,32702673,97
D3,12513,1250,157289-11,491829,20
Error99,3397519,86794122,73
ST145,695916,18833100
Error Pooled99,3397519,86794
Berdasarkan tabel analysis of variance (mean), diketahui bahwa
semua faktor tidak berpengaruh signifikan terhadap nilai kekuatan
lekat stainless steel pada baja AISI 4140. Hal ini dapat dilihat
dari perbandingan antara nilai F-ratio , jika nilai F-ratio lebih
besar dari nilai pooled nya maka faktor tersebut berpengaruh secara
signifikan terhadap variabel respon. Selanjutnya dilakukan pooling
up terhadap faktor faktor yang memiliki nilai P terkecil dan juga
yang memiliki F hitung lebih kecil dari f tabel pada tingkat
kepercayaan 95%, dari anova di atas yang dapat dipooling up adalah
faktor A.Pada penelitian ini dilihat dari tabel diatas nilai Error
mencapai 99,3397 dan nilai V nya mencapai 19,86794 yang seharus nya
nilai error dibawah 50 dan nilai V nya dibawah 15,sehingga Pooled
up of insignificant factors tidak bisa dilakukan untuk mencari
faktor paling berpengaruh dan faktor yang kurang berpengaruh
terhadap eksperimen.Setelah analisa pada kekuatan lekat maka
dilanjutkan dengan analisa kekerasan lapisan stainless steel PMET
730 , pengujian kekerasan lapisan stainless steel 730 Thermal arc
spray double wire pada baja AISI 4140 menggunakan makro Vickers.
Pengujian ini dilakukan dilakukan di PT.Krakatau Steel Divisi
Quality control Seksi Lab. Metalurgi BLD pada tanggal 03 - 05
September 2013. Untuk pemasangan sampel harus presisi untuk
memastikan pengujiaan dilakukan dengan benar dan meminimalisir
kesalahan hasil dalam pengujian.
Data yang diperoleh dari pelaksanaan pengujian pada spesimen
Baja AISI 4140 yang telah dilapisi Stainless steel 316 dapat
dilihat pada tabel 5.2. Angka yang tercantum merupakan nilai
kekerasan stainles steel 316 PMET 730 hasil pengujian menggunakan
Macro Vickers testing. Hasil selengkapnya yang diperoleh dari
pelaksanaan pengujian kekerasan pada baja AISI 4140 hasil proses
coating thermal arc spray double wire adalah sebagai berikut :
Tabel 4.9. Nilai Level Faktor
Tabel 4.10. Hasil Pengujian Kekerasan macrovickers.
No.Faktor KendaliNilai Kekerasan (VHN)
Tekanan
(bar)Jarak
(mm)Arus
(A)Grinding(Mesh)12
1620010080322325323,5
262001501000325330327,5
363001001000357357357
4630015080346354350
5820010080342348345
682001501000346351348,5
783001001000351348349,5
8830015080357348352,5
Sampel tanpa pelapisan SS 316 Thermal arc spray 313313313
4.3 Perhitungan Hasil Eksperimen Untuk Uji KekerasanPerhitungan
terhadap hasil eksperimen sesuai dengan karakteristik mutu yang
diamati adalah sebagai berikut :4.3.1 Perhitungan Signal to Noise
Ratio (SNR) Hasil Uji KekerasanA. Perhitungan SNR KekerasanTaguchi
menggunakan perhitungan signal to noise ratio untuk mencari
faktor-faktor yang memiliki kontribusi pada pengurangan variansi
suatu karakteristik kualitas (variabel respon). Karakteristik
kualitas yang digunakan dalam penelitian ini adalah nilai
kekerasan, dimana semakin tinggi nilainya semakin baik, sehingga
SNR yang digunakan adalah larger the better.
Langkah-langkah perhitungan SNR sebagai berikut:
Contoh perhitungan untuk SNR eksperimen nomor 1
Perhitungan SNR untuk eksperimen yang lain sama seperti contoh
perhitungan eksperimen nomor 1 di atas, Hasil perhitungan
selengkapnya dapat dilihat dalam tabel 4.11. berikut :Tabel 4.11.
