PENGARUH VARIASI DURASI SHOT PEENING TERHADAP FATIGUE CORROSION DALAM MEDIA INFUS 0,9 PERSEN NaCl PADA MATERIAL IMPLANT STAINLESS STEEL 304

TRIO NUR WIBOWO, Dr. Priyo Tri Iswanto., S.T., M.Eng.

2017 | Tesis | S2 Teknik Mesin

INTISARI Stainless steel 304 merupakan material yang sering digunakan pada keperluan medis yaitu sebagai bahan plat penyambung tulang. Stainless steel 304 harus mempunyai ketahanan korosi yang tinggi dan mampu menahan beban dinamis yang berulang-ulang. Banyak terjadi kegagalan prematur pada plat penyambung tulang, dimana retak fatik dan korosi adalah penyebab utama kegagalan struktur plat penyambung tulang. Sifat fisik dan mekanik pada stainless steel 304 perlu ditingkatkan agar bisa memiliki masa pakai yang lebih lama. Surface treatment shot peening dipilih untuk dapat meningkatkan kemampuan sifat fisik dan mekanik dengan biaya proses yang efisien. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari dan mengetahui pengaruh variasi waktu shot peening terhadap kekerasan, kekasaran, dan struktur mikro serta laju rambat retak fatik dan laju korosi dalam media infus 0,9 % NaCl pada stainless steel 304. Variasi waktu yang digunakan pada proses shot peening adalah 5, 10, 20, 30, dan 40 menit dengan menggunakan bola baja berdiameter 0,6 mili meter dan tekanan kerja dijaga konstan pada 7 kg/cm2 dengan diameter nozzle 5 mm, dan jarak tembak antara nozzle dengan permukaan spesimen sejauh 10 cm. Hasil penelitian menunjukkan, proses shot peening dapat mengubah struktur mikro pada lapisan permukaan material, serta meningkatkan nilai kekerasan permukaan stainless steel 304 dari 208,45 kgf/mm2 untuk raw material menjadi 416,84 kgf/mm2 untuk spesimen shot peening 40. Nilai kekasaran permukaan meningkat drastis dari 0,01 µm untuk raw material naik menjadi 1,38 µm untuk spesimen shot peening 5 dan selanjut menurun secara perlahan sampai 1,058 µm untuk spesimen shot peening 40. Hasil penelitian juga menunjukkan terjadi penurunan laju korosi dari 0,1239 mpy untuk raw material menjadi 0,0011 mpy untuk spesimen shot peening 40 dengan metode pengujian polarisasi resistan. Sementara hasil uji fatik menunjukkan terjadi peningkatan laju rambat retak fatik dimana nilai konstanta Paris raw material pada media infus 0,9 % NaCl sebesar C = 8 x 10-09 dan n = 2,8475, dan spesimen SP 40 C = 6 x 10-09 dan n = 3,3966. Kata kunci: Stainless steel 304, shot peening, kekerasan, kekasaran, struktur mikro, laju korosi, konstanta Paris.

ABSTRACT Stainless steel 304 is a material that is often used in medical purposes as a bone plate material. Stainless steel 304 must have high corrosion resistance and be able to withstand repetitive dynamic loads. Many premature failures occur in bone plates, where fatigue and corrosion cracks are the main cause of bone plate plate failure. The physical and mechanical properties of 304 stainless steel need to be improved in order to have longer lifetime. Surface treatment shot peening is chosen to improve the ability of physical and mechanical properties with efficient process cost. This research aims to study and know the effect of shooting peering time variation on hardness, roughness, and micro structure and the rate of fatigue cracking and corrosion rate in infusion media 0.9% NaCl on 304 stainless steel. The time variations used in the shot peening process are 5, 10, 20, 30, and 40 minutes using a 0.6 milli-meter steel ball and the working pressure is kept constant at 7 kg / cm2 with a nozzle diameter of 5 mm, and the firing range between nozzle with specimen surface as far as 10 cm. The results show that the peening shot process can change the micro structure of the surface layer of the material, and increase the hardness of 304 stainless steel surface from 208.45 kgf / mm2 to raw material to 416.84 kgf / mm2 for 40 peer shot specimens. Surface roughness value Increased dramatically from 0.01 μm for raw material up to 1.38 μm for 5 peper shot specimens and subsequently decreased slowly to 1.058 μm for 40 peer shot specimens. The results also showed a decrease in corrosion rate from 0.1239 mpy to raw Material to 0.0011 mpy for 40 peper shot specimen with resistance polarization testing method. While the fatigue test results showed an increase in the rate of fatigue crack where the value of Paris raw material constants on infusion media 0.9% NaCl of C = 8 x 10-09 and n = 2.8475, and specimens SP 40 C = 6 x 10- 09 and n = 3.3966. Keywords: Stainless steel 304, shot peening, hardness, roughness, micro structure, corrosion rate, Paris constant.

Kata Kunci : Kata kunci, Stainless steel 304, shot peening, kekerasan, kekasaran, struktur mikro, laju korosi, konstanta Paris.