Lampiran 2
Lampiran 3
Lampiran 4
Lampiran 5
Lampiran 6
Lampiran 8
Perhitungan Laju keausan Teori dan Laju Keausan Eksperimen Pada Beban 1 kg, 1,5 kg, 2 kg, 2,5 kg, dan 3 kg.
• Beban 1,5 kg
• Beban 2 kg
• Beban 2,5 kg
��= 0,3581 ��3 /�
DAFTAR PUSTAKA
Aditya, Wendi, 2014. “Analisa Pengaruh Variasi Pembebanan Terhadap Laju Keausan dengan Bahan Alumunium dan Al-Si dengan Menggunakan Alat
uji Keausan Tipe Pin On Disk”. Departemen Teknik Mesin, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan
Akbar, Rizqi, 2011, “Perancangan Pola Worm Screw Conveyor Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir Untuk Pabrik Kelapa Sawit”.
Departement Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan.
Anang, Rohadi, dkk, 2013. “Analisis Keausan Baja St 40 Menggunakan Tribotester Pin On Disk dengan Variasi Kondisi Pelumas”.Jurusan
Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Wahid Hasyim, Semarang.
Damanik, Ucok.“Palm Oil Industrial Engineering”
Darmanto, dkk. 2014. “Analisis Keausan Alumunium Menggunakan Tribotester Pin On Disk dengan Variasi Kondisi Pelumas”. Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Wahid Hasyim, Semarang.
Douglas, Considin. 1983. “Scientific Encyclopedia”, Australia, Van Mostran Reinold Company.
England, Gordon. “Rockwell Hardness Test
Fahreza, Masyudi, dkk, 2015. “Rancang Bangun Screw Conveyor”. Pendidikan Teknik Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Medan.
Hafizh, Abdul, dkk, 2009.“Alumunium Murni dan Paduannya”. Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Hasriani, dkk, 2014.“Gaya Gesekan”.Fakultas Tarbiyah Dan Keguruan Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar.
Isranuri,Ikhwansyah, dkk, 2011. “Pengaruh Putaran Terhadap laju Keausan Al-Si Alloy Menggunakan Metode Pin On Disk Test". Departemen Teknik
Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Khatimah, Khusnul. ”Gaya Gesek Dan Pengaruhnya Dalam Kehidupan Manusia”
(Di akses 20 Juli 2016).
Minhaeng, Cho, 2004. “Tribological studies of polyphenylene sulfide composites filles with micro/nano particles and reintforced with short fibers or carbon
nano-tubes/ carbon nano-fibers”. Iowa State University.
Rapids, 2012.“Screw Conveyor Components and Design”, Ave SW.
Rahman, Abdul, 2015. “Studi Eksperimental Pengaruh Tipe Gating Tipe Sistem Terhadap Mechanical Properties dan Mikrostruktur pada Pengecoran
Alumunium 356 – Sic Menggunakan Metode Stir Casting”. Departemen
Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Royen, 2015.“Stainless Steel”.Ship Building Institute Of Polytechnic Surabaya.
Yayankhancoet.“Screw Conveyor” (Di akses 20 Juli 2016).
Zelina, Gaung. ”Macam - Macam Gaya
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metoda
Perhitungan metoda penelitian pada Screw Konveyor dengan bahan stainless steel 304 menggunakan metoda pengujian komposisi, pengujian kekerasan dengan alat Brinell Tester dan metoda pengujian keausan dengan alat uji Pin On Disk.
3.2 Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilaksanakan sejak tanggal 14 Desember 2015 pengesahan usulan oleh pengelolah program studi sampai dinyatakan selesai yang direncanakan berlangsung selama ± 3 bulan. Tempat pelaksanaan penelitian yaitu di Laboratorium Ilmu logam FisikProgram Sarjana Teknik Mesin dan di Laboratorium Noise and Vibration Research, Fakultas Teknik Mesin,Universitas Sumatera Utara, Medan.
3.3 Bahan dan Alat 3.3.1 Bahan Pengujian
1. Pelat (Stainless Steel 304)
Dalam penelitian ini, bahan penelitian yang digunakan adalah stainless steel 304ukuranØ 100 mm x 6 mmberbentuk disc (piringan)
untuk pengujian keausan dan bentuk persegi 50 mm x 80 mm untuk pengujian kekerasan (Hardness).
Pelat stainless steel 304 ini biasanya digunakan untuk conveyor yang mengangkut bahan – bahan yang harus di jaga keseterilannya, karena stainless steel 304 tidak mudah mengalami korosi yang dapat mengotori
Gambar 3.1 Lembaran Plat Stainless Steel 304
Gambar 3.2 Spesimen pengujian keausan
Gambar 3.3 Spesimen pengujian kekerasan
3.3.2 Alat Pengujian 1. Las Plasma
Gambar 3.4Las Plasma
2. Gerinda
Penggunan gerinda tangan dilakukan untuk memperhalus permukaan benda yang telah dipotong melalui Las Plasma.
Gambar 3.5Gerinda Tangan
3. Mesin Bor
Gambar 3.6Mesin Bor
4. Kunci Ring Pas
Digunakan untuk penyetelan baut dan mur pada alat uji Pin On Disk.
Gambar 3.7Kunci Pas
5. Timbangan Digital
Gambar 3.8Timbangan Digital
6. Stopwatch
Stopwatch adalah alat untuk menghitung waktu. Penggunaan alat ini digunakan untuk pengujian Pin on Disk.
Gambar 3.9 Stopwatch
7. Jangka Sorong
Gambar 3.10 Jangka Sorong
8. Kertas Pasir
Pemolesan menggunakan kertas pasir pada bahan pengujian. Kertas pasir sendiri mempunyai jenis berbeda permukaan kekasarannya,mulai dari 80,100,120,150,180,240,400,500,1000 dan seterusnya..
Gambar 3.11 Kertas Pasir
9. Mesin Polish (Polishing Machine)
Spesifikasi Mesin Polish
• Merk : BUEHLER LTD
• Buatan : Illinois, USA.
• Volts : 220
• Hz : 50
• PH : 1
• Cat. No : 46 – 1583 – CCC
• Ser. No : 300 – CCC –V – 1442VD
Gambar 3.12 Mesin Polish
10.Alat Uji Kekerasan A. Brinell Hardness Tester
Spesifiakasi Alat Uji Kekerasan Brinell :
Merk : TORSEE
Buatan : Tokyo, Japan
Type : BH – 3CF
Cap : 3000 kg
Mfg. No : 2169
Date : 1992 – 10
Gambar 3.13Brinell Hardness Tester
11. Alat Uji Keausan A. Pin On Disk
Cara kerjanya dimana plat yang berbentuk piringan diikat pada coupling gearbox. Struktur alat uji Pin On Diskterdiri dari satu unit
motor (dynamo) yang terhubung pada gearboxdengan menggunakan pulley dan v-beltserta tiang penyangga penggores yang tepat berada
diatas coupling gearbox dapat dilihat pada Gambar 3.14. Spesifikasi Pin On Disk:
1. Motor
Daya motor : 1 Hp
Putaran Motor : 1420 rpm Frekuensi : 50 Hz
Sabuk-V : A-32 (Mitsuboshi)
Gearbox
Putaran Gearbox : 1 : 24 Diameter Puli Gearbox : 3,5” (inch) Putaran Ouput : 50 Rpm
Gambar 3.14 Alat uji Keausan (Pin On Disk)
12. Alat Uji Metallography
100 kali pembesaran untuk kedalamannya. Mikroskop optik dapat di lihat pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15 Mikroskop Optik
3.4 Prosedur Penelitian 1. Pengujian Komposisi
Pengujian komposisi ini merupakan hal yang harus dilakukan sebelum melakukan pengujian kekerasan dan pengujian keausan.Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan unsur – unsur kimia yang terkandung pada plat stainless steel 304.Pengujian ini dilakukan di Leboratorium Teknik Mesin Universitas Negeri Medan.
2. Pengujian Kekerasan (Hardness Test)
Pengujian Kekerasan bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material.Pengujian ini dilakukan dibeberapa titik yang di indentasi, yaitu 3 titik indentasi. Pengujian Kekerasan pada bahan plat Stainless steel304 menggunakan metode Brinnel Hardness Testdan dilakukan di Laboratorium Ilmu Logam Teknik Mesin USU.
Adapun prosedur yang dilakukan yang dilakukan pada pengujian kekerasan (hardness) adalah sebagai berikut :
2. Selanjutnya pelat dilakukan proses polishinh dengan menggunakan kertas pasir dengan variasi nomor 600, 800, dan 1000.
3. Kemudian pelat spesimen di polish dengan menggunakan mesin polish.
4. Setelah selesai di polish, kemudian pelat di uji kekerasannya dengan menyiapkan landasan spesimen.
5. Kemudian letakkan spesimen diatas landasan pada mesin Brinnel Hardness Tester.
6. Bola Baja sebagai penetrator di set pada titik yang akan diuji dengan kondisi bersinggungan (bola baja hanya menyentuh pelat).
7. Kemudian diberi bebann dengan menggunakan hande 1500 kg dan tahan selama 15 detik.
8. Setelah 15 detik, katup pembuka dibuka dengan perlahan.
9. Diameter indentasi/jejak bola diukur dengan menggunakan teropong. 10.Diameter yang diperoleh dikonversikan dengan nilai diameter dan
beban (dalam hal ini beban 1500 kg).
11.Ulangi langkah-langkah diatas untuk pengujian selanjutntya.
3. Pengujian Keausan
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui laju keausan pada pelat Stainless steel 304. Dalam pengujian ini alat yang digunakan adalah alat uji keausan dengan menggunakan standar ASTM G99-04 tipe Pin on Disk. Pengujian ini dilakukan di Laboratoriium Noise and Vibration ResearchPogram Magister Teknik Mesin USU. Adapun prosedur yang
dilakukan untuk pengujian keausan (wear test) adalah sebagai berikut : 1. Persiapkan seluruh kelengkapan seperti kunci ring pas, timbangan
digital,stopwatch dan spesimen.
2. Timbang spesimen menggunakan timbangan digital dan catat nilainya. 3. Kemudian setel panjang lengan penggores dengan mengendurkan baut
4. Berikan variasi beban yang diinginkan dalam hal ini anak timbangan (kuningan) sebagai pemberat/beban yakni beban 0.5 kg, 1 kg, 1,5 kg, 2 kg, 2,5 kg dan 3 kg dengan putaran konstan 50 rpm.
5. Kemudian nyalakan listrik pada kotak panel dan atur waktu pengujian selama 15 menit tiap spesimen.
6.Setelah 15 menit pengujian, timbang dan catat hasil pengurangan akibat goresan dari pin (penggores).
7.Lakukan Percobaan pada beban 1 kg, 1,5kg, 2 kg, 2,5 kg dan 3 kg dengan langkah kerja yang sama pula.
4. Pengujian Metallografi (Metallografy Test)
Pengujian metallography ini digunakan untuk melihat mikrostruktur yang ada dipermukaan spesimen.Namun pada kali ini alat ini hanya digunakan untuk mengukur lebar dan kedalaman indentasi saat pengujian keausan/Pin on Disk. Pengujian ini menggunakan Reflected Metallurgical Microscope dengan tipe Rax Vision No. 54591, MM-10 A, 230 V-50Hz,
dan dilakukan dengan di Laboratorium Ilmu Logam Teknik Mesin USU. Adapun prosedur yang dilakukan untuk pengujian metallografi (metallography test) adalah sebagai berikut :
1. Dipersiapkan spesimen untuk mengukur kedalaman gesekan 2. Kemudian letakkan spesimen diatas meja mikroskop
3.5 Diagram Alir Penelitian
4 5
6
BAB IV
Studi Kepustakaan
Observasi Lapangan
Penyiapan spesimen
Lakukan Pengujian
Selesai
Rancang Bangun Ulang Mesin Pin On Disk
Menghitung laju Keausan Eksperimen
(ΨP) dan Laju Keausan Teori (ΨT) Pengujian Komposisi, Pengujian Kekerasan,
Pengujian Pin On Disk, Pengujian Metallography
Data
Menghitung Nilai BHN
Selisih ΨT dan ΨP≤ 0,1
Analisa data
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian Kompoisi
Hasil Pengujian komposisi kimia material uji yang di lakukan di Laboratorium/Workshop Teknik Mesin Universitas Negeri Medan, dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Komposisi Kimia Material Uji Komposisi
Dari Tabel diatas dapat dilihat komposisi kimia material uji, maka dengan mengetahui nilai dari komposisi kimia dapat diketahui klasifikasi material adalah stainless steel 304 Standart ST 52.0S Grade 1.0421 yang memiliki sifat tahan terhadap korosi, tahan terhadap panas, tahan terhadap suhu tinggi (Royen, 2015).
Adapun karakteristik stainless steel 304 yaitu: (Royen, 2015).
1.Tahan terhadap karat baik yang bersifat oksidatif maupun ketika terkena material yang mengandung bahan kromium.
2.Bisa dibentuk dengan lebih mudah dan mempunyai sifat las yang lebih kuat.
3.Merupakan baja yang sangat tangguh dan bisa bekerja untuk suhu yang lebih rendah.
4.2 Hasil Pengujian Kekerasan
Pengujian Kekerasan ini dilakukan untuk mengetahui angka kekerasan suatu material. Pengujian kekerasan dilakukan terhadap semua sampel pelat persegi berukuran 6 mm x 50 mm x 80 mm dengan menggunakan metode pengujian Brinnel dengan beban 1500 kg dengan waktu penahanan 15 detik. Spesimen uji kekerasan dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1 Hasil Pengujian Kekerasan (Brinnel)
Nilai untuk mencari Brinnel Hardness Test (BHN) dari spesimen yang sudah diuji dapat menggunakan persamaaan berikut :
��� = �
����������������� ���= �� �
2 (�−√(�� 2 −�
�2) (4.1) Dimana :
P : Beban (1500 kg)
Setelah dilakukan pengujian, spesimen menggunakan metode Brinnel dan dihitung menggunakan persamaan 4.1, maka diperoleh hasil pengujian kekerasan seperti diperlihatkan pada Tabel 4.2 berikut ini :
Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Kekerasan
Spesimen
Tabel 4.2 memperlihatkan hasil nilai BHN rata – rata plat stainless steel 304 sebesar 207 BHN, jika dikonversikan kedalam HRC melalui Hardness Conversion Tabel maka didapat nilai kekerasan material sebesar 15 HRC.
4.3 Hasil Pengujian Keausan
setelah diuji kemudian ditimbang kembali spesimen yang telah mengalami goresan.
Tabel 4.3 Berat Spesimen Pengujian Pin On Disk
Spesimen Load Beban
Gambar 4.2 Grafik kehilangan massa spesimen dengan variasi beban
Dari Gambar 4.2 menunjukkan semakin berat bebanyang diberikan pada spesimen maka semakin besar pula massa spesimen yang hilang. Kehilangan massa terendah terjadi pada beban 0,5 kg dengan massa yang hilang sebesar 0,5 gram dan kehilangan massa tertinggi terjadi pada pembebanan 3 kg dengan massa yang hilang sebesar 3 gram.
Gambar 4.3Spesimen yang sudah diuji keausan
Dari Gambar 4.3 terdapat jejak pada spesimen uji keausan. Jejak tersebut akibat penekanan pin yang diberi beban pada saat pengujian, sehingga pin tersebut bergesek pada permukaan spesimen. Lebar jejak tersebut dapat diukur dengan menggunakan Reflected Metallurgical Microscope dengan type Rax Vision No.545491, MM – 10 A, 230 V-50 Hz . Kemudian dengan menggunakan alat ini diukur lebar jejaknya.Lebar jejak pelat JIS G3101 diberi variasi beban (load) dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar 4.4Lebar goresan spesimen pada beban 0,5 kg
Gambar 4.6 Lebar goresan spesimen pada beban 1,5 kg
Gambar 4.7 Lebar goresan spesimen beban 2 kg
Gambar 4.9 Lebar goresan spesimen pada beban 3 kg
Lebar goresan yang dihasilkan pada raw material tidak sepenuhnya lurus, tetapi terdapat lekukan – lekukan pada goresannya. Hal ini dikarenakan adanya getaran pada pin akibat pembebanan. Untuk memudahkan perhitungan maka pengujian ini setiap spesimen dibagi 4 titik guna mengetahui berbedanya kedalaman goresan dan goresan. Untuk kedalaman goresan pada setiap pembebanan di ukur dengan alat yang sama, namun dengan skala yang berbeda, yaitu dengan skala 100 kali pembesaran dan dapat di lihat pada gambar berikut ini.
Gambar 4.11 Kedalaman goresan pada beban 1 kg
Gambar 4.12 Kedalaman goresan pada beban 1,5 kg
Gambar 4.14 Kedalaman goresan pada beban 2,5 kg
Gambar 4.15 Kedalaman goresan pada beban 3 kg
4 0 604,1
9 604,2
1
159,24 159,2 3
Dari Tabel 4.3 dapat digambarkan Grafik nilai lebar goresan pada tiap titik yang di ukur dengan variasi beban yang dapat dilihat pada Gambar 4.16 dan Grafik nilai kedalaman goresan pada tiap titik yang di ukur dengan variasi beban dapat dilihat pada Gambar 4.17.
Gambar 4.16 Grafik nilai lebar goresan pada tiap titik yang di ukur dengan variasi berat beban.
semakin besar beban yang diberikan pin terhadap spesimen maka semakin besar pula lebar goresannya. Lebar goresan terkecil terjadi pada pembebanan 0,5 kg dengan lebar goresan sebesar rata-rata 594,12 μm dan lebar goresan terbesar terjadi pada pembebanan 3 kg dengan lebar rata-rata 604,19 μm. Hal ini terjadi karena semakin besar beban yang diberikan pin pada spesimen maka semakin besar gaya gesek antara pin dengan spesimen.
Gambar 4.17 Grafik nilai kedalaman goresan disetiap titik yang di ukur dengan variasi berat beban.
pembebanan 0,5 kg dengan kedalaman goresan sebesar rata-rata 107,12 μm dan kedalaman goresan terbesar terjadi pada pembebanan 3 kg dengan dalam rata-rata 159,23 μm. Hal ini terjadi karena semakin besar beban yang diberikan pin pada spesimen maka semakin besar gaya gesek antara pin dengan spesimen.
Berdasarkan Hukum Archard tentang keausan (wear law) bahwa untuk menentukan laju keausan terlebih dahulu dihitung panjang lintasan dan volume keausannya.Panjang lintasan dapat dihitung melalui persamaan (4.3) setelah dihitung terlebih dahulu jari-jari lintasan. Untuk ketiga jenis spesimen, jarak diameter luar pengujian dan jarak diameter dalam pengujian adalah sama. Jari-jari lintasan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (4.2) seperti berikut :
�=��+ ǡ
Setelah didapat hasil perhitungan untuk jari-jari lintasan, maka panjang lintasan dapat dihitung dengan persamaan (4.3) :
�=2����
L =2����
Setelah didapat hasil perhitungan untuk panjang lintasan, maka volume keausan dapat dihitung dengan persamaan (4.4) berikut ini :
��= �����
Berdasarkan persamaan diatas, untuk spesimen A1 memiliki panjang lintasan sebesar 462,98 m begitu juga pada spesimen A2, A3, A4, A5 dan A6 memiliki panjang lintasan yang sama dan pembebanan penpat dari haujian keausan 0,5 kg (4,9 N) pada spesimen A1, serta kekerasan materialnya sebesar 207 x 105 N/mm2 atau 15 HRC yang didapat dari hasil pengujian kekerasan, maka berdasarkan data-data diatas, didapat hasil perhitungannya seperti berikut ini :
��= �� � ��
�� = 6,0 � 10−4
4,9 �� 462,89 � 207 � 105 �/�2 VT = 65,63mm3
ᴪ�= ��� (4.5)
Dimana :
ΨT = Laju Keausan teori (mm3/s) t = Waktu keausan (s)
Berdasarkan persamaan diatas, untuk spesimen A1 plat stainless steel 304 memiliki volume keausan sebesar 65,63 mm3dan selama waktu pengujian keausan selama 1800 detik. Maka berdasarkan data-data diatas, didapat hasil perhitungannya seperti berikut ini :
��= ��
�
�� = 65,63 �� 3
1800 �
ΨT = 0,0364 mm3/s
Didapatlah hasil perhitungan untuk laju keausan secara teori berdasarkan hukum keausan Archard. Untuk perhitungan laju keausan spesimen A2, A3, A4 A5 dan A6 akan disajikan dalam bentuk tabel, karena langkah yang yang dilakukan untuk perhitungannya sama.
Gambar 4.18 Ilustrasi pengujian Keausan (wear test) (Rahman Abdul, 2015)
Dimana :
d1 : diameter dalam lintasan (mm) d2 : diameter luar lintasan (mm)
Kemudian untuk menentukan laju keausan dengan eksperimen terlebih dahulu dihitung luas lintasan dan volume keausan eksperimen. Luas lintasan dapat dihitung melalui persamaan (4.7) dan (4.8) setelah terlebih dahulu dihitung jari-jari luar lintasan, sedangkan jari-jari-jari-jari dalam lintasan sudah didapat dari pengukuran langsung pada spesimen yang telah di uji pin on disk. Jari-jari luar lintasan dapat dihitung menggunakan persamaan (4.6).
rp2 = rp1 + ǡ (4.6)
Dimana :
rp1: Jari-jari dalam lintasan rp2 : Jari-jari luar lintasan
rp2 = rp1 + ā
Setelah didapat hasil perhitungan untuk jari-jari luar lintasan, maka luas dalam lintasan dan luas luar lintasan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (4.7) dan (4.8) berikut ini :
Ap1 = π rp12 (4.7)
Ap2 = π rp22 (4.8)
Dimana :
Ap1 : Luas dalam lintasan (mm2) Ap2 : Luas luar lintasan (mm2)
Berdasarkan persamaan diatas, untuk spesimen A1 yang memiliki jari-jari dalam lintasan sebesar 48,5 mm dan jari-jari luar lintasan sebesar 49,15 mm, maka didapat hasil perhitungan seperti berikut ini :
a) Untuk luas dalam lintasan Ap1 = π rp12
Ap1 = π (48.5 mm)2 Ap 1 = 7.392 mm2
b) Untuk luas luar lintasan Ap2 = π rp22
Ap2 = π (49,09mm)2 Ap2 = 7.566mm2
Setelah didapat hasil perhitungan untuk luas dalam lintasan dan luas luar lintasan, maka volume keausan eksperimen dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (4.9) berikut ini :
VP = (Ap2 – Ap1). ɓ (4.9)
Dimana :
VP:Volume keausan eksperimen (mm3)
ɓ : Kedalaman jejak rata-rata (μm)
Berdasarkan persamaan diatas, untuk spesimen A1 memiliki luas dalam lintasan sebesar 7.392 mm2dan luas luar lintasan sebesar 7.566 mm2serta kedalaman jejak rata-rata spesimen A1 sebesar 107,12 x 10-3 μm, maka didapat hasil perhitungannya sebagai berikut :
VP = (7.566– 7.392) mm2 . (107,12 x 10-3) mm VP = 18,63 mm3
Setelah didapat hasil perhitungan untuk volume keausan, maka laju keausan eksperimen dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (4.10) berikut ini :
�� = ��
� (4.10)
Dimana :
Ψp = Laju keausan eksperimen (mm3/s) t = Waktu pengujian (s)
Berdasarkan persamaan diatas, untuk spesimen A1 memiliki volume keausan eksperimen sebesar `18,63 mm3, maka didapat hasil perhitungan untuk laju keausan eksperimen seperti berikut ini :
�� = ���
��=18,63 ��3 1800 �
Ψp = 0,0103��3/�
Untuk mempersingkat perhitungan pada spesimen A2, A3, A4, A5 dan A6, maka perhitungan laju keausan eksperimen dan perhitungan keausan Archard disajikan dalam bentuk Tabel 4.5 berikut ini :
Spesi
Gambar 4.19. Grafik Laju keausan dengan variasi beban pada plat stainless steel 304
Dari Gambar 4.19 dapat dilihat bahwa semakin besar berat beban yang diberikan maka semakin besar pula laju keausannya dari beban 0.5 kg ke beban 1 kg mengalami kenaikan laju keausan sebesar 91,51 %, dari beban 1 kg ke beban 1.5 kg mengalami kenaikan laju keausan sebesar 39,39 %, dari beban 1.5 kg ke beban 2 kg mengalami kenaikan laju keausan sebesar 28,23 %, dari beban 2 kg ke beban 2.5 kg mengalami kenaikan laju keausan sebesar 22,06 % dan dari beban 2.5 kg ke beban 3 kg mengalami kenaikan laju keausan sebesar 18,03 %. Laju keausan semakin tinggi pada setiap kenaikan berat beban. Hal ini terjadi karena semakin besar beban yang diberikan pin terhadap spesimen, maka semakin besar gaya gesekan yang di alami spesimen, sehingga laju keausannya semakin tinggi.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah dilakukan pengujian keausan dengan metode Pin On Disk yang terlebih dahulu dilakukan pengujian komposisi menggunakan Spectrumeter dan pengujian kekerasan dengan metode Brinell, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Hasil uji komposisi plat stainless steel 304 nilai Fe 67 %, C 0,0432 %, Si 0,345 %, Mn 1,35 %, P 0,0414 %, S 0,0100 %, Cr 20,2 %, Mo 0,0373 %, Ni 10,4 %, Al 0,0111 %, Co 0,142 %, Cu 0,0379 %, Nb 0,0116 %, Ti 0,0097 %, V 0,0983 %, W 0,0201 %, dan Pb 0,0126 % (standart ST 52.0S Grade 1.0421).
2. Nilai kekerasan (Hardness)Stainless Steel 304sebesar 207 x 105 Pa atau 15 HRC.
3. Nilai laju keausan plat stainless steel 304 adalah 0,0103 mm3/s pada beban 0,5 kg, 0,1214 mm3/s pada beban 1 kg, 0,2003 mm3/s pada beban 1,5 kg, 0,2791 mm3/s pada beban 2 kg, 0,2358 mm3/s pada beban 2,5 kg dan 0,4369 mm3/s pada beban 3 kg. Laju keausan semakin tinggi pada setiap kenaikan berat beban.
5.2 Saran
Untuk pengembangan dalam penelitian selanjutnya, maka dapat disampaikan saran-saran sebagai berikut :
1. Untuk penelitian selanjutnya, disarankan untuk melakukan pengujian lebih dari satu material, agar dapat dibandingkan laju keausan pada masing-masing jenis material dan sebaiknya disertai dengan proses Heat Treatment.
2. Motor pada alat pengujian pin on disk di Lab Noise and Vibration Researchsebaiknya diperiksa atau diganti jika perlu, karena tidak mampu
diberi beban tertentu dengan putaran rendah, sehingga menjadi kendala pada saat pengujian.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Gaya Gesek
Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan.Benda-benda yang dimaksud disini tidak harus berbentuk padat, melainkan dapat pula berbentuk cair ataupun gas. Gaya gesek antara dua buah benda padat misalnya adalah gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan gaya antara benda padat dan cairan serta gas adalah gaya stokes. Gaya gesek dapat merugikan atau bermanfaat. Panas pada poros yang berputar, engsel pintu yang berderit dan sepatu yang aus adalah contoh kerugian yang disebabkan oleh gaya gesek. Akan tetapi tanpa gaya gesek manusia tidak dapat berpindah tempat karena gerakan kakinya hanya akan menggelincir di lantai. Tanpa adanya gaya gesek kita tidak akan pernah bisa berjalan. Gaya gesek merupakan akumulasi interaksi mikro antar kedua permukaan yang saling bersentuhan. Permukaan yang sangat halus akan menyebabkan gesek menjadi lebih kecil nilainya dibandingkan dengan permukaan yang kasar, akan tetapi tidak lagi demikian. Kontruksi mikro ataupun nano pada permukaan benda dapat menyebabkan gesekan menjadi minimum, bahkan cairan tidak lagi dapat membasahi (Khusnul, 2009).
2.1.1 Gaya Gesekan dan Gerak Benda
besarnya gaya gesekan. Semakin besar gaya normal, maka semakin besar pula gaya gesekan yang terjadi.
Besar gaya gesekan disamping bergantung pada gaya normal, juga sangat bergantung pada kekasaran permukaan sentuh. Semakin kasar permukaan sentuh, umumnya semakin besar gaya gesekan yang timbul. Hal ini menjelaskan mengapa terjadi perbedaan jarak yang ditempuh oleh kelereng pada saat menggelinding dikarpet dan dilantai berkeramik.
Secara sepintas kita memperoleh pesan bahwa setiap gaya gesekan akan bersifat merugikan, akan tetapi bila kita perhatikan tidak sedikit keuntungan yang akan kita peroleh dengan adanya gaya gesekan ini, misalnya gesekan antara roda dan porosnya akan mengurangi laju mobil, namun tidak mungkin mobil bisa bergerak tanpa adanya gaya gesekan antara ban mobil dengan permukaan jalan (Khusnul, 2009).
2.1.2 Asal Gaya Gesek
Jika permukaan suatu benda bergesekan dengan permukaan benda lain, masing-masing benda tersebut mengerjakan gaya gesek antara satu dengan yang lain. Gaya gesek pada benda yang bergerak selalu berlawanan arah dengan arah gerakan benda tersebut.Selain menghambat gerak benda, gesekan dapat menimbulkan aus dan kerusakan. Hal ini dapat kita amati pada mesin kendaraan, misalnya ketika kita memberi minyak pelumas pada mesin mobil agar gesekan pada komponen-komponen mesin dapat diperkecil. Jika tidak diberi minyak pelumas maka komponen mesin akan mengalami gesekan yang sangat besar sehingga komponen akan aus dan rusak (Hasriani, dkk, 2014).
2.2 Jenis – Jenis Gaya Gesek
pada permukaan atau berspin, terdapat pula gaya gesek spin (spin friction) (Khusnul, 2009).
2.2.1 Gaya Gesek Statis
Gaya gesek statis adalah gesekan antara dua benda padat yang tidak bergerak relatif atau sama lainnya. Seperti contoh, gesekan statis dapat mencegah benda meluncur kebawah pada bidang miring. Koefesien gesek statis umumnya dinotasikan dengan ��, dan pada umumnya lebih besar dari koefisien gesek kinetis.
Gaya gesek statis dihasilkan dari sebuah gaya yang diaplikasikan tepat sebelum benda tersebut bergerak. Gaya gesekan maksimum antara dua permukaan sebelum gerakan terjadi adalah hasil dari koefisien gesek statis dikalikan dengan gaya normal f = �� Fn. Ketika tidak ada gerakan yang terjadi gaya gesek dapat memiliki nilai dari nol hingga gaya gesek maksimum. Setiap gaya yang lebih kecil dari gaya gesek maksimum yang berusaha untuk menggerakkan salah satu benda akan dilawan oleh gaya gesekan yang setara dengan besar gaya tersebut namun berlawanan arah. Setiap gaya gesek yang lebih besar dari gaya gesek maksimum akan menyebabkan gerakan terjadi. Setelah gerakan terjadi, gaya gesekan statis tidak lagi dapat digunakan untuk menggambarkan kinetika benda, sehingga digunakan gaya gesek kinetis.
2.2.2 Gaya Gesek Kinetis
hanya diperlukan gaya yang lebih kecil dari pada gaya yang digunakan untuk mulai menggerakkannya. Setelah bergerak, gaya gesek statis berkurang sedikit demi sedikit dan berubah menjadi gaya gesekan kinetis, sehingga gaya gesekan kinetis selalu lebih besar dari pada gaya gesekan statis maksimum (Khusnul, 2009).
2.3 Mekanika Kontak
Secara sederhana mekanika kontak (contact mechanics) mempelajari tentang kontak yang terjadi antar benda, yang merupakan bagian dari ilmu tribologi. Mekanika kontak mempelajari tentang tegangan dan deformasi yang ditimbulkan saat dua permukaan solid saling bersentuhan satu sama lain pada satu titik atau lebih, dimana gerakan kedua benda atau lebih dibatasi oleh suatu constraint.Kontak yang terjadi antara dua benda dapat berupa titik, garis ataupun
permukaan. Jika kontak yang terjadi diteruskan dan dikenai suatu beban kontak, maka kontak yang awalnya berupa titik dapat berubah menjadi bentuk ataupun permukaan yang lain tergantung besar tegangan yang terjadi saat terjadinya kontak (Yanto, 2010).
Hampir setiap permukaan dapat dipastikan menerima beban kontak, dimana tegangan paling besar terdapat pada area titik atau permukaan tertentu.Jenis konfigurasi pembebanan pada batas elastis dinamakan Hertzian Contact.Kita mengetahui bahwa ketika dua permukaan yang terkena kontak terdapat tekanan yang terbentuk pada suatu titik maupu garis. Kita dapat melihat titik atau garis kontak pada permukaan lengkung saat kontak keduanya mempunyai gerakan memuta. Kondisi ini akan muncul seperti halnya roda bertemu dengan suatu permukaan dan bagian yang saling kontak paa roda gigi transmisi dan kontak yang terjadi pada screw conveyor dengan bahan yang di angkut.
2.3.1 Kontak Statis
Kontak statis bermula ketika beban dikenakan pada benda. Dalam skala mikro,
surface yang merupakan sekumpulan dari asperiti-asperiti akan mengalami
deformasi. Daerah kontak akan bertambah banyak seiring dengan meningkatnya
jumlah asperiti yang saling kontak karena peningkatan beban. Akibat selanjutnya adalah muncul fenomena deformasi. Deformasi yang terjadi karena beban vertikal yang didefinisikan jackson et al (2005) dapat berupa elastis, elastis plastis atau plastis (Yayankhancoet, 2013).
Gambar 2.1 Kontak dua permukaan (Yayankhancoet, 2013)
Rejin elastis mengacu pada ketiadaan defomasi plastis, yaitu ketika beban yang dikenakan pada benda dihilangkan, maka benda tersebut dapat kembali ke bentuk asal. Rejim elastis plastis ialah keadaan transisi dari elastis ke plastis. Dalam rejim ini benda terdeformasi plastis, tetapi daerah kontak masih berada pada daerah elastis serta kondisi ketiga adalah kondisi plastis (fully plastic). Kondisi ini terjadi apabila daerah kontak telah terjadi luluh sepenuhnya, yaitu nilai modulus
elastisitas suatu material sudah terlewati.Untuk mempermudah dalam
dengan finite element dan juga data hasil percobaan.Fenomena beralihnya keadaan dari elastis menuju plastis pada tingkat asperiti sangat menarik untuk dikaji.Zhao et al (2000) menggunakan parameter � sebagai kedalaman penetrasi untuk kedalaman menganalisanya.
2.3.2 Kontak Dinamis
Kontak dinamis terbagi menjadi dua bagian.Bagian pertama tentang kontak luncur (sliding contact) dan yang kedua tentang kontak bergulir (rolling contact).
1. Kontak luncur (Sliding Contacts)
Kontak ini terjadi karena adanya beban tangensial sehingga gerakan luncur bisa terjadi. Sedangkan pada kontak statis hanya ada gaya normal saja. Beberapa peneliti mengkombinasikan antara kedua beban tersebut. Kerena pada kenyataannya gerakan sliding yang merupakan awal terjadinya gesekan, bermula dari kontak statis.
2. Kontak Bergulir (Rolling Contacts)
Gerakan dalam rolling contact diklasifikasikan menjadi (Halling, 1976): 1. Bergulir bebas.
2. Bergulir dengan tujuan untuk traction. 3. Bergulir dalam alur.
4. Bergulir disekitar kurva.
Koefisien dari sliding friction pada kondisi benda tanpa pelumas dari 0,1 sampai lebih besar dari 1 (Bushan, 1999). Jika kontak dari dua buah benda non- conformal adalah jenis titik, keadaan rolling murni berlaku disini. Gesekan karena gerakan gulir dapat disebabkan oleh berbagai kasus, tetapi walau bagaimanapun, slipping/sliding lebih dominan sebagai penyebabnya (Robinowicz, 1995).Kekasaran adalah sebuah parameter penting dalam kontak bergulir dalam hubungannya dengan gesekan dan aus. Kesempurnaan geometri rolling dapat dikurangi dengan kekasaran sehingga microslip yang terjadi pada tingkat kekasaran saja.Deformasi plastis pada asperiti juga dapat menyebabkan hilangnya energi selama gerakan bergulir. Ditinjau dari sisi gaya gesek, permukaan yang halus mempunyai gaya gesek yang lebih kecil jika dibandingkan permukaan yang kasar. Hampir setiap kasus gesekan pada rolling contact, gaya gesek akan mengalami penurunan saat running-in.
2.4 Friction
Friction adalah gaya gesek yang timbul karena adanya kontak antara dua permukaan yang saling bersinggungan. Hal ini akan selalu timbul meskipun pada permukaan yang stationary (diam) tapi akan sangat kelihatan ketika salah satu permukaan saling bergesekan satu sama lain. Jenis dari permukaan sangat menentukan gaya gesek yang terjadi pada permukaan yang kasar akan mengalami friction yang lebih besar dari pada permukaan yang halus.
dengan mesin sebagaian besar mempunyai bentuk permukaan yang termasuk permukaan yang kasar.
2.5 Jenis – Jenis Friction
Ketika friction dalam bentuk gaya yang saling berlawanan, maka friction dapat dikelompokkan menjadi lima jenis, yaitu static, limiting, rollong dan fluid. Dari lima jenis diatas yang sering terjadi pada part kendaraan bermotor adalah sliding, rolling dan fluid friction.
2.5.1 Static Friction
Static friction merupakan friction yang mempertahankan sesuatu untuk tetap
dalam keadaan stationary (diam).Ketika sebuah partikel berada dilevel permukaan, maka ini terjadi karena adanya static friction.Dengan begitu tidak ada sesuatu yang dapat selalu tetap pada posisinya.
2.5.2 Limiting Friction
Jika sebuah gaya secara bertahap bertambah ketika terjadi gesekan antara dua permukaan yang saling bergesekan maka friction juga bertambah dan membatasi pergerakan. Pada titik tertentu akan tercapai titik dimana frictiontidak dapat lagi menjaga permukaan dari sliding. Friction pada titik ini disebut sebagai limiting friction.
2.5.3 Sliding Friction
Sliding friction adalah tahanan yang timbul pada pergerakan/perputaran ketika
pada dua permukaan meluncur satu sama lain. Sliding friction lebih kecil dari limiting friction karena hanya memerlukan force yang kecil untuk mencegah sliding dari pada waktu pertama memulai mendorong atau menggerakkan sesuatu,
cobalah dengan cara mendorong sesuatu yang berat sepanjang lantai atau melewati atas dari sebuah meja. Sliding friction timbul ketika sebuah shaftberputar pada plain bearing atau ketika sebuah bidang meluncur satu sama
2.5.4 Rolling Friction
Ketika sebuah permukaan dibatasi dengan roller atau ball maka tidak terjadi slide tetapi yang terjadi adalah saling bergerak. Friction yang terjadi antara permukaan dan ball disebut sebagai rolling friction dan ini lebih kecil dari sliding friction.Ball dan roller bearing digunakan untuk mengurangi friction, maka untuk
alasan inilah ball dan roller bearing termasuk antifriction bearings.
2.5.5 Fluid Friction
Fluid juga mempunyai friction tetapi berbeda dengan jenis-jenis friction yang telah dibahas diatas. Jika dua permukaan yang saling bergesekan dibatasi dengan lapisan oli, maka friction akan sangat berkurang walaupun masih tetap ada frictionyang terjadi. Friction tidak lagi terjadi antara permukaan yang saling bergesekan tetapi terjadi pada oli pelapis diantara dua permukaan tersebut.Fluida dapat berupa cairan atau gas, cairan mempunya friction yang lebih besar dari pada gas.
Friction yang terjadi pada fluida disebabkan oleh molekul oli pada setiap lapisan
oli saling tarik menarik satu sama lain. Oli cenderung selalu menempel pada permukaan, maka lapisan oli mempunyai kecepatan yang berbeda-beda pada setiap lapisan oli tetap yang tertutup pada permukaan yang tidak bergerak.
2.6 Keausan
Definisi paling umum dari keausan yang telah dikenal sekitar 50 tahun lebih yaitu hilangnya bahan dari suatu permukaan kebagian lain atau bergeraknya bahan pada suatu permukaan. Definisi lain tentang keausan yaitu sebagai hilangnya bagian dari permukaan yang saling berinteraksi yang terjadi sebagai hasil gerak relatif pada permukaan.
Suatu komponen struktur dan mesin agar berfungsi dengan baik sebagaimana mestinya sangat bergantung pada sifat-sifat yang dimiliki material.Material yang tersedia dan dapat digunakan oleh para engineer sangat beraneka ragam, seperti logam, polimer, keramik, gelas dan komposit. Sifat yang dimilikioleh material terkadang membatasi kinerjanya, namun jarang sekali kinerja suatu material hanya ditentukan oleh satu sifat, tetapi lebih kepada kombinasi dari beberapa sifat.Salah satu contohnya adalah ketahanan aus (wear resistance) merupakan fungsi dari beberapa sifat material (kekerasan dan kekuatan), friksi serta pelumasan.Material apapun dapat mengalami keausan disebabkan oleh mekanisme yang beragam.Pengujian keausan dapat dilakukan dengan berbagai macam metode dan teknik, yang satunya adalah metode ogoshi dimana benda uji memperoleh beban gesek dari cincin yang berputar (revolving disk).Pembebanan gesek ini akan menghasilkan kontak antar permukaan yang berulang-ulang yang pada akhirnya akan mengambil sebagian material pada permukaan benda uji. Keausan sendiri mempunyai dua sifat yaitu keausan normal dan keausan tidak normal. Hal-hal yang mempengaruhi keausan yaitu:
1. Pembebanan 2. Kecepatan
3. Jumlah minyak pelumas 4. Jenis minyak pelumas 5. Temperatur
6. Kekerasan permukaan 7. Kehalusan permukaan 8. Adanya benda-benda asing 9. Adanya benda kimia
2.7 Jenis – Jenis Keausan
2.7.1 Keausan Ashesive (Adhesive Wear)
Keausan adhesive adalah salah satu jenis keausan yang disebabkan oleh terikat atau melekat atau berpindah partikel dari suatu permukaan material yang lemah kematerial yang lebih keras serta deformasi plastis dan pada akhirnya terjadi pelepasan / pengoyakan salah satu material. Proses bermula ketika benda dengan kekerasan yang lebih tinggi menyentuh permukaan yang lemah kemudian terjadi pengikatan. Pengikatan ini terjadi secara spontan dan dapat terjadi dalam suhu yang rendah atau moderat.Adhesuve wear sering juga disebut galling, scoring, scuffing, seizure atau seiring.
2.7.2 Keausan Abrasif (Abrasive Wear)
Keausan jenis ini terjadi bila suatu partikel keras (asperity) dari material tertentu meluncur pada permukaan material lain yang lebih lunak sehingga terjadi penetrasi atau pemotongan material yang lebih lunak.Tingkat keausan pada mekanisme ini ditentukan oleh derajat kebebasan (degree of freedom) partikel keras atau asperity tersebut. Keausan abrasif inilah yang terjadi pada screw conveyor.
Sebagai contoh partikel pasir silica akan menghasilkan keausan yang lebih tinggi ketika diikat pada suatu permukaan seperti pada kertas amplas, dibandingkan bila partikel tersebut berada didalam sistem slury. Pada kasus pertama, partikel tersebut kemungkinan akan tertarik sepanjang permukaan dan akhirnya mengakibatkan pengoyakan. Sementara pada kasus terakhir, partikel tersebut mungkin hanya berputar tanpa efek abrasi.
2.7.3 Keausan Lelah (Surface Fatigue Wear)
2.7.4 Keausan Oksidasi / Korosif (Tribo Chemical wear)
Keausan kimiawi merupakan kombinasi antara proses mekanis dan proses termal yang terjadi pada permukaan benda serta lingkungan sekitarnya.
Sebagai contoh, proses oksidasi yang sering terjadi pada sistem kontak luncur (sliding contact) antar logam. Proses ini lama kelamaan akan menyebabkan perambatan retak dan juga terjadi abrasi. Peningkatan suhu dan perubahan sifat mekanis pada asperiti adalah akibat dari keausan kimiawi. Keausan jenis ini akan menyebabkan korosi pada logam.
2.7.5 Keausan Erosi (Erosion Wear)
Proses erosi disebabkan oleh gas dan cairan yang membawa partikel padatan yang membentur permukaan material. Jika sudut benturan kecil, keausan yang dihasilkan analog dengan abrasif.Namun, jika sudut benturannya membentuk sudut gaya normal (90 derajat), maka keausan yang terjadi akan mengakibatkan brittle failure pada permukan.
2.8 Definsi Screw Conveyor
Screw conveyor merupakan salah satu perlengkapan produksi pada suatu
pabrik kelapa sawit. Alat ini memiliki ulir dan arah putaran searah jarum jam, dimana masing-masing ulir antara satu dengan yang lainnya mempunyai jarak yang sama dan fungsinya adalah untuk memindahkan atau mentransfer buah maupun ampas kelapa sawit.
Alat ini pada dasarnya terbuat dari pisau yang berpilin mengelilingi suatu sumbu sehingga bentuknya mirip skrup. Pisau berpilin ini disebut flight. Macam-macam flightadalah sectional flight, helicoid flight, dan special flight. Ketiga itu terbagi atas cast iron flight, ribbon flight, dan cut flight. Konveyor berflightsectiondibuat dari pisau-pisau pendek yang disatukan tiap pisau berpilin satu putaran penuh dengan cara disambung tepat pada tiap ujung sebuah pisau dengan di las sehingga akhirnya akan membentuk sebuah pilinan yang panjang.
disatukan dengan cara di las tepat pada poros yang bersesuaian dengan pilinan berikutnya. Flight khususnya digunakan dimana suhu dan tingkat kerusakan tinggi adalah flight cast iron. Flight-flight ini disusun sehingga membentuk sebuah conveyor.Untuk bahan yang lengket, digunakan ribbon flight, untuk mengaduk
digunakan cut flight. Flight pengaduk ini dibuat dari flight biasa, yaitu dengan cara memotong-motong flight biasa lalu membelokkan potongannya ke berbagai arah.
Contoh dari screw conveyor dapat dilihat pada Gambar 2.2.
2.9 Jenis – Jenis Flight Conveyor 2.9.1 Standart Sectional flight Screw
Gambar 2.3Standard Sectional Flight Screw(Rapids, 2012)
Paling banyak digunakan didunia industri, biasanya untuk mengangkut atau menyalurkan bermacam-macam produk, misalnya kernel sawit, cangkang, kacang, tepung, semen, jagung dan lain-lain.
2.9.2 Ribbon Flight Screw
Digunakan untuk mengangkut atau membawa produk yang sifatnya lengket, permen atau zat yang kental, atau dimana material cenderung melekat pada pipa pembawa conveyor.
2.9.3 Cut Flight Screw
Gambar 2.5Cut Flight Screw(Rapids, 2012)
Jenis conveyor ini digunakan untuk mengangkut produk atau material yang ringan, halus, butiran ataupun material serpihan. Juga digunakan untuk mencampurkan material yang berbeda saat dibawa atau untuk menghilangkan pasir atau kotoran dari biji yang terikut terbawa saat proses pengangkutan.
Gambar 2.6Cut And Folded Flight Screw(Rapids, 2012)
Conveyor ini digunakan untuk menghasilkan sebuah gaya angkat dengan
menaikkan nilai agitasi dan aerasi material ketika pencampuran.
2.9.5 Sectional Flight Screw With Paddles
Gambar 2.7Sectional Flight Screw With Paddles(Rapids, 2012)
Digunakan untuk mencampurkan material (sebagai pengaduk) selama proses pengangkutan. Adukan (screw yang terpotong) boleh saja dicocokkan atau disesuaikann (dilas tempat) atau penyesuaian jarak (baut yang dipasangkan, untuk memberikan derajat pengadukan).
2.9.6 Paddle Screw
Digunakan untuk menyempurnakan pencampuran atau pengadukan material yang berbeda.Dayungan (screw yang terpotong-potong pada gambar diatas) biasa dipasangkan (dilas di tempat) atau menyesuaikan jarak (baut yang dipasangkan), untuk membantu variasi derajat pencampuran material.
2.9.7 Short Pitch Screw
Gambar 2.9Short Pitch Screw(Rapids, 2012)
Jenis screw conveyor ini mirip dengan jenis standard sectional flight screw, hanya saja jarak antar flight/screw berdekatan. Jenis ini umumnya digunakan untuk mengangkut material ke atas yang miring (Inclined) dan pengangkutan material dengan tampungan/corong dimana jarak antar flight lebih berdekatan dari diameter screw itu sendiri.
Gambar 2.10Interrupted Flight Screw(Rapids, 2012)
Hampir sama dengann Ribbon Screw, digunakan untuk mengangkut material atau zat yang bersifat kental dan lengket, tetapi lebih baik dianjurkan yang mempunyai konsistensi laju alir dari jenis ribbon screw.
2.9.9 Cone Screw
Gambar 2.11Cone Screw(Rapids, 2012)
Digunakan untuk memberikan laju alir massa yang baik (laju alir output sama) dari sebuah hopper yang lebih tinggi dari screw-screw dengan jarak yang berubah-ubah pada screw itu sendiri.
Gambar 2.12Shaftless Screw(Rapids, 2012)
Sama dengan jenis Ribbon Screw, tipe ini digunakan untuk mengangkut material atau zat yang bersifat lengket dan kental, dimana material cenderung lengket pada pipa. Tetapi juga digunakan untuk mengangkut material yang berserabut yang biasanya dapat menggulung disekitar screw pipa.
2.9.11 Press Screw
Gambar 2.13Press Screw(Rapids, 2012)
Press Screw umumnya dikelilingi oleh saringan diluarnya dan digunakan
untuk menekan permukaan untuk menghasilkan cairan dari berbagai produk. Contoh penggunannya pada worm screw press pada mesin kempa Pabrik Kelapa Sawit.
Gambar 2.14Detain komponen screw conveyor (Yayangkhancoet, 2013) Keterangan :
1. Screw conveyor drive, motor mount, V – belt drive dan guard. 2. End plate untuk screw conveyor drive.
3. Palung dengan fitted discharge spout. 4. Trough / Palung
5. End plate untuk ball bearing.
6. Seal plate, flanged ball bearing unit dan tail shaft. 7. Screw.
8. Screw dengan bare pipe at discharge end. 9. Hanger dengan bearing dan coupling shaft. 10. Flanged cover with inlet.
11. Flanged covers with buttstrap.
1. Trough
Gambar 2.15Trought(U) (Yayangkhancoet, 2013)
2. Hanger
Hanger berfungsi memberikan dukungan, mempertahankan allignment
dan bertindak sebagai permukaan bantalan.
Gambar 2.16Hanger screw (Yayangkhancoet, 2013)
3. Screw Conveyor
Screw Conveyor ini berputar dengan halus memutar materi kesamping didalam
Gambar 2.17Screw conveyor (Yayangkhancoet, 2013)
4. Kopling
Kopling dan poros menghubungkan dan mengirimkan motion untuk screw conveyor berikutnya.
Gambar 2.18 Kopling screw (Yayankhancoet, 2013)
2.10 Cara Kerja Screw Conveyor
Screw conveyor ini terdiri dari baja yang memiliki bentuk spiral (pilinan
seperti ulir) yang tertancap pada shaft/poros dan berputar dalam suatu saluran berbentuk U (through) tanpa menyentuhnya sehingga flight (daun screw) mendorong material ke dalam trough. Shaft/poros digerakkan oleh motor gear.
disebut flight (daun screw). Bentuknya spiral (lilitan seperti ulir) atau dengan modifikasi tertentu yang menempel pada poros.
Gambar 2.19 Proses kerja screw conveyor (Yayangkhancoet, 2013)
Screw conveyor memerlukan sedikit ruangan dan tidak membutuhkan mekanik
serta membutuhkan biaya yang sedikit. Material bercampur saat melewati conveyor. Pada umumnya screw conveyor dipakai untuk mengangkut bahan
secara horizontal. Namun bila diinginkan dengan elevasi tertentu bisa juga dipakai dengan mengalami penurunan kapasitas 15-45% dari kapasitas horisontalnya.
2.12 Fungsi Screw Conveyor
Screw conveyor yang berfungsi untuk mentransfer material yang didalam
alat terdapat continous spiral flight yang terikat dalam suatu shaft dan dimasukkan dalam pipa.
Screw conveyor digunakan untuk memindahkan material kecil seperti
butiran aspal, batu bara, abu, krikil dan pasir. Tipe khusus yaitu ribbon conveyor dimana tidak ada pusat helical fin, cocok digunakan untuk lem, cairan kental seperti molasses, tas panas dan gula. Penerapan dalam industri:
2. Makanan seperti cake mixes, soup mixes, gravy mixes, cocoa powder, keju, permen, susu bubuk, frozen or rowvegetables, fruits and nuts.
3. Kosmetik dan obat-obatan seperti bedak, titanium dioxide, zinc oxide, clay calcium carbonate.
2.13 Kelebihan Screw Conveyor
Adapun kelebihan dari screw conveyor adalah sebagai berikut:
a. Dapat digunakan sebagai pencampur bahan disamping fungsi utamanya sebagai pemindah bahan.
b. Dapat mengeluarkan material pada beberapa titik yang dikehendaki. Hal ini penting bagi material yang berdebu (dusty), material panas, dan material yang berbau.
2.14 Kekurangan Screw Conveyor
Adapun kekurangan screw conveyor adalah sebagai berikut:
a. Tidak dapat digunakan untuk pemindahan bahan bongkah besar (large-lumped), mudah hancur (easily-crushed), abrasive, dan material mudah
menempel (sticking materials). Beban yang berlebihan akan mengakibatkan kemacetan, merusak poros, dan screw berhenti.
b. Screw pada conveyor ini mengakibatkan adanya gesekan material terhadap screw dan through yang berakibat pada konsumsi daya yang tinggi. Oleh karena itu screw conveyor digunakan untuk kapasitas rendah sampai sedang (sampai 100 m3/jam) dan panjang biasanya 30 sampai 40 m.
2.15 Perhitungan Pada Screw Conveyor
Untuk jenis screw standard, kecepatan penuh flight konveyor dapat dihitung dengan persamaan 2.1
Kapasitas screw conveyor dalam ft3/jam rpm (CEMA-screw conveyor, 1971:25)
C = Kapasitas screw conveyor dalam ft3/jam Ds = diameter screw conveyor (inchi)
Dp = diameter pipa (inchi)
P = pitch dariscrew conveyor (inchi)
K = prosentase dari pembebanan conveyor (%)
Jadi untuk menghitung daya yang dibutuhkan adalah daya total dari gesekan conveyor (HPf) dan daya untuk memindahkan material pada ukuran terrtentu (HPm) dikalikan dengan factor beban overload (Fo) dan dibagi efisiensi penggerak total (e) (CEMA-screw conveyor 1971:36):
���
=
������100000 (2.3)
Dimana:
L = Panjang dari conveyor dalam ft
N = Kecepatanscrew conveyor(saat beroperasi) dalam rpm Fd = Faktor diameter conveyor
Fb = Faktorhanger bearing
���
=
���������100000 (2.4)
Dimana:
C = Kapasitas screw conveyor dalam ft3/jam W = Berat jenis material dalam lbs/ft3
Fm = Faktor material yang diangkut/dibawa
HPm = Daya untuk memindahkan material (HP) HPf = Daya total karena gesekan conveyor (HP)
Untuk menghitung besarnya torsi dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
�����, (��): 63,025 ���
��� (���ℎ.���) (2.6)
Untuk menghitung Laju kecepatan screw (ft/mnt) dapat dihitung dengan formula sebagai berikut :
��������� =�������������������
12 (2.8)
Sedangkan untuk menghitung laju keausan abrasi screw (ft/mnt) yaitu :
���������� =��������������������������� ℎ� (����������������� −4)(.9)
2.16 Pengujian Keausan (Wear Test)
Secara definisi, keausan adalah hilangnya sejumlah lapisan permukaan material karena adanya gesekan antara permukaan padatane dengan benda lain. Definisi gesekan itu sendiri adalah gaya tahan yang menahan gerakan antara permukaan solid yang bersentuhan maupun solid dengan liquid. Keausan pada dasarnya memiliki beberapa mekanisme, yaitu abrasi, erosi, adhesi, fatik dan korosi.
Gambar 2.20 Alat uji keausan tipe pin on disk
Ada beberapa parameter uji dalam pengujian keausan metode pin on disk sesuai dengan standart ASTM G 99-04, diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Pembebanan (Load)
2. Kecepatan lintasan (Sliding Speed) 3. Jarak lintasan (Sliding Distance) 4. Suhu (Temperature)
5. Atmosfer (Atmosphere)
Keausan sendiri terbagi dalam beberapa jenis keausan, seperti keausan abrasif, adesif, korosif, keausan fatik, kimia, erosi dan lain-lain. Keausan yang terjadi pada pengujian tipe pin on disk adalah Keausan Abrasif (Abrasive wear).
Besarnya jejak permukaan dari material tergesek itulah yang dijadikan dasar penentuan tingkat keausan pada material. Semakin besar dan dalam jejak keausan maka semakin tinggi volume material yang terkelupas dari benda uji. Ilustrasi skematis dari kontak permukaan antara revolving disc dan benda uji diberikan oleh Gambar 2.21.
Gambar a Gambar b
F = gaya yang diberikan pada pin (N) R = jarak antara disk dengan pin (mm) d = diameter bola/pin (mm)
D = diameter disk (mm) W = putaran (rpm)
Volumekeausan berdasarkan ASTM G99-04 dapat ditentukan sebagai perbandingan rumus:
volume loss, mm3 = mass loss (g) x 1000 (2.10) density(g/cm3)
Memprediksi keausan yang terjadi pada permesinan cukuplah sulit. Setiap rumus pada literatur yang dapat mengitung laju keausan hanya sebatas prediksi atau pendekatan saja. Pada tahun 1950-an J. F. Archard menemukan suatu hukum yang dapat memprediksi terjadinya keausan pada material yang saling bergesekan dan dia menamai hukum itu dengan dirinya sendiri, yaitu hukum keausan Archard (Archard wearlaw).Berdasarkan hukum keausan Archard tentang hukum keausan (wearlaw)bahwa persamaan volume keausan dapat diperoleh dari (Stachowiak):
L =
2π.r.n.t60 (2.13)
r = d + (ā x 10-3
) (2.14)
2 Dimana:
r = Jari-jari lintasan (mm) n = Putaran (rpm)
ā = Lebar jejak rata-rata (µm) t = Waktu keausan (s)
d = Diameter pengujian (mm)
Ilustrasi skematis spesimen hasil uji keausan dapat dilihat pada Gambar 2.22.
Gambar 2.22 Ilustrasi spesimen hasil uji keausan (Rahman Abdul, 2015)
Keterangan :
d1 = Diamter dalam lintasan (mm) d2 = Diameter luar lintasan (mm)
Dari gambar diatas, untuk menghitung laju keausan secara eksperimen dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
VP = (A2 – A1).ḃ (2.15)
t
VP = Volume keausan eksperimen (mm3) A1 = Luas dalam lintasan (mm2) A2 = Luas luar lintasan (mm2)
r1 = Jari-jari dalam lintasan (mm) r2 = Jari-jari luar lintasan (mm) b = Kedalaman rata-rata (µm)
Laju keausan Wear rate digunakan untuk menghitung laju keausan per satuan waktu. Unit yang digunakan tergantung pada jenis keausanan dan sifat tribosystem yang terjadi. Laju keausan dapat dinyatakan sebagai:
1. Volume material yang dibuang per satuan waktu, per unit jarak luncur, per putaran dari komponen atau per osilasi dari tubuh (yaitu, di keausan sliding). 2. Volume rugi per unit normal gaya per satuan jarak luncur (mm3/N.m, yang kadang-kadang disebut faktor keausan).
3. Massa rugi per satuan waktu.
4. Perubahan dalam dimensi tertentu per satuan waktu.
5. Perubahan relatif dalam dimensi atau volume sehubungan dengan perubahan yang sama di lain substansi (referensi).
Material jenis apapun akan mengalami keausan dengan mekanisme yang beragam, yaitu keausan abrasi, adhesi, oksidasi, erosi dan friting. Di bawah ini diberikan penjelasan ringkas dari mekanisme-mekanisme tersebut.
2.16.1Keausan Abrasif
pemotongan material yang lebih lunak. Tingkat keausan pada mekanisme ini ditentukan oleh derajat kebebasan (degree of freedom) partikel keras atau asperity tersebut.
Sebagain contoh partikel pasir silica akan menghasilkan keausan yang lebih tinggi ketika diikat pada suatu permukaan seperti pada kertas amplas, dibandingkan bila partikel tersebut berada didalam sistem slury. Pada kasus pertama partikel tersebut kemungkinan akan tertarik sepanjang permukaan dan dan akhirnya mengakibatkan pengoyakan. Sementara pada kasus terakhir, partikel tersebut mungkin hanya berputar tanpa efek abrasi.
Faktor yang berperan dalam kaitannyadengan ketahan material terhadap abrasive wear antara lain:
1. Material hardness 2. Kondisi struktur mikro 3. Ukuran abrasif
4. Bentuk
Bentuk kerusakan permukaan akibat abrasive wear, antara lain: 1. Scratching
2. Scoring 3. Gouging
Gambar 2.24 Keausan metode abrasif (Rahmawan, 2009)
2.16.2 Keausan Adhesive
Terjadi bila kontak permukaan dari dua material atau lebih mengakibatkan perlekatan satu sama lainnya (adhesive) serta deformasi plastis dan pada akhirnya terjadi pelepasan/pengoyakan salah satu material seperti diperlihatkan pada Gambar 2.25.
Gambar 2.26 Keausan metode Adhesive (Rahmawan, 2009)
2.16.3 Keausan Oksidasi/Korosif
Proses kerusakan dimulai dengan adanya perubahan kimiawi material di permukaan oleh faktor lingkungan. Kontak dengan lingkungan ini menghasilkan pembentukan lapisan pada permukaan dengan sifat yang berbeda dengan material induk. Sebagai konsekuensinya, material akan mengarah kepada perpatahan interface antara lapisan permukaan dan material induk dan akhirnya seluruh lapisan permukaan itu akan tercabut.
Gambar 2.27 Mekanisme keausan oksidasi (Rahmawan, 2009)
2.16.4 Keausan Erosi
Gambar 2.28 Skematis keausan erosi (Rahmawan, 2009)
2.16.5 Keausan Friting
Keausan yang terjadi akibat kombinasi dari gesekan dan getaran, seperti pada poros dan bearing. Kerusakan akan dipercepat dengan adanya partikel yang lepas dari permukaan yang terperangkap diantara kedua permukaaan tersebut, sehingga keausan yang terjadi juga disebabkan oleh keausan abrasi.
2.17 Pengujian Kekerasan (Hardness Test)
Pengujian kekerasan Brinnel merupakan pengujian standar skala industri, tetapi karena penekannya terbuat dari bola baja yang berukuran besar dan beban besar maka bahan yang sangat lunak atau sangat keras tidak dapat diukur kekerasannya. Didalamaplikasi manufaktur, material diuji untuk dua pertimbangan, sebagai riset karakteristik suatu material baru dan juga sebagai suatu analisa mutu untuk memastikan bahwa contoh material tersebut menghasilkan spesifikasi kualitas tertentu.
Pengujian yang paling banyak dipakai adalah dengan menekan alat penekan tertentu kepada benda uji dengan beban tertentu dan dengan mengukur ukuran bekas penekanan yang terbentuk di atasnya, cara ini dinamakan cara kekerasan dengan penekanan (brinnel).Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan (Frictional force),dalam hal ini bidang keilmuan yang berