ANALISIS NILAI KEKERASAN DAN KUAT TEKAN MATERIAL …€¦ · ANALISIS NILAI KEKERASAN DAN KUAT TEKAN MATERIAL IMPLAN HIP JOINT AISI 316L SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

i

ANALISIS NILAI KEKERASAN DAN KUAT TEKAN

MATERIAL IMPLAN HIP JOINT AISI 316L

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

MOHAMAD YUSUF HADRION

NIM: I0414033

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2020


ii


iii

PERNYATAAN INTEGRITAS PENULIS

Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya dalam skripsi ini tidak

terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu

perguruan tinggi dan sepengetahuan saya juga terdapat karya atau pendapat yang pernah

ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali tertulis diacu dalam naskah ini dan

disebutkan dalam daftar pustaka. Jika terdapat hal-hal yang tidak sesuai dengan ini, maka

saya bersedia dikenai sanksi sesuai dengan peraturan yang berlaku.

Surakarta, Desember 2019

Mohamad Yusuf Hadrion


iv


v

HALAMAN PERSEMBAHAN

Segala puji syukur kehadiran Allah SWT, penulis mempersembahkan tulisan ini

kepada :

1. Allah SWT yang maha kuasa yang selalu melancarkan jalan dari awal hingga

skripsi ini selesai.

2. Kedua orang tuaku, kakak-kakakku, dan seluruh keluarga besar yang telah

mendampingi dan selalu memberi dukungan dalam perjalan menempuh

skripsi.

3. Bapak Dr. JOKO TRIYONO, S.T., M.T. dan Bapak Dr. EKO SUROJO, ST.,

MT.

4. Inno Vania Angela yang telah menemani saya dalam penulisan dan pengujian

skripsi.

5. Teman-teman seperjuangan, Pandu, Ferly, Agung, dan Adam.

6. Teman-teman MEXIV 2014 yang saya sayangi dan banggakan.

7. Kost Untung dan Kontrakan KBL yang telah membantu saya dalam perjalanan

kuliah dan skripsi.

8. Seluruh dosen, karyawan, dan mahasiswa Teknik Mesin UNS.

9. Semua pembaca skripsi ini.


vi

MOTTO

There is no elevator to success

You have to take the stairs.


vii

ANALYSIS OF HARDNESS AND COMPRESSIVE STRENGTH HIP

JOINT IMPLANT MATERIALS AISI 316L


Departement of Mechanical Engineering - Sebelas Maret University-Surakarta

Indonesia

Email: [email protected]

Abstract

Hip joint is one of the largest joint in the body that supports about 3/8 of the

total body weight. These joints are susceptible to damage due to accidents; wear, tearing

of cartilage, osteoarthritis, infection, and bone degeneration. Hip joint replacement

procedures should have done with a total hip replacement. The purpose of this research

is to design hip joint prosthetic, obtain the results of an analysis of the chemical

composition and mechanical properties of AISI 316L applied to the artificial hip joint.

The research results show that the highest hardness value was obtained in experiment 5

i.e. 231 HVN, while the highest compressive strength value was achieved on experiment

1 i.e. 230 Mpa. They prove that AISI 316L material has a safe chemical composition and

safe mechanical characteristics to apply as artificial hip joint material.

Keywords: AISI 316L, Casting, Artificial Hip Joints, Mechanical Testing.

mailto:[email protected]


viii

ANALISIS NILAI KEKERASAN DAN KUAT TEKAN

MATERIAL IMPLAN HIP JOINT AISI 316L


Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta,

Indonesia

Email: [email protected]

Abstrak

Sendi pinggul atau (hip joint) merupakan salah satu sendi terbesar dalam tubuh

yang mendukung sekitar 3/8 dari total berat badan. Persendian ini rentan mengalami

kerusakan akibat terjadinya kecelakaan, keausan, robeknya kartilago, osteoarthritis,

infeksi, dan degenarasi tulang. Prosedur penggantian sendi pinggul dapat dilakukan

dengan total hip replacement. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang hip joint

prosthetic, mendapatkan hasil analisa komposisi kimia dan sifat mekanik material AISI

316L yang diaplikasikan pada sendi panggul tiruan. Hasil penelitian diperoleh nilai

kekerasan tertinggi pada percobaan 5 sebesar 231 HVN, sedangkan nilai kuat tekan

tertinggi didapatkan pada percobaan 1 sebesar 230 MPa. Hasil penelitian yang dihasilkan

membuktikan bahwa material AISI 316L memiliki komposisi kimia dan sifat mekanik

yang baik untuk diaplikasikan sebagai material sendi panggul tiruan.

Kata kunci: AISI 316L, Pengecoran, Sendi Panggul Tiruan, Pengujian Mekanik.

mailto:[email protected]


ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat dan karunia-

Nyalah, penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan judul ANALISIS NILAI

KEKERASAN DAN KUAT TEKAN MATERIAL IMPLAN HIP JOINT AISI 316L.

Skripsi ini disusun untuk melengkapi salah satu mata kuliah dan sebagai syarat untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

Dalam menyusun skripsi ini penulis banyak memperoleh bantuan dari berbagai pihak.

Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada

:

1. Allah SWT, karena dengan rahmat serta hidayah-Nya penulis dapat melaksanakan skripsi

dengan baik dan lancar.

2. Kedua Orang tua dan keluarga besar yang selalu memberikan dukungan motivasi baik

moral maupun material kepada penulis.

3. Bapak Dr. Eko Surojo, S.T., selaku kepala program studi Teknik Mesin dan dosen

pembimbing II yang turut serta memberikan arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan

skripsi ini.

4. Bapak Prof. Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing akademik.

5. Bapak Dr. Joko Triyono, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing I yang senantiasa

memberikan nasehat, arahan, dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini.

6. Bapak Dr. Nurul Muhayat S.T., M.T., selaku koordinator TA yang telah membantu

kelancaran dalam menyelesaikan skripsi ini.

7. Bapak serta Ibu dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta yang turut serta mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S1.

8. Maruto, Sebagai laboran laboratorium material Teknik Mesin FT UNS.

9. Inno, Pandu, Ferly, dan Adam yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini.


x

10. Teman- teman mahasiswa Teknik Mesin 2014 yang telah banyak membantu dan

memberi dorongan moril, fasilitas serta motivasi sehingga terselesainya penulisan skripsi

ini.

11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu selama

penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi masih terdapat kekurangan, untuk

itu penulis memohon maaf dan mengharapkan saran serta kritik yang bisa membangun

sehingga dapat membuat skripsi ini menjadi lebih baik lagi.

Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan berguna bagi kita

semua dari penulis khususnya.

Surakarta, Desember 2019

Penulis


11

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ..................................................................................................... i

HALAMAN SURAT PENUGASAN TUGAS AKHIR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii

PERNYATAAN INTEGRITAS PENULIS ............................................................ iii

HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................................. v

KATA PENGANTAR ................................................................................................ ix

DAFTAR ISI ............................................................................................ xi

DAFTAR TABEL.................................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................xiv

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................. xv

BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ............................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah....................................................................................... 3

1.4 Tujuan Penelitian...................................................................................... 4

1.5 Manfaat Penelitian.................................................................................... 4

1.6 Sistematika Penulisan .................................................................. 4

BAB II DASAR TEORI........................................................................................... 6

2.1 Tinjauan Pustaka .................................................................................................................. 6

2.2 Dasar Teori ............................................................................................... 7

2.2.1 Patofisiologi Fraktur Hip ............................................................... 7

2.2.2 Faktor Risiko Fraktur Hip .............................................................. 7

2.2.3 Penggantian Sendi Panggul ........................................................... 9

2.2.4 Sambungan Tulang Pinggul (hip joint) ........................................... 10

2.2.5 Komponen Tulang Pinggul Buatan (artificial hip joint) ................. 11

2.3 Kekerasan Material ................................................................................... 12

2.3.1 Uji Kekerasan Vickers (HVN) ........................................................ 13

2.3.2 Kekuatan Tekan .............................................................................. 14

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .............................................................. 16

3.1 Diagram Alir.............................................................................................. 17

3.2 Tempat Penelitian ....................................................................... 17


xii

3.3 Alat dan Bahan .......................................................................................... 17

3.3.1 Alat .................................................................................................. 17

3.3.2 Bahan .................................................................................... 17

3.4 Prosedur Penelitian.................................................................................... 17

3.4.1 Persiapan ............................................................................................................... 17

3.5 Tahap Pengujian ................................................................................. 19

3.6 Tahap Analisa............................................................................................ 21

3.7 Perencanaan penelitian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................. 22

4.1 Proses Manufaktur Hip Joint ..................................................................... 22

4.2 Hasil Pengujian Komposisi Pada AISI 316L ........................................... 24

4.3 Hasil Pengujian Kekerasan (Vickers Hardness Tester) ...................................... 25

4.5 Hasil Pengujian Kuat Tekan ( Universal Testing Machine)...................... 28

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 31

5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 31

5.2 Saran .......................................................................................................... 32

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 33

LAMPIRAN ......................................................................................... 35


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil Uji Komposisi Material AISI 316L ................................................24

Tabel 4.2 Hasil Uji Kekerasan AISI 316L................................................................25

Tabel 4.3 Hasil Uji Kuat Tekan AISI 316L..............................................................28


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sendi panggul normal dan sendi panggul terindikasi arthritis ............... 6

Gambar 2.2 Hip joint normal .................................................................................... 10

Gambar 2.3 Hip joint prosthesis .................................................................................... 11

Gambar 2.4 Femoral stem ......................................................................................... 12

Gambar 2.5 Ilustrasi pengukuran vickers dan dimensi lekukan ............................... 14

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .......................................................................................... 15

Gambar 3.2 Hip joint AISI 316L .............................................................................. 18

Gambar 3.3 Spesimen uji tekan ................................................................................ 17

Gambar 3.4 Spesimen uji kekerasan ......................................................................... 19

Gambar 3.5 Mesin Uji Komposisi Kimia (Spektrometer WAS) ....................................... 19

Gambar 3.6 Hardness Vickers Number (HVN) ........................................................ 20

Gambar 3.7 Universal Testing Machine ................................................................... 20

Gambar 4.1 Proses pembuatan femoral head dan stem ............................................. 22

Gambar 4.2 Hip joint sebelum proses finishing ....................................................... 23

Gambar 4.3 Grafik perbedaan kekerasan AISI 316L dengan SS 304, Cr coated

SS, dan Tulang manusia [18] ............................................................... 27

Gambar 4.4 Grafik perbedaan kuat tekan AISI 316L dengan SS 304, Cr coated

SS 304, dan Tulang manusia ................................................................ 29


xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Laporan Pengujian Komposisi Kimia .................................................... 36

Lampiran 2 Nilai kuat tekan .............................................................................. 38

Lampiran 3 Grafik uji kuat tekan ....................................................................... 39

Lampiran 4 Nilai kekerasan Cr coated SS 304 ................................................... 50


16

Documents

ANALISIS NILAI KEKERASAN DAN KUAT TEKAN MATERIAL …€¦ · ANALISIS NILAI KEKERASAN DAN KUAT TEKAN MATERIAL IMPLAN HIP JOINT AISI 316L SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat