PENELITIAN TERHADAP BANTALAN POROS KERETA YANG DIKARBURISING DENGAN Penelitian Terhadap Bantalan Poros Kereta Yang Dikarburising Dengan Soda Ash Atau Sodium Carbonat, Arang Kayu Sengon Dan Arang Kayu Jati Menggunakan Pemanasan Konvensional.

(1)

PENELITIAN TERHADAP BANTALAN POROS

KERETA YANG DIKARBURISING DENGAN

SODA ASH

ATAU

SODIUM CARBONAT

,

ARANG KAYU SENGON DAN ARANG KAYU

JATI MENGGUNAKAN PEMANASAN

KONVENSIONAL

NASKAH PUBLIKASI

Disusun :

HANIF MIFTAHUL HUDA

NIM : D.200.03.0002

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

PENELITIAN TERHADAP BANTALAN POROS KERETA

YANG DIKARBURISING DENGAN

SODA ASH

ATAU

SODIUM CARBONAT

, ARANG KAYU SENGON DAN ARANG

KAYU JATI MENGGUNAKAN PEMANASAN

KONVENSIONAL

Hanif Miftahul Huda, Bibit Sugito, Pramuko Ilmu Purbo Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura Telp. (0271) 715448

Email : haniff_hans@yahoo.com

ABSTRAKSI

Pengerasan permukaan dibutuhkan untuk bantalan poros yang mengalami beban kerja berat, karena membutuhkan kekerasan dipermukaan tetapi didalam (inti) bajanya tetap ulet. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat – sifat dari baja setelah mengalami proses pack karburising dengan bahan Soda Ash atau Sodium Carbonat, Arang Kayu Sengon dan Arang Kayu Jati.

Pemilihan bahan dilakukan dengan cara menguji baja karbon sedang sebagai Raw Material atau Baja ST 60 dengan alat Optical Emmision Spectrometer. Specimen Raw Material atau Baja ST 60 bersama Soda Ash atau Sodium Carbonat, Arang Kayu Sengon dan Arang Kayu Jati dimasukkan dalam masing – masing gerabah, kemudian dipanaskan dalam dapur konvensional pada temperatur + 900°C dan ditahan selama + 30 menit. Specimen hasil pack karburising diuji kekerasannya dengan Metode Micro Brinell menggunakan Alat Micro Hardness Tester sebanyak 3 titik acak. Untuk pengamatan Struktur Mikro digunakan Alat Inverted Metallurgical Microscope..

Dengan proses karbonisasi, harga kekerasan yang semula 164 HBN (Raw Material atau Baja ST 60) meningkat menjadi 231 HBN, Soda Ash atau Sodium Carbonat, Arang Kayu Sengon 249 HBN dan Arang Kayu Jati 218 HBN. Pemasukan (difusi) atom karbon pada Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising dengan Soda ash atau Sodium Carbonat yaitu 0,21 µm, Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising dengan Arang Kayu Sengon yaitu 0,22 µm dan Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising dengan Arang Kayu Jati yaitu 0,11 µm. Dari hasil pengamatan tersebut maka dapat diambil kesimpulan bahwa waktu penahanan pada proses karbonisasi mempengaruhi kedalaman difusi.

(3)

LEMBAR PENGESAHAN

Artikel Naskah publikasi berjudul “

PENELITIAN TERHADAP

BANTALAN POROS KERETA YANG DIKARBURISING

DENGAN

SODA ASH

ATAU

SODIUM CARBONAT

, ARANG

KAYU SENGON DAN ARANG KAYU JATI MENGGUNAKAN

PEMANASAN KONVENSIONAL

”, telah disetujui oleh pembimbing dan disahkan Ketua Jurusan untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama :

HANIF MIFTAHUL HUDA

NIM :

D.200.03.0002

Disetujui pada

Hari :

Tanggal :

Pembimbing Utama,

Ir. Masyrukan, MT

Pembimbing Pendamping,

Ir. Bibit Sugito MT

Mengetahui Ketua Jurusan

(4)

Latar Belakang

Perkembangan ilmu teknologi dan industri sekarang semakin pesat,

semakin hari semakin memacu arah pikiran manusia untuk lebih

meningkatkan kemampuan dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknologi.

Logam sampai saat ini mempunyai peranan sangat penting dalam industri

moderen. Semua industri bisa dikatakan sangat tergantung dari

penggunaan logam sehingga perlu kiranya untuk meningkatkan kualitas

pada sifat logam. Sebagai contoh material adalah logam yang diterapkan

pada bantalan, khususnya pada bantalan poros kereta (Ir. Wahid

Suherman., 1987).

Bantalan (bushing) adalah elemen mesin yang menumpu poros

berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak - baliknya dapat

berlangsung secara halus, aman dan panjang umur. Bantalan harus

cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya

bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak bekerja dengan baik, maka

prestasi seluruh sistem akan menurun atau tak dapat bekerja secara

semestinya. Jadi bantalan dalam permesinan dapat disamakan

peranannya dengan pondasi pada gedung (Ir. Sularso, MSME. Kiyokatsu

(5)

Berdasarkan latar belakang diatas maka perlu dilakukan beberapa

pengujian yaitu : Pengujian Komposisi Kimia (Standar ASTM E 415),

Pengujian Struktur Mikro (Standar ASTM E 3) dan Pengujian Kekerasan

Brinell(Standar ASTM E 10-01).

Tujuan Penelitian

Tujuan dari proses pengerasan permukaan dengan metode pack

karburising ini adalah untuk menambah kandungan karbon didalam baja

agar kekerasannya meningkat. :

1. Uji Komposisi Kimia (Standar ASTM E 415) bertujuan untuk

mengetahui unsur – unsur paduan yang terkandung didalam

material.

2. Uji Struktur Mikro (Standar ASTM E 3) bertujuan untuk

mengetahui unsur – unsur paduan, fasa-fasa yang terbentuk

dan struktur mikro dari masing – masing specimen.

3. Uji Kekerasan Brinell (Standar ASTM E 10 - 01) bertujuan untuk

(6)

Nugroho, A., (2008), melakukan penelitian Carburizing dengan

arang kayu jati dan arang cangkang kelapa dengan Austempering pada

Mild Steel (baja lunak) produk pengecoran. Pemanasan dalam oven pada

temperatur 925oC dengan waktu tahan 8 jam kemudian dikeluarkan dan

didinginkan di udara dan dipanaskan kembali pada 925oC dilanjutkan

austempering. Dari hasil pengujian kekerasan didapatkan harga

kekerasan rata-rata untuk specimen raw material (181,4VHN). Specimen

setelah caburizing mengalami kenaikan harga kekerasan rata-rata, pada

spesimen caburizing arang kayu jati (400,72 VHN) dan specimen

caburizing arang tempurung kelapa (352,88 VHN).

Setyono, Yud., (2012), melakukan penelitian sifat fisis dan mekanis

Baja karburising arang kayu sengon dengan menggunakan metode Pack

Karburising dengan variasi waktu tahan: 2 jam dan 4 jam. Dari hasil

pengujian kekerasan didapatkan harga kekerasan yang semula 247, 0

VHN (raw material) meningkat menjadi 250,2 VHN (karbonisasi 2 jam) dan

260,3 VHN (karbonisasi 4 jam), dengan demikian waktu penahanan pada

proses karbonisasi mempengaruhi kekerasan material.

Iskandar, Muh Rudi., (2012), melakukan penelitian sifat fisis dan

mekanis baja karbonisasi arang kayu jati dengan menggunakan

metodePack Karburizing dengan variasi waktu tahan : 2 jam dan 4 jam.

Dari hasil pengujian kekerasan pada raw material memiliki nilai kekerasan

Vickers, hampir sama dari titik terluar sampai pada titik inti yaitu sebesar

246.0 kg/mm². Pada specimen karburising dengan waktu tahan 2 jam

pada titik kedua mengalami kenaikan 6,504 % dengan nilai 262 kg/mm²

hal ini menandakan nilai kekerasan lebih tinggi dibandingkan dengan

specimen rata-rata raw material. Pada specimen karburising dengan

waktu tahan 4

jam memiliki kekerasan 279,73 kg/mm² pada titik ketiga, hal ini

menunjukkan nilai kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan specimen raw material dan specimen karburising dengan waktu tahan 2

(7)

Metode Penelitian

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian Selesai

Studi Pustaka

Specimen non Karburising

Karburising dengan Soda Ash atau Sodium Carbonat

Karburising dengan Arang Kayu Jati Karburising dengan

Arang Kayu Sengon Pemilihan Bahan (Raw Material atau Baja ST 60) dan Uji Komposisi Kimia

(Standar ASTM E 415)

Penyiapan Tempat Karburising (gerabah)

Pembuatan Specimen Specimen Karburising

Analisis Data dan Kesimpulan Mulai

Pembuatan Arang menjadi Bubuk Arang (Arang Kayu Sengon dan Arang Kayu Jati)

Pengumpulan Data Pengujian Struktur Mikro

(Standar ASTM E 3)

(8)

5

0

µ

m

5

0

µ

m

Gambar 4. 1 Struktur Mikro Specimen Raw Material atau Baja ST 60

dengan pembesaran 200x.

Gambar 4. 2 Struktur Mikro Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang

sudah dikarburising denganSoda Ash atau Sodium Carbonat, pembesaran

200x.

Perlit

Ferit

Perlit

(9)

5

0

µ

m

5

0

µ

m

sudah dikarburising dengan Arang Kayu Sengon, pembesaran 200x.

sudah dikarburising dengan Arang Kayu Jati, pembesaran 200x.

No Posisi titik Harga Kekerasan Brinell

(HBN)

Harga Kekerasan

Brinell rata – rata (HBN)

1 Acak 159. 2

164

2 Acak 168. 9

3 Acak 164. 0

Tabel 4. 1. Hasil Uji Kekerasan Brinell Specimen Raw Material atau Baja

ST 60

Perlit

Ferit

(10)

Grafik 4.1.Histogram Hasil Uji Kekerasan Brinell Specimen Raw Material

atau Baja ST 60

Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising dengan

Soda Ash atau Sodium Carbonat

(HBN)

Harga Kekerasan

1 Acak 241,8

231

2 Acak 233,4

3 Acak 217,9

Tabel 4. 2.Hasil Uji Kekerasan Brinell Specimen Raw Material atau Baja

ST 60 yang sudah dikarburising dengan Soda Ash atau Sodium Carbonat

159.2 168.9 164

0 50 100 150 200

Titik Acak 1 Titik Acak 2 Titik Acak 3

Harga

Kek

e

ra

s

a

n

Brine

ll

(H

BN

)

Titik Acak Pengujian

Histogram Hasil Uji Kekerasan

Brinell

Specimen Raw Material

atau Baja ST 60

Titik Acak 1

Titik Acak 2

(11)

Grafik 4. 2.Histogram Hasil Uji Kekerasan Brinell Specimen Raw Material

atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising dengan Soda Ash atau Sodium

Carbonat

Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising dengan

Arang kayu sengon

No Posisi titik

Harga Kekerasan Brinell

(HBN)

Harga Kekerasan

1 Acak 280,2

249

2 Acak 233,4

3 Acak 233,4

Tabel 4. 3.Hasil Uji Kekerasan BrinellSpecimen Raw Material atau Baja

ST 60 yang dikarburising dengan Arang Kayu Sengon 241.8 233.4 217.9 0 50 100 150 200 250

Ha rg a Ke k e ra s a n Bri ne ll (HBN)

Histogram Hasil Uji Kekerasan

Brinell

atau Baja ST 60 yang

sudah dikarburising dengan

Soda Ash

atau

Sodium Carbonat

Titik Acak 1

Titik Acak 2

(12)

atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising dengan Arang Kayu Sengon Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising dengan

Arang Kayu Jati

(HBN)

Harga Kekerasan

1 Acak 225,5

218

2 Acak 217,9

3 Acak 210,7

Tabel 4. 4.Hasil Uji Kekerasan Brinell Specimen Raw Material atau Baja

ST 60 yang dikarburising dengan Arang Kayu Jati 280.2

233.4 233.4

0 50 100 150 200 250 300

Harga

Kek

e

ra

s

a

n

Brine

ll

(H

BN

)

Histogram Hasil Uji Kekerasan

Brinell

sudah dikarburising dengan Arang Kayu

Sengon

Titik Acak 1

Titik Acak 2

(13)

atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising dengan Arang Kayu Jati

No Jenis Specimen Harga Kekerasan

Brinell rata - rata 1 Raw material atau Baja ST 60 164 2 Soda Ash atau Sodium Carbonat 231

3 Arang Kayu Sengon 249

4 Arang Kayu Jati 218

Tabel 4. 5.Perbandingan Hasil Uji Kekerasan Brinell rata-rata Specimen

Raw Material atau Baja ST 60, Specimen Raw Material atau Baja ST 60

yang dikarburising dengan Soda Ash atau Sodium Carbonat, Specimen

Raw Material atau Baja ST 60 yang dikarburising denganArang Kayu

Sengon dan Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang sudah

dikarburising dengan Arang Kayu Jati. 225.5

217.9 _210.7

0 50 100 150 200 250

Harga

Kek

e

ra

s

a

n

Brine

ll

(H

BN

)

Titik Acak pengujian

Histogram Hasil Uji Kekerasan

Brinell

dengan

sudah dikarburising dengan Arang Kayu Jati

Titik Acak 1

Titik Acak 2

(14)

Grafik 4. 5.Histogram perbandingan Hasil Uji Kekerasan Brinell rata – rata

Specimen Raw Material atau Baja ST 60, Specimen Raw Material atau

Baja ST 60 yang sudah dikarburising denganSoda Ash atau Sodium

Carbonat, Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang sudah

dikarburising dengan Arang Kayu Sengon dan Specimen Raw Material

atau Baja ST 60 yang sudah dikarburising denganArang Kayu Jati 164 231 249 218 0 50 100 150 200 250 Raw Material atau Baja ST 60 Soda Ash atau Sodium Carbonat Arang Kayu Sengon Arang Kayu Jati Harga Kek e ra s a n Brine ll ra ta -ra ta (H BN ) Pelakuan Panas

Histogram perbandingan Hasil Uji Kekerasan

Brinell

rata

–

rata

atau

Baja ST 60,

atau Baja

ST 60 yang sudah dikarburising dengan

Soda

Ash

atau

Sodium Carbonat

, Arang Kayu

Sengon dan Arang Kayu Jati

Raw Material atau Baja ST 60

Soda Ash atau Sodium Carbonat

Arang Kayu Sengon

(15)

Kesimpulan

Setelah melakukan analisis data hasil pengamatan Struktur Mikro

dengan Alat Interved Metallurgical Microscope dan Uji Kekerasan dengan

Metode Mikro Brinell dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Jumlah unsur mangan (Mn) sebagai paduan khusus pada

material tersebut<8,0%, sehingga Raw Material atau Baja ST

60 ini termasuk dalam baja paduan rendah.

2. Dengan proses karbonisasi didapatkan harga kekerasan Brinell

rata – rata yang semula 164 HBN (Specimen Raw Material atau

Baja ST 60), Specimen Raw Material atau Baja ST 60 yang

dikarburising dengan Soda Ash atau Sodium Carbonat

meningkat menjadi sebesar 231 HBN, Specimen Raw Material

atau Baja ST 60 yang dikarburising dengan Arang Kayu Sengon sebesar 249 HBN dan Specimen Raw Material atau

Baja ST 60 yang dikarburising dengan Arang Kayu Jati sebesar

218 HBN dengan demikian waktu penahanan pada proses

karbonisasi mempengaruhi kekerasan material.

Saran

1. Dalam penelitian selanjutnya diharapkan warna api sebagai

pembanding dengan alat digital thermocouple thermometer.

2. Untuk ke depan penelitian ini diharapkan menggunakan bahan

energizer seperti KNO3, BaCO3 agar bisa dibandingkan pada

material pengkarbonan.

3. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan menggunakan kotak

baja sebagai pengganti gerabah tanah liat agar bisa

dibandingkan dengan penelitian ini.

4. Diharapkan untuk penelitian yang selanjutnya peneliti

sebaiknya menggunakan sampel bahan lebih dari satu produk

(16)

Amstead, B.H., Ostwald, P.F., Begeman, M.L., (1995), Teknologi Mekanik, Jilid 1, Edisi ketujuh, terj. Djaprie S., Erlangga, Jakarta.

ASTM, E 3-11, Standard Guide for Prepation of Metallographic Specimens, American Society for Testing and Materials, Consohocken, Philadelphia.

ASTM, E 415-99a, Standards Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials, American Society for Testing and Materials, Conshohocken, Philadelphia.

ASTM, E 10-01, Standards Test Method for Optical Emmision Vacuum Spectrometric Analisis of Carbon and Low-Alloy, American Society for Testing and Materials, Conshohocken, Philadelphia.

Brooks, C. R., 1979, Heat Treatments of Ferrous Alloys, McGraw-Hill Book Company, New York.

Callister Jr. W. D., 2001, Fundamental of Material Science and Engineering, Fifth Edition, John Wiley and Sons Inc., New York.

DeGarmo, E. P., 1969, Material and Processes in Manufacturing, Mac Millan Company, New York.

Iskandar, Muh Rudi., (2012), “Penelitian Sifat Fisis dan Mekanis Baja Karbonisasi Arang Kayu Jati Dengan menggunakan metode Pack

Karburizing dengan variasi waktu tahan : 2 jam dan 4 jam”, Tugas Akhir S-1, Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta

Nugroho, A., (2008), “Pengaruh Carburizing dengan Arang kayu jati dan Arang cangkang kelapa dengan Austempering pada Mild Steel (baja lunak) produk pengecoran terhadap sifat fisis dan mekanis”, Tugas Akhir S-1, Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.

Niemann, G., (1994), Elemen Mesin, Jilid 1, Edisi ke-2, PT. Erlangga, Jakarta.

Priharsono, G. A., Perlakuan Panas pada Baja, Artikel (Januari 2009) hal. 7-8. Diakses 26 Juli 2012, 12:58:56 AM dari Wordpress.

(17)

Surdia, T., dan Saito, S., 1995, Pengetahuan Bahan Teknik, Edisi ke-4, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Sularso, MSME. Kiyokatsu Suga.,1997, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Suherman, Wahid.,1998, Perlakuan Panas, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Tehnologi Sepuluh Nopember, Surabaya.

Setyono, Yud., (2012), “Penelitian Sifat Fisis dan Mekanis Baja Karbonisasi Arang Kayu Sengon Dengan menggunakan metode

Pack Karburizing dengan variasi waktu tahan : 2 jam dan 4 jam”,

Tugas Akhir S-1, Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.