Pros
e
ding
KKonferensi
Nasionnal
Engineering
PePerhoelan
IX
- 201
8
ISSN 2338 – 414X
Nomor 1/Volume 5/Juli 2018
KONFERENSI NASIONAL
ENGINEERING PERHOTELAN IX
“
Teknologi Hijau Pendukung Industri Pariwisata
Berkelanjutan"
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik, Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362
Telp./Fax. : +62 361 703321
https://mesin.unud.ac.id
ISSN 2338 - 414X
Progrm Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas
Udayana
PROSEDING
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
i
DAFTAR ISI
ii
NARASUMBER
iii
Implementasi Sistem Kontrol Fuzzy pada Robot Lengan Exoskeleton
1
- Wayan Reza Yuda Ade Prasetya, I Wayan Widhiada
Rancang Bangun Mesin Pengupas Kulit Ari Kelapa
6
- D N K Putra Negara, AAIA Sri Komaladewi, I P Hari Wangsa, A Sentana, R Akbar
Kajian Karakteristik Traksi Dan Kinerja Transmisi Standar Pada Kendaraan Roda
Tiga
11
- I Made Dwinda Suhartawan, I Ketut Adi Atmika, I Made Widiyarta
Analisis Kinerja Traksi Kendaraan Roda Tiga Dengan Modifikasi Progresi Geometri
Bebas
18
- Dewa Gede Eka Putra, I Ketut Adi Atmika, I Made Widiyarta
Analisis Karakteristik Traksi Dan Kinerja Transmisi Modifikasi Terbatas Pada
Kendaraan Roda Tiga
26
xviii
Pengaruh Waktu Deposisi Terhadap Jumlah Tembaga Pada Proses Electroless
Plating Multi-Walled Karbon Nanotube
33
- I DM Pancarana, Rudy Soenoko, Djarot B. Darmadi, Yudy Surya Irawan
Karakteristik Sifat Akustik Pada Green Komposit Getah Pinus Dengan Variasi Fraksi
Volume Penguat Serat Batang Pisang
38
- Kadek Dedi Astrawan
Analisis Waktu Baku Elemen Kerja pada Kelompok Kerja Pembuatan Batako Secara
Manual di PT. X
43
- I Wayan Sukania
Optimasi proses produksi dalam pengisian air mineral PT. XX
53
- IGN.Priambadi, I Putu okantara, Achmad Zaenuri
Kekuatan Tarik dan Lentur Komposit Serat Sabut Kelapa
58
- I Wayan Surata, Tjokorda Gde Tirta Nindhia dan I Gede Ryan Trisna Wirawan
Analisa Kekuatan Mekanik Pada Material Komposit Papan Partikel (Particle Board)
dari Campuran Limbah Pelepah Kelapa Sawit dengan Matriks Plastik Daur Ulang
(Polypropylene)
65
- Dody Yulianto, Dedikarni, Ekolanda Prasetiawan
Pengaruh Variasi Pluida Pendingin dan Gerak Makan Pada Proses Milling Terhadap
Kekasaran Permukaan
71
Densitas Dan Kekerasan Perunggu Dari Hasil Pengecoran Open Casting Dan Sand
Casting
76
- I Kadek Agus Herinanda
Porositas Dan Kekuatan Impact Perunggu Hasil Pengecoran Open Casting dan Sand
Casting
83
- I Gusti Ngurah Satria Wibawa, Dr. Ir. I Ketut Gede Sugita.,MT, Dr. Ir. I Gusti
Ngurah Priambadi.,MT
Kekerasan dan Struktur Mikro Sambungan Las Pada Hasil Pengelasan Gamelan Bali
88
- Werdi Pramurti, I Ketut Gede Sugita, I Gusti Ngurah Priambadi
Karakteristik Ketangguhan Impak Sambungan Las Pada Hasil Las Retakan Gamelan
Bali
93
- Dewa Gde Pratama Purnayoga, I Ketut Gede Sugita, I Gusti Ngurah Priambadi
Perlakuan Temperatur Pack Carburizing Dan Waktu Penahanan Pada Baja Poros St 42
Terhadap Umur Lelah
98
- K Suarsana, I M. Astika, D.N.K Putra Negara
Perbandingan Kekerasan Dan Struktur Mikro Pada Proses Forging Pada Pembuatan
Gamelan Bali
103
- Made Hendra Putra Sudi, I Gusti Ngurah Priambadi, I Ketut Gede Sugita
Perbandingan Densitas Dan Cacat Bilah Pada Proses Forging Pembuatan Gamelan Bali
107
- I Kadek Agus Wira Andika, I Gusti Ngurah Priambadi, I Ketut Gede Sugita
xviii
Karakteristik Ketahanan Api Komposit Polyester Berpenguat Serat Sabut Kelapa
113
- I Made Astika, I Gusti Ketut Sukadana, I Gusti Komang Dwijana
Pengaruh Waktu Deposisi Terhadap Jumlah Tembaga Pada Proses Electroless
Plating Multi-Walled Karbon Nanotube
118
- I DM Pancarana, Rudy Soenoko, Djarot B. Darmadi, Yudy Surya Irawan
Pengaruh Variasi Ketebalan Panel Green Komposit Getah Pinus Dengan Penguat Serat
Batang Pisang Terhadap Serapan Bunyi
123
- I Putu Saris Pebrianata
Karakteristik Sifat Akustik Pada Green Komposit Getah Pinus Dengan Variasi Fraksi
Volume Penguat Serat Batang Pisang
127
- I K Dedi Astrawan, C I P K Kencanawati, I K G Sugita
Pengaruh Variasi Panjang Serat Terhadap Koefisien Serap Bunyi Panel Green Komposit
Getah Pinus Dengan Penguat Serat Batang Pisang
132
- I Putu Indra Wahyu Pradana
Karakteristik Karbon Aktif Sekam Padi Dengan Naoh Untuk Mengurangi Methylene
Blue Air Limbah
138
- Bayu Dwi Jayanto
Kekerasan Baja Karbon Sedang dengan Variasi Suhu Permukaan Material
141
- Dwipayana, I Made Parwata, I Made Widiyarta
Pengaruh Konsentrasi Hcl Terhadap Karbon Aktif Sekam Padi Untuk Mengurangi
Methylene Blue
145
- Khadafi Ahmad F
Pengujian Laju Keausan Dan Temperatur Kerja Pada Kampas Rem Komposit Hibrida
148
- I Komang Triadi Sukarta, I Ketut Adi Atmika, I Dewe Gede Ary Subagia
Pengaruh Temperatur Tuang Terhadap Kekerasan dan Porositas Aluminium Paduan
152
- Ma’ruf, Rudy Soenoko, Wahyono Suprapto, Achmad As’ad Sonief
Disain dan Perancangan Material Komposit Hibrida untuk Kampas Rem Kendaraan
Bermotor
155
- I.D.G Ary Subagia, NPG Suardana, Steven FS
Pengaruh Gerak Makan Dan Kedalaman Potong Terhadap Kekasaran Permukaan Pada
Proses Pembubutan Wheel Disc Toyota Avanza
161
- I Gede Yogi Adi Kartika, I Gusti Komang Dwijana, I Made Astika
Pengaruh Kedalaman Potong Dan Gerak Makan Terhadap Kekasaran Permukaan Pada
Proses Pembubutan Flywheel Toyota Avanza
164
- I Gede Sunadiarta, I Gusti Komang Dwijana, I Made Astika
Pengaruh Fraksi Volume Green Composite Ampas Tebu Terhadap Koefisien Serap
Bunyi, Densitas, Dan Porositas
169
xviii
Green Composite Serbuk Ampas Tebu Dengan Matrik Getah Pinus Sebagai Peredam
Bunyi
174
- Luh Altari Padhmayoni Surya, Cok Istri Putri Kusuma K, I Ketut Gede Sugita
Perbandingan Kinerja Traksi Multi Purpose Vehicle dengan Sistem Penggerak Roda
Belakang
179
- I Ketut Adi Atmika
Pengaruh Penggunaan Ekstrak Kacang Hijau Dan Tauge Sebagai Sumber Nitrogen
Terhadap Ketebalan Nata De Lontar
185
- Melsiani R F Saduk, Duran Hore, Dessy Parra
Harvesting Energi Pada Permukaan Daun Colocasia Esculenta L. Dengan Water
Droplet
189
- Komang Metty Trisna Negara, ING.Wardana, Denny W, Nurkholis Hamidi
Visualisasi Pola Aliran Air Di Sekitar Katup Limbah Pompa Hidram Dengan Variasi
Diameter Lubang Katup Limbah
195
- I Made Dwi Putra Juliana, Made Suarda, Ainul Ghurri
Visualisasi Pola Aliran Air Di Sekitar Katup Limbah Pompa Hidram Dengan Variasi
Diameter Piringan Katup Limbah
203
- I Putu Pasek Sandi Darsana, Made Suarda, Ainul Ghurri
Pengaruh Variasi Diameter Pipa Penyerap Terhadap Unjuk Kerja Kolektor Surya
Tubular Tersusun Seri Dengan Menggunakan Pasir Sebagai Media Penyimpan Panas
211
- Ketut Astawa dan Nengah Suarnadwipa
Analisis Airfoil Double-Slot Flap LS (01)-0417 Mod Dengan Airfoil Tanpa Flap Nasa
SC (2) 0610
215
- Gaguk Jatisukamto, Mirna Sari
Pengujian Geometri Backward-facing Step dengan variasi Bilangan Reynolds
220
- Steven Darmawan
Pengaruh Penambahan Zat Aditif Pada Biodiesel Terhadap Emisi Gas Buang Dan
Spesific Fuel Consumption
225
- G.G.S. Pratama, I K.G. Wirwan, A. Ghurri
Uji Sifat Fisik Biodiesel Sebagai Bahan Bakar Alternatif
231
- A.A.G.O. Ardhistira, I K.G. Wirawan, K. Astawa
Pengaruh Pencampuran Biodiesel Dengan Solar Terhadap Emisi Gas Buang
237
- I W. Warisman, I K.G. Wirwan, K. Astawa
Efek Konsentrasi Partikel TiO2 Terhadap Koefisien Konveksi pada Penukar Kalor
dengan Pipa Spiral
242
- Sri Poernomo Sari, Pekik Sih Baskoro, Sahrul Romadon, Astuti
Perancangan Kendaraan Prototype Hybrid Shell Eco Marathon kategori Urban Concept
249
- Muhammad Luqman, ST., MT, Agung Dwi Sapto, ST, MT
Preparasi Hybrid Nanofluida dengan Penambahan Surfaktan Kationik
- Wayan Nata Septiadi, Ida Ayu Nyoman Titin Trisnadewi, I Gusti Ketut Sukedana,
256
xviii
Penurunan Temperatur Operasional CPU dengan Penggunaan Cascade Heat Pipe
262
- Wayan Nata Septiadi, Imanuel Adam Tnunay, I Ketut Gede Wirawan
Hambatan Termal Heat Pipe Solar Kolektor pada Aplikasi Pemanas Air Rumah Tangga
dan Sistem Perhotelan
264
- Wayan Nata Septiadi, Agus Saskara Yoga, I Ketut Gede Wirawan
Beban Pendinginan Heat Pipe Air Conditioning (Hpac) dengan dan Tanpa Bagian
Adiabatik
270
- Wayan Nata Septiadii, Hendra Wijaksana, Made Ricki Murti
Analisa Sistem Heat Pipe Air Conditioning (HPAC) pada Sistem Air Conditioning
dengan Sirkulasi Udara Segar
275
- Wayan Nata Septiadi, Hendra Wijaksana, I Made Ricki Murti, I Ketut Astawa
Arak Bali Sebagai Bahan Bakar Mesin Empat dan Dua Langkah Terhadap Unjuk Kerja
261
- I Gusti Ketut Sukadana, I Ketut Gede Wirawan, I Made Astika
Analisis Performansi Pembangkit Listrik Tenaga Gas P.T. Indonesia Power Pemaron
265
- Hendra K. S, I K.G. Wirawan, I G.K. Sukadana
Analisa Kinerja Thermal Heat Pipe Air Conditioning (HPAC) Posisi Vertical Dan
Horizontal
270
- I Kadek Dwin Surya Aditama, Wayan Nata Septiadi, Hendra Wijaksana, Made Ricki
Murti
Analisa Kinerja Thermal Heat Pipe Air Conditioning (HPAC) dengan dan Tanpa
Bagian Adiabatik Yang Dipasang Pada Posisi Horizontal
277
Analisis Temperatur Pada Sistem Penerangan Jalan Tol dengan Pemanfaatan
284
Panas Aspal Berbasis Heat Pipe Dan Termoelektrik
- Wayan Nata Septiadi , Arliyandi, I G. A. Pristha Arvikadewi dan Achmad Amirudin
Pengaruh Putaran Spindle dan Gerak Makan Terhadap Kekasaran Permukaan Baja ST
42 dengan Proses Boring
289
- I Gede Gunawan, I Gusti Komang Dwijana, I Made Astika
Rancang Bangun Mesin Sangrai Multi Fungsi untuk industri kecil
293
i
ISSN : 2338-414X
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Perhotelan IX
– 2018
07 Juli 2018
Ketua Editor : Dr. Ir. I Wayan Bandem Adnyana, M.Erg
Editor Pelaksana : I Ketut Adi Atmika, S.T., M.T. Dr. Wayan Nata Septiadi, ST, MT Ir. Made Suarda,M. Eng
Penyunting Ahli : Prof. Ir. NPG Suardana,MT.PhD (Universitas Udayana) Prof. Dr. Ir. I Wayan Surata M.Erg. (Universitas Udayana) Prof. Dr. Tjok Gde Tirta Nindhia,ST,MT (Universitas Udayana)
Prof. I Nyoman Suprapta Winaya,ST,MASc.Ph.D (Universitas Udayana) Prof. Dr. Ir. I Nyoman Gde Antara,M.Eng (Universitas Udayana) Prof. Dr. Ir. I Gusti Bagus Wijaya Kusuma (Universitas Udayana)
Prof. Dr. Ir. Akhmad Herman Yuwono, M.Phil.Eng (Universitas Indonesia) Prof. Dr. –Ing. Nandy Setiadi Djaya Putra (Universitas Indonesia)
Prof. Ir. I Nyoman Pujawan, M.Eng., Ph.D (Institut Teknologi Sepuluh November) Prof. Ir. I. Nyoman Sutantra, MSc., PhD (Institut Teknologi Sepuluh Nopember) Prof. Dr.-Ing. Ir. Mulyadi Bur (Universitas Andalas)
Prof. M. Noer Ilman,S.T., M.Sc, Ph.D (Universitas Gajah Mada) Dr. Jamari,S.T, M.T. (Universitas Diponogoro)
Dr. Ir. I Wayan Suweca DEA (Institut Teknologi Bandung) Dr. Mulya Juarsa, S.Si., M.Esc (PTRKN-BATAN)
Hak Cipta @ 2018 oleh KNEP IX
– 2018 Program Studi
Teknik Mesin
– Universitas Udayana. Dilarang
mereproduksi dan mendistribusi bagian dari publikasi ini
dalam bentuk maupun media apapun tanpa seijin
Program Studi Teknik Mesin
– Universitas Udayana.
Dipublikasikan dan didistribusikan oleh Program Studi Teknik Mesin
–
Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362, Indonesia.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmatNya
acara Konferensi Nasional Engineering Perhotelan IX (KNEP-IX) bisa terselenggara pada
tanggal 07-08 Juli 2018, di Gedung Pasca Sarjana, Kampus Sudirman Denpasar.
KNEP-IX diselenggarakan sebagai suatu forum untuk membicarakan, mendiskusikan serta
mempresentasikan inovasi-inovasi, hasil riset yang dilakukan oleh berbagai kalangan baik
peneliti, mahasiswa maupun praktisi guna menunjang perkembangan industri pariwisata. Adapun
seminar atau konferensi ini juga terkait dengan perayaan kegiatan BKFT ke 53 dan Dies Natalis
Universitas Udayana ke-56. KNEP-IX mengambil suatu tema: “Teknologi Hijau Pendukung
Industri Pariwisata Berkelanjutan” yang dikelompokkan dalam Tiga topik yakni:
1. Teknik Industri dan Lain-Lain
2. Material dan Manufaktur
3. Konversi Energi
Adapun makalah yang dipresentasikan dalam konferensi ini merupakan makalah yang lolos
pada seleksi abstrak dan diterima sebagai makalah yang dipresentasikan secara oral. Adapun
jumlah makalah berjumlah 77 makalah dengan 14 makalah dari bidang Teknik Industri dan
Lain-Lain (TI), 35 makalah dari bidang Material dan Manufaktur (M) dan 28 makalah dari bidang
Konversi Energi (KE)
Kami mengucapkan terima kasih kepada para narasumber (Keynote speaker), para pemakalah,
peneliti, sciencetific committee serta praktisi yang telah berpartisipasi pada Konferensi Nasional
Engineering Perhotelan IX ini sehingga kegiatan ini dapat terselenggara dengan baik. Tidak lupa
juga kami ucapkan terima kasih kepada staf pimpinan di lingkungan Universitas Udayana baik
Rektor, Dekan serta Ketua Jurusan yang juga telah membantu terselenggaranya kegiatan ini
dengan sukses.
Bukit Jimbaran, Bali 07 Juli 2018
Ketua Panitia KNEP IX
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Perhotelan IX - 2018 (98-102) ISSN 2338 – 414X
*Korespondensi: Tel./Fax.: 081338606307 / 031703321
E-mail: [email protected]
Teknik Mesin Universitas Udayana 2018
PERLAKUAN TEMPERATUR PACK CARBURIZING DAN WAKTU
PENAHANAN PADA BAJA POROS ST 42 TERHADAP UMUR LELAH
K Suarsana
1), I M. Astika
2),D.N.K Putra Negara
3) 1,2,3)Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran Bali.
Abstrak
Komponen mesin pada bagian poros paling sering mendapat beban yang menimbulkan keausan. Salah satu untuk menanggulangi hal tersebut adalah dengan perlakuan pada bagian permukaan komponen poros. Pack carburizing merupakan suatu proses laku panas untuk memperoleh pengerasan hanya pada bagian permukaan dengan menggunakan media carburizer padat. Dengan memberikan temperatur pemanasan dan waktu penahanan yang tepat diharapkan dapat meningkatkan umur lelah suatu material. Penelitian ini membahas tentang pengaruh waktu penahanan dan temperatur pack carburizing terhadap umur lelah baja ST 42 sebagai bahan poros dengan menggunakan variasi temperatur pemanasan adalah: 850, 900 dan 950C, variasi waktu penahanan: 2, 4, dan 6 jam. Alat uji yang digunakan adalah Rotating Bending untuk mendapatkan data umur lelah. Kedua variabel ini diamati pengaruhnya terhadap umur lelah. Hasil penelitian bahwa waktu penahanan dan temperatur pack carburizing berpengaruh nyata terhadap umur lelah. Dimana umur lelah tertinggi yaitu 1.159.756 cycle terjadi pada temperatur pemanasan 950 C dan waktu penahanan 6 jam. Umur lelah paling rendah adalah 474.094 cycle terjadi pada temperatur pemanasan 850C dan waktu penahanan 2 jam, sehingga dapat disimpulkan bahwa peningkatan perlakuan temperatur dan waktu penahanan berpengaruh terhadap umur lelah poros baja ST 42.
K a t a k u n c i : p a c k c a r b u r i zi n g , c a r b u r i ze r , t e m p e r a t u r e , wa k t u p e n a h a n a n , u m u r l e l a h
Abstract
Machine components on the shaft are most often loaded with wear and tear. One to overcome this is by treatment on the surface of the shaft component. Pack Carburizing is a hot-selling process to obtain only hardening on the surface by using solid carburizer media. Providing proper heating temperature and holding time is expected to increase the fatigue life of a material. This study discusses the effect of holding time and pack carburizing temperature on ST 42 fat age as shaft material by variation of heating temperature are: 850, 900 and 950C, variation of holding time: 2, 4, and 6 hours. The test equipment used is Rotating Bending to get fatigue life data. Both of these variables were observed to influence the fatigue life. The result of the research shows that the holding time and temperature of pack carburizing have significant effect on fatigue life. Where the highest fatigue life is 1.159.756 cycle occurs at heating temperature 950 C and holding time 6 hours. The lowest fatigue period was 474.094 cycles occurring at heating temperature at 850C and 2 hours holding time, so it can be concluded that the increase of temperature treatment and holding time had an effect on the fatigue life of ST 42 steel shaft.
Keywords: carburizing pack, carburizer, temperatur, holding time, fatigue life
1. Pendahuluan
Pada beberapa komponen mesin yang berputar diharuskan memiliki kekerasan yang cukup tinggi pada permukaannya. Namun agar komponen mesin tersebut juga tangguh terhadap beban kejut dan pembebanan dinamis maka diperlukan inti yang ulet. Seperti misalnya pada poros yang sering mengalami kerusakan berupa kepatahan (fracture) akibat beban berlebih atau terjadi beban kejut. Selain itu poros juga dapat mengalami keausan akibat gesekan pada permukaannya atau bersinggungan dengan komponen mesin yang lain, seperti terjadi pada pena torak dengan dudukannya, poros engkol dengan noken as dan juga antara poros lurus dengan dudukan roda gigi atau bantalan [1,5]. Untuk mengatasi permasalahan tersebut maka dilakukan proses pengerasan permukaan (case hardening). Dengan pengerasan permukaan diperoleh kekerasan yang tinggi pada bagian permukaan sedangkan bagian dalam (inti) masih tetap ulet, sehingga material menjadi lebih tahan terhadap beban gesek dan juga tangguh dalam
menerima beban dinamis atau beban kejut. Pengerasan permukaan dapat dilakukan dengan beberapa cara, salah satu diantaranya adalah dengan
pack carburizing [2], Pack carburizing adalah metode
pengerasan permukaan dengan mengubah komposisi kimia permukaan bahan dengan menambah kadar karbon, biasanya dilakukan pada baja. Baja yang di
pack carburizing adalah baja karbon rendah dengan
kandungan karbon 0,3 %. Salah satu baja yang tergolong ke dalam baja kadar rendah dan sering digunakan sebagai bahan poros adalah baja ST 42 [2,3], Dari uraian ini menjadi sangat perlu mengangkat permasalahan tentang bagaimana pengaruh variasi waktu penahanan (holding time) dan temperatur pack
carburizing terhadap umur lelah baja ST 42 2. Dasar Teori
2.1. Baja Karbon
Baja merupakan paduan Besi-Karbon dengan kandungan karbon (C) berkisar antara 0,025-2 %.
K. Suarsana et al. Prosiding KNEP IX – 2018 ISSN 2338 – 414X
Seperti nampak pada gambar diagram fase Fe-Fe3C
terlihat bahwa batas garis larutan austenit berawal dari titik 910 0C untuk besi murni hingga 732 0C untuk paduan dengan kadar karbon 0,8 %, kemudian meningkat terus hingga 1130 0C untuk paduan dengan kadar karbon 2 % [4].
Gambar 1. Diagram fase Fe-Fe3C
2.2 Karakteristik Baja Karbon
Baja merupakan logam yang paling banyak digunakan sebagai bahan industri. Karena lebih ekonomis dan jenisnya banyak serta sifatnya yang bervariasi tergantung dari perlakuan panas yang diberikan. Baja memiliki beberapa kombinasi sifat-sifat yang menjadikannya sebagai bahan teknik yang luas penggunaannya. Sifat-sifat penting yang menyebabkan dipilihnya baja mempunyai kekuatan statik dan kekuatan dinamik, ulet, mudah diolah, tahan korosi dan mempunyai sifat electromagnet [2,4]. 2.3 Klasifikasi Baja Karbon
Baja juga dapat diklasifikasikan berdasarkan kadar karbonnya :
1. Baja karbon rendah dengan kandungan karbon kurang dari 0,30 %.
2. Baja karbon sedang dengan kandungan karbon 0,30 % sampai dengan 0,45 %.
3. Baja karbon tinggi dengan kandungan karbon antara 0,45 % sampai 1,70 %.
Baja karbon ST 42 merupakan baja karbon rendah dengan kadar karbon 0,25 %, Pada temperatur kamar, baja ini terdiri dari butir-butir kristal ferrit dan perlit. Kalau baja ini dipanaskan sampai temperatur kritis A1,
maka belum tampak adanya perubahan struktur mikro. Tapi bila pemanasan dilanjutkan hingga tepat pada temperatur kritis Ac1 (723
0
C) maka pearlit akan mengalami reaksi eutektoid, lamel-lamel ferrit dan sementit dari pearlit akan bereaksi menjadi austenit. Reaksi ini akan berlangsung pada temperatur konstan. Temperatur tidak akan naik sebelum reaksi eutectoid selesai. Setelah pearlit habis menjadi austenit maka terjadi kenaikan temperatur. Ferrit proeutektoid akan mulai mengalami transformasi allotropic, dimana ferrit
yang mempunyai struktur kristal sel satuan kubus badan (BCC) akan berubah menjadi austenit yang mempunyai struktur kristal sel kubus pemusatan sisi (FCC). Makin tinggi temperatur pemanasan makin banyak ferrit yang bertransformasi menjadi austenit, sehingga pada saat temperatur mencapai kritis Ac3
(850 0C) seluruh ferrit proeutektoid sudah menjadi austenit [1].
2.4 Pengerasan Permukaan
Bagian-bagian mesin yang meluncur atau bergesekan satu sama lain memerlukan suatu permukaan yang sangat keras. Tetapi supaya bagian mesin itu juga tangguh terhadap beban kejut, maka diperlukan inti yang kuat dan ulet. Sifat ini dapat dicapai dengan pengerasan permukaan yang disebut juga case hardening. Bagian-bagian yang permukaannya keras menujukkan kepekaan terhadap takikan, gesekan dan batas kelelahan yang tinggi pada pembebanan dinamis. Dengan pengerasan permukaan akan menyebabkan lapisan permukaan menjadi lebih keras, sedangkan pada bagian dalamnya masih tetap lunak sehingga secara keseluruhan material masih tetap ulet dan tangguh [4,. 6].
2.5 Pack Carburizing
Pack carburizing merupakan suatu proses laku
panas untuk memperoleh pengerasan hanya pada bagian permukaan dari suatu bahan. Dengan demikian lapisan permukaan mempunyai kekerasan yang tinggi sedangkan pada bagian dalamnya (inti) tetap seperti semula atau masih tetap ulet, jadi secara keseluruhan bahan akan mempunyai kekerasan yang tinggi namun pada bagian dalamnya masih memiliki keuletan seperti bahan awalnya. Pack carburizing menggunakan media padat sebagai karburisasinya, seperti arang kayu, arang tempurung kelapa, arang tulang dan lainnya. Sebagai energizer biasanya digunakan Barium karbonat (BaCO3), Kalsium karbonat (CaCO3), dan
Natrium karbonat (NaCO3). Dalam melakukan proses
pack carburizing, penggunaan komposisi prosentase
arang, BaCO3, dan CaCO3 serta ukuran media
carburizer sangat menentukan hasil dari pack carburizing. Tanpa memperhatikan salah satu hal di
atas maka akan terjadi hal-hal yang tidak diinginkan, seperti penetrasi karbon yang tidak merata, kedalaman penetrasi karbon yang tidak sesuai, bahkan mungkin tidak terjadi penetrasi sama sekali [6].
Carburizer pada pack carburizing merupakan
sumber karbon, yang mana karbon akan berdifusi ke dalam baja, sehingga kandungan karbon pada baja tersebut akan bertambah. Dengan bertambahnya karbon sampai kedalaman tertentu, akan mempengaruhi kekerasan dari bahan tersebut. Cara untuk melakukan proses pack carburizing yaitu dengan memasukkan benda kerja kedalam suatu kotak kemudian ditimbun dengan carburizer yang terdiri dari % arang, % BaCO3, dan % CaCO3, lalu
kotak ditutup rapat (kedap udara), selanjutnya dimasukkan kedalam dapur pemanas untuk dipanaskan pada temperatur tertentu selama beberapa jam. Setelah itu kotak dikeluarkan dari dalam dapur dan dibiarkan dingin di udara, lalu kotak
K. Suarsana et al. Prosiding KNEP IX – 2018 ISSN 2338 – 414X
100
dibongkar dan kemudian benda kerja dibersihkan untuk proses selanjutnya.
Selama pemanasan udara yang terperangkap dalam kotak akan bereaksi dengan arang menjadi Karbon Monoksida (CO) dan Karbon Dioksida (CO2),
kedua gas tersebut diatas dihasilkan baik oleh oksidasi karbon dari carburizer padat maupun dari energizer (BaCO3, CaCO3, NaCO3). Proses oksidasi dari
carburizer padat dapat dinyatakan oleh persamaan
reaksi sebagai berikut [7] :
2C + O2 2 CO
selanjutnya CO akan berdisosiasi menjadi Catom
2 CO CO2 + Catom
Catom adalah atom karbon aktif yang dapat berdifusi
kedalam baja. Gas-gas yang dihasilkan oleh energizer dapat juga dinyatakan dengan persamaan reaksi sebagai berikut :
BaCO3 + panas BaO + CO2
Selanjutnya gas karbon dioksida (CO2) bereaksi
dengan carburizer padat membentuk gas karbon monoksida (CO), yang reaksinya dapat dinyatakan sebagai berikut :
CO2 + C 2 CO
2 CO CO2 + Catom
2 CO + 3 Fe Fe3C + CO2
Pada temperatur carburizing reaksi selalu bergerak ke kanan, karbon di dalam besi bukan berbentuk sementit (iron carbide) tetapi dalam bentuk karbon yang larut dalam austenit. Kelarutan karbon dalam austenit dapat mencapai batas limit atau kejenuhan, apabila kejenuhan ini telah terlampaui maka pada saat itulah karbon akan berbentuk sementit.
2.6 Carburizer
Pada proses pack carburizing, carburizer
mempunyai peranan yang sangat penting. Untuk itu dalam pemilihan komposisi dari carburizer harus tepat agar mandapatkan hasil yang memuaskan. Biasanya komposisi carburizer terdiri dari carburizer padat seperti charcoal, coke dan lainnya (umumnya terdapat dalam arang kayu). Sebagai energizer biasanya digunakan barium karbonat dan kalsium karbonat [6,7].
Tabel 1. Komposisi Carburizer Padat.
Case hardening
Ingredients Parts by weight (%) Compound no. 1 and 2 Compound no. 3 Charcoal 90 Sodium karbonat 10
Barium karbonat+ charcoal 90+10 (Na2CO3 + binder or BaCO3) 4
Charcoal 50 Coke 30 Barium karbonat 12 Sodium karbonat 3 Kalsium karbonat 3 Binder 2 3. Metode Penelitian 3.1 Material Uji
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja ST 42 yang memiliki komposisi kimia antara lain : karbon (C) 0,25 %, mangan (Mn) 0,80 %, silikon (Si) 0,30 % dan sisanya besi (Fe). Kemudian
material dibentuk menjadi spesimen uji lelah berdasarkan spesimen standart mesin uji rotating
bending fatigue dari Coustesy of Fatigue Dynamics, Inc.
3.2 Alat dan bahan penelitian ini adalah 1. Carburizer: Arang kayu = 80 % berat 2. Barium karbonat (BaCO3) = 15 % berat
3. Kalsium karbonat (CaCO3) = 5 % berat
4. Kotak Pack Carburizing 5. Dapur pemanas 6. Mesin uji fatik 7. Mesin Polishing
3.3 Proses Pack Carburizing
1. Masukkan spesimen / benda uji dan campuran
carburizer kedalam kotak, dimana penempatan
antara spesimen yang satu dengan yang lain berjarak sama, kemudian ditutup rapat (kedap udara).
2. Selanjutnya kotak tersebut dimasukkan ke dalam dapur pemanas.
3. Hidupkan dapur pemanas hingga mencapai temperatur tertentu dan ditahan pada temperatur tersebut selama beberapa jam sesuai dengan kebutuhan.
4. Setelah itu kotak dikeluarkan dan didinginkan di udara bebas.
5. Spesimen dikeluarkan dan dibersihkan untuk
selanjutnya dilakukan pengujian.
3.4 Langkah-langkah uji fatik rotating bending 1. Spesimen uji dijepit pada poros yang berputar
pada salah satu ujungnya, sedangkan ujung yang lain diberikan beban.
2. Kecepatan putaran poros 1890 rpm.
3. Besarnya beban yang diberikan adalah 15 Kgf. 4. Setelah spesimen uji dipasang pada mesin
dengan tepat, lalu mesin ditutup dengan alat peredam suara kemudian mesin dihidupkan. 5. Dalam beberapa waktu spesimen uji akan patah,
mesin akan berhenti secara otomatis dan nilai akhir akan terbaca pada alat pencatat dalam satuan cycle.
4. Hasil dan Pembahasan
Pengaruh temperature dan holding time terhadap Umur Lelah.
K. Suarsana et al. Prosiding KNEP IX – 2018 ISSN 2338 – 414X 0 200 400 600 800 1000 1200 0 2 4 6 U m u r Lel ah (c ycle )
Holding time (jam)
T=800 T=900 T=950
Gambar 1 Grafik hubungan umur lelah dengan waktu penahanan pack carburizing
1 2 3 800 474.094 561.017 687.78 900 613.195 664.038 796.995 950 747.529 957.835 1,159.756 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 U m u r Le la h ( cy cl e)
Gambar 2 Diagram hubungan umur lelah dengan temperatur pack carburizing
Dari Gambar 1 dan 2 terlihat bahwa ada peningkatan umur lelah dari setiap perlakuan dengan meningkatnya temperatur maupun dengan bertambahnya waktu penahanan pada proses pack
carburizing. Pada temperatur 850oC dan waktu penahanan 2 jam memberikan nilai umur lelah rata-rata 474.094 cycle, dengan waktu penahanan 4 jam memberikan nilai umur lelah rata-rata 561.017 cycle, dan dengan waktu penahanan 6 jam memberikan nilai umur lelah rata-rata 687.780 cycle. Pada temperatur 900oC dan waktu penahanan 2 jam memberikan nilai umur lelah rata-rata 613.195 cycle, dengan waktu penahanan 4 jam memberikan nilai umur lelah rata-rata 664.038 cycle, dan dengan waktu penahanan 6 jam memberikan nilai umur lelah rata-rata 796.995
cycle. Pada temperature 950oC dan waktu penahanan 2 jam memberikan nilai umur lelah rata-rata 747.529
cycle, dengan waktu penahanan 4 jam memberikan
nilai umur lelah rata-rata 957.835 cycle, dan dengan waktu penahanan 6 jam memberikan nilai umur lelah rata-rata 1.159.756 cycle.
Umur lelah meningkat dari rata-rata 474.094 cycle (temperatur 850oC, waktu penahanan 2 jam)
menjadi rata-rata 1.159.756 cycle (temperatur 950oC, waktu penahanan 6 jam). Hal ini disebabkan dengan meningkatnya temperatur pack carburizing maka atom karbon (yang berasal dari carburizer) akan semakin mudah untuk berdifusi ke permukaan baja, karena pada kondisi tersebut tingkat kelarutan baja dalam bentuk larutan austenit semakin tinggi. Begitu juga dengan semakin bertambahnya waktu penahanan (holding time) maka semakin memberikan peluang waktu terhadap atom karbon untuk berdifusi masuk ke permukaan baja, sehingga permukaan baja menjadi lebih keras. Dengan meningkatnya kekerasan pada permukaan maka umur lelahnyapun akan meningkat. Pada benda uji dinamis (material yang diberikan pengujian dengan beban kelelahan) mempunyai patahan yang berbeda dengan benda uji statis (tarik), dimana pada benda uji dinamis permukaan patah terdapat alur retak dan bidang patahannya tampak lebih kasar atau berserabut (fibrous) serta tidak terdapat necking/pengecilan permukaan patahan seperti pada pengujian statis /tarik.
5.Simpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan analisa tentang pengaruh variasi waktu penahanan (holding time) dan temperatur pack carburizing terhadap umur lelah baja ST 42, maka waktu penahanan (holding time) pada
pack carburizing berpengaruh nyata terhadap umur
lelah Baja ST 42, semakin lama waktu penahanan maka umur lelahnya mengalami peningkatan. Rata-rata peningkatan umur lelah tiap perlakuan waktu penahanan adalah 134.954 cycle.
Temperatur pack carburizing memberikan pengaruh nyata terhadap umur lelah Baja ST 42, hal ini dapat dilihat bahwa peningkatan umur lelah pada temperatur 850oC dengan variasi waktu penahanan masing-masing 2 jam, 4 jam, dan 6 jam umur lelahnya meningkat rata-rata 106.843 cycle. Pada temperatur 900oC dengan variasi waktu penahanan masing-masing 2 jam, 4 jam, dan 6 jam, umur lelahnya meningkat rata-rata 91.900 cycle. Pada temperatur 950oC dengan variasi waktu penahanan masing-masing 2 jam, 4 jam, dan 6 jam, umur lelahnya meningkat rata-rata 206.114 cycle.
Dari hasil perhitungan menunjukkan bahwa waktu penahanan (holding time) dan temperatur pack
carburizing memiliki interaksi yang nyata terhadap
peningkatan umur lelah Baja ST 42. Umur lelah tertinggi yaitu rata-rata 1.159.756 cycle dicapai pada waktu penahanan (holding time) 6 jam dengan temperatur 950oC serta Umur lelah terendah yaitu rata-rata 474.094 cycle dicapai pada waktu penahanan (holding time) 2 jam dengan temperatur 800 oC. Ucapan Terima Kasih
Terimaksih yang dalam dan tak ternilai saya berikan kepada Laboratorium Metalurgi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana dan Kepala Laboratorium Produksi Teknik Mesin Unud, sebagai tempat melaksanakan penelitian ini.
K. Suarsana et al. Prosiding KNEP IX – 2018 ISSN 2338 – 414X
102
[1] Askeland Donald R, 1984, The Science and
Engineering of Material, University of
Missouri-Rolla.
[2] Avner Sidney H, 1987, Introduction to Physical
Metallurgy, Second Edition, Mc Graw-Hill International Book Company, Tokyo.
[3] Budiman Anton, Niemann G, 1992, Elemen Mesin, Edisi II, Jilid I, PT Gelora Aksara Pratama, Jakarta.
[4] Dieter George E, Alih Bahasa Sriati Djapri, 1992,
Metalurgi Mekanik, Edisi Ketiga, Jilid III,
Erlangga, Jakarta.
[5] Fuchs H.O, 1980, Metal Fatigue In Engineering, A Wiley Interscience Publication, New York.
[6] Karl E. Thelning, 1984, Steel and Its Heat
Treatment, Second Edtion, Butterworths, London.
[7] Prabhudev K.H, 1988, Hand Book of Heat
Treatment of Steel, Mc Graw-Hill Publishing
PERLAKUAN TEMPERATUR
PACK CARBURIZING DAN
WAKTU PENAHANAN PADA
BAJA POROS ST 42
TERHADAP UMUR LELAH
by Ketut Suarsana
Submission date: 16-Jan-2019 06:43PM (UTC+0700)
Submission ID: 1064767734
File name: artikel.pdf (239.13K)
Word count: 2741
2
%
SIMILARIT Y INDEX
%
INT ERNET SOURCES
2
%
PUBLICAT IONS
%
ST UDENT PAPERS
1
1
%
2
<
1
%
3
<
1
%
4
<
1
%
PERLAKUAN TEMPERATUR PACK CARBURIZING DAN
WAKTU PENAHANAN PADA BAJA POROS ST 42 TERHADAP
UMUR LELAH
ORIGINALITY REPORT
PRIMARY SOURCES