Signal to Noise Ratio (SNR) KekerasanEksperimen
No.Nilai kekerasan
SNR
12
1322325323,550,1972
2325330327,550,3034
335735735751,0533
434635435050,8796
534234834550,7553
6346351348,550,8433
7351348349,550,8687
8357348352,550,9410
Dari data di atas kemudian dianalisa menggunakan perhitungan
efek tiap faktor dari SNR.B. Perhitungan Efek Tiap Faktor SNR Hasil
Uji KekerasanPerhitungan efek untuk tiap faktor dilakukan dengan
membuat response tabel menggunakan rumus seperti pada persamaan
(2.19). Hasil selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.12. Sebagai
berikut :Tabel 4.12. Response table untuk SNR KekerasanABCD
Level 150,608350,524850,718650,6932
Level 250,852150,935650,741850,7671
Difference0,24380,41080,02320,0739
Ranking2143
OptimumA2B2C2D2
Contoh perhitungan :
Perhitungan faktor A level 1:
Difference = Rata-rata respon terbesar Rata-rata respon
terkecil
Contoh perhitungan difference untuk faktor A = 50,8521-
50,6083
= 0,2438C. Grafik Efek Tiap Faktor SNR Terhadap Kekerasan
Lapisan
Gambar 4.10. Grafik Efek SNR Untuk Faktor A (Tekanan)Dari gambar
4.10 didapat grafik efek SNR untuk faktor kendali tekanan
penyemprotan. Faktor kendali tekanan penyemprotan memberikan
kontribusi positif difference 0,2438 dari level 1 dan 2. Laju
tekanan berpengaruh pada kerapatan partikel lapisan. Laju tekanan
yang terlalu rendah akan menyebabkan partikel cair tidak cukup
rapat, sehingga peluang terbentuknya porositas meningkat yang
mengakibatkan kekerasan berkurang. Laju tekanan yang tinggi
mengakibatkan kerapatan partikel meningkat, sehingga meminimalisir
terjadinya porositas dan dapat meningkatkan kekerasan lapisan.
Gambar 4.11. Grafik Efek SNR Untuk Faktor B (Jarak)Dari gambar
4.11 didapat grafik efek SNR untuk faktor kendali jarak
penyemprotan. Faktor kendali jarak penyemprotan memberikan
kontribusi dominan dengan positif difference 0,4108 dari level 1
dan 2. Dengan meningkatnya jarak penyemprotan, kekerasan lapisan
meningkat. Hal ini disebabkan terjadinya pendinginan cepat antar
partikel menuju substrat dengan adanya peningkatan jarak semprot.
Pendinginan cepat dalam lapisan, mengakibatkan peningkatan
kekerasan lapisan.
Gambar 4.12. Grafik Efek SNR Untuk Faktor C (Arus)Dari gambar
4.12 didapat grafik efek SNR untuk faktor kendali arus. Faktor
kendali arus memberikan kontribusi positif difference 0,0232 dari
level 1 dan 2. Jika besaran arus meningkat, kalor bertambah dan
terjadi kenaikan suhu. Bila suhu mencapai titik lebur suatu benda,
maka benda akan beruba wujud dari padat menjadi cair. Akibatnya
permukaan logam yang mencair semakin luas dan kecepatan pendinginan
meningkat mengakibatkan partikel cair dengan cepat mengeras
membentuk lapisan. Suhu yang meningkat memberikan peluang
terjadinya oxcide, banyaknya oxcide meningkatkan nilai kekerasan
lapisan.
Gambar 4.13. Grafik Efek SNR Untuk Faktor D (kekasaran
permukaan)Dari gambar 4.13 didapat grafik efek SNR untuk faktor
kendali kekasaran permukaan substrat hasil grinding. Faktor kendali
kekasaran permukaan memberikan kontribusi positif difference 0,0739
dari level 1 dan 2. Berdasarkan grafik dapat disimpulkan bahwa
lapisan permukaan dapat meningkatkan kekerasan raw material,
kekasaran permukaan dapat mengakibatkan nilai kekerasan menurun.
Hal ini disebabkan oleh semakin kasar raw material maka semakin
besar nilai porositasnya, sehingga dapat menurunkan nilai
kekerasannya. 4.3.2 Perhitungan Mean Hasil Uji Kekerasan A.
Perhitungan Mean Kekerasan Taguchi menggunakan analysis of means
untuk mencari faktor-faktor yang
mempengaruhi nilai rata-rata respon. Analysis of means merupakan
metode yang digunakan untuk mencari setting level optimal yang
dapat meminimalkan penyimpangan nilai rata-rata. Langkah-langkah
dalam perhitungan analisis variansi (mean), yaitu:
Untuk menghitung mean maka dilakukan terlebih dahulu perhitungan
mean dari masing-masing eksperimen. Sebagai contoh perhitungan mean
dari eksperimen nomor 1 dengan menggunakan persamaan (2.18), yaitu
:
Perhitungan rata-rata untuk eksperimen yang lain sama seperti
contoh perhitungan eksperimen nomor 1 di atas, hasil perhitungan
selengkapnya dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 4.13. Mean (rata-rata) KekerasanB. Perhitungan Efek Tiap
Faktor Mean Untuk Hasil Uji KekerasanPerhitungan efek untuk tiap
faktor dilakukan dengan membuat response table menggunakan rumus
seperti pada persamaan (2.19). Hasil selengkapnya dapat dilihat
pada tabel 4.14 Sebagai berikut :Tabel 4.14. Response tabel untuk
Mean kekerasanABCD
Level 1339,5336,125343,5342,75
Level 2348,875352,25344,625345,625
Difference9,37516,1251,1252,875
Ranking2143
OptimumA2B2C2D2
Contoh perhitungan :
Perhitungan faktor A level 1:
Difference = Rata-rata respon terbesar Rata-rata respon
terkecil
Contoh perhitungan difference untuk faktor A = 348,875 339,5 =
9,375C. Grafik Efek Tiap Faktor Mean Terhadap Kekerasan Lapisan
Gambar 4.14. Grafik Efek Mean Untuk Faktor A (Tekanan)Dari
gambar 4.14 didapat grafik efek Mean untuk faktor kendali tekanan
penyemprotan. Faktor kendali dari tekanan penyemprotan memberikan
kontribusi difference 9,375 dari level 1 dan 2. Laju tekanan
berpengaruh pada kerapatan partikel lapisan. Laju tekanan yang
terlalu rendah akan menyebabkan partikel cair tidak cukup rapat,
sehingga peluang terbentuknya porositas meningkat yang
mengakibatkan kekerasan berkurang. Laju tekanan yang tinggi
mengakibatkan kerapatan partikel meningkat, sehingga meminimalisir
terjadinya porositas dan dapat meningkatkan kekerasan lapisan.
Gambar .4.15. Grafik Efek Mean Untuk Faktor B (Jarak)Dari gambar
4.15 didapat grafik efek Mean untuk faktor kendali jarak
penyemprotan memberikan kontribusi dominan dengan difference 16,125
dari level 1 dan 2. Dengan meningkatnya jarak penyemprotan,
kekerasan lapisan meningkat. Hal ini disebabkan terjadinya
pendinginan cepat antar partikel menuju substrat dengan adanya
peningkatan jarak semprot. Pendinginan cepat dalam lapisan,
mengakibatkan peningkatan kekerasan lapisan.
Gambar 4.16. Grafik Efek Mean Untuk Faktor C (Arus)Dari gambar
4.16 didapat grafik efek Mean untuk faktor kendali arus. Faktor
kendali arus memberikan kontribusi positif difference 1,125 dari
level 1 dan 2. Jika besaran arus meningkat, kalor bertambah dan
terjadi kenaikan suhu. Bila suhu mencapai titik lebur suatu benda,
maka benda akan beruba wujud dari padat menjadi cair. Akibatnya
permukaan logam yang mencair semakin luas dan kecepatan pendinginan
meningkat mengakibatkan partikel cair dengan cepat mengeras
membentuk lapisan. Suhu yang meningkat memberikan peluang
terjadinya oxcide, banyaknya oxcide meningkatkan nilai kekerasan
lapisan.
Gambar 4.17. Grafik Efek Mean Untuk Faktor D (Kekasaran
permukaan)Dari gambar 4.17 didapat grafik efek Mean untuk kekasaran
permukaan substrat hasil grinding. Faktor kendali kekasaran
permukaan memberikan kontribusi positif difference 2,875 dari level
1 dan 2. Berdasarkan grafik dapat disimpulkan bahwa lapisan
permukaan dapat meningkatkan kekerasan raw material, kekasaran
permukaan dapat mengakibatkan nilai kekerasan menurun. Hal ini
disebabkan oleh semakin kasar raw material maka semakin besar nilai
porositasnya, sehingga dapat menurunkan nilai kekerasannya.4.3.3
Perhitungan Analysis of Variance (ANOVA) Hasil Uji
KekerasanPerhitungan ANOVA dilakukan dengan menggunakan rumus-rumus
yang terdapat pada bab II. Sebagai contoh perhitungan
langkah-langkahnya dapat dilihat seperti dibawah ini :
a. Menghitung rata-rata total seluruh eksperimen (overall
experimental average) sesuai dengan rumus (2.18), yaitu:
b. Menghitung total sum of squares sesuai dengan rumus (2.20)
sebagai berikut:
323,52+327,52+3572+3502+3452+348,52+349,52+352,52
= 948741,25c. Menghitung sum of squares due to the mean sesuai
dengan rumus (2.21) sebagai berikut:
= 8 x (344,1875)2 = 947720,2813d. Menghitung sum of squares due
to factors sesuai dengan rumus (2.22) sebagai berikut:
Contoh perhitungan untuk faktor A adalah sebagai berikut :
SSA = (4 x (339,52+348,8752)) 947720,2813 = 175,7812
SSB = (4 x ( 336,1252+352,252)) 947720,2813
= 520,0312
SSC = ( 4x ( 343,52+344,6252)) 947720,2813
= - 685,7188
SSD = ( 4x (342,752+345,6252)) 947720,2813
= 16,5312e. Menghitung the sum of squares due to the error
sesuai dengan rumus (2.23) sebagai berikut:
Error = ST Sm (SsA+sSB+Ssi) = 948741,25 947720,2813
(26,6248)
= 994,3439f. Menghitung total sum of squares sesuai dengan rumus
(2.24) sebagai berikut :
ST = Se + (SsA+SsB+Ssi) = 994,3439 + 26,6248
= 1020,9687g. Menghitung Mean sum of squares sesuai dengan rumus
(2.25) sebagai berikut :
Contoh perhitungan untuk faktor A adalah sebagai berikut :
= = 175,7812h. Menghitung F-ratio sesuai dengan rumus (2.26)
sebagai berikut :
Untuk mencari nilai F sesuai dengan rumus (2.27) sebagai berikut
:
= = 0,883905i. Menghitung pooled sesuai dengan rumus (2.28)
sebagai berikut :
Untuk mencari nilai P sesuai dengan rumus (2.28) sebagai berikut
:
= -2,32189j. Menghitung percent confidence sesuai dengan rumus
(2.29) sebagai berikut :
% Confidence = ( 1 Fdist ( F, v, v(error pooled) )) x 100
Untuk mencari nilai P sesuai dengan rumus (2.28) sebagai berikut
:
% Confidence = ( 1 0,390299 ) x 100 = 60,97Tabel 4.15. Analysis
of variance untuk mean kekerasanSourceSSvVFP% Confidence
A175,78121175,78120,883905-2,3218960,97
B520,03121520,03122,61494632,2989383,32
C-685,71881-685,719-3,4481-88,9619
D16,5312116,53120,083126-18,337521,53
Error994,34395198,8688
ST1020,96879113,441
Error Pooled994,34395198,8688
Berdasarkan tabel analysis of variance (mean), diketahui bahwa
semua faktor berpengaruh terhadap nilai kekerasan stainless steel
pada baja AISI 4140. Hal ini dapat dilihat dari perbandingan antara
nilai F-ratio , jika nilai F-ratio lebih besar dari nilai pooled
nya maka faktor tersebut berpengaruh secara signifikan terhadap
variabel respon. Selanjutnya dilakukan pooling up terhadap faktor
faktor yang memiliki nilai P terkecil dan juga yang memiliki F
hitung lebih kecil dari f tabel pada tingkat kepercayaan 95%, dari
anova di atas yang dapat dipooling up adalah faktor C.Pada
penelitian ini dilihat dari tabel diatas nilai Error mencapai
994,3439 dan nilai V nya mencapai 198,8688 yang seharus nya nilai
error dibawah 50 dan nilai V nya dibawah 15,sehingga Pooled up of
insignificant factors tidak bisa dilakukan untuk mencari faktor
paling berpengaruh dan faktor yang kurang berpengaruh terhadap
eksperimen.
4.4 Analisis Terhadap Eksperimen Taguchi
Eksperimen Taguchi dilakukan dengan desain orthogonal array yang
telah didesain oleh Taguchi. Eksperimen Taguchi dilakukan untuk
mengurangi jumlah percobaan yang dilakukan dibandingkan jika
menggunakan desain full factorial. Orthogonal array memiliki tata
letak eksperimen yang mampu melakukan evaluasi beberapa faktor
secara bersamaan dengan jumlah percobaan yang minimum.
Keterbatasaan sumber daya menjadi alasan utama dipilihnya desain
orthogonal array ini. Keterbatasaan ini terutama dalam hal biaya
dan waktu untuk eksperimen.4.4.1 Analisa untuk SNR
Dalam menentukan level-level yang paling berkontribusi dari
masing-masing faktor tersebut dapat dilihat dari grafik efek SNR
atau pada tabel 4.5, dimana faktor-faktor yang berpengaruh terhadap
kekuatan lekat lapian stainless steel PMET 730 sebagai berikut:
Faktor A (tekanan) adalah A1 sebesar 6 bar,faktor B (jarak) adalah
B1 sebesar 200 mm faktor C (arus) adalah C1 sebesar 100 A dan untuk
faktor D (Kekasaran permukaam) adalah D2 grit 1000 mesh. Diantara
faktor yang lain, faktor C1 yang berpengaruh signifikan.dari grafik
efek SNR atau pada tabel 5,4 dimana faktor-faktor yang berpengaruh
terhadap kekerasan lapian stainless steel PMET 730 sebagai berikut:
Faktor A (tekanan) adalah A2 sebesar 8 bar,faktor B (jarak) adalah
B2 sebesar 300 mm faktor C (arus) adalah C2 sebesar 150 A dan untuk
faktor D (Kekasaran permukaan subtrat hasil grinding) adalah D2
grit 1000 mesh. Diantara faktor yang lain, faktor B2 yang
berpengaruh signifikan.4.4.2 Analisa untuk Mean
Untuk menentukan level-level yang paling optimal dari
masing-masing faktor tersebut dapat dilihat dari grafik efek mean
atau pada tabel 4.7 yang memberikan hasil sama seperti pada
perhitungan SNR, dimana faktor-faktor yang berpengaruh secara
signifikan terhadap kekuatan lekat lapisan stainless steel PMET 730
sebagai berikut: Faktor A (tekanan) adalah A1 sebesar 6 bar, faktor
B (jarak) adalah B1 200 mm, faktor C (arus) adalah C1 sebesar 100 A
dan untuk faktor D (kekasaran permukaan substrat hasil grinding)
adalah D1 grit 80 mesh.Dari grafik efek mean atau pada tabel 5.6
yang memberikan hasil sama seperti pada perhitungan SNR, dimana
faktor-faktor yang berpengaruh kekerasan pada lapisan stainless
steel PMET 730 sebagai berikut: Faktor A (tekanan) adalah A2
sebesar 8 bar, faktor B (jarak) adalah B2 300 mm, faktor C (arus)
adalah C2 sebesar 150 A dan untuk faktor D (kekasaran permukaan)
adalah D2 grit 1000 mesh.4.4.3 Analisa untuk ANOVA
Dari hasil perhitungan ANOVA untuk mean pada tabel 4.7 maka 4
faktor kurang mempunyai kontribusi secara signifikan terhadap
kekuatan lekat lapisan ,karena tidak ada setting faktor shot
blasting sehingga faktor A (tekanan), B (jarak), dan D (kekasaran
permukaan) kurang berpengaruh, tapi pada faktor C (arus) sebesar
73, 73,97% memberikan kontribusi signifikan dibanding faktor yang
lain. Sedangkan ANOVA untuk mean pada tabel 5.6 yang mempunyai
kontribusi secara signifikan terhadap kekerasan lapisan stainless
steel 316 adalah faktor B (jarak) sebesar 83,32%.83
_1447803436.unknown
_1448215669.unknown
_1448219613.unknown
_1448224608.unknown
_1451828279.unknown
_1454750782.unknown
_1448224789.unknown
_1448224817.unknown
_1448224632.unknown
_1448224511.unknown
_1448224538.unknown
_1448219714.unknown
_1448218313.unknown
_1448218659.unknown
_1448216924.unknown
_1447808049.unknown
_1447808539.unknown
_1447808671.unknown
_1447808251.unknown
_1447803491.unknown
_1447807777.unknown
_1447703183.unknown
_1447712852.unknown
_1447712942.unknown
_1447803364.unknown
_1447707337.unknown
_1379835432.unknown
_1379835437.unknown
_1379835439.unknown
_1379835440.unknown
_1379835438.unknown
_1379835434.unknown
_1379835427.unknown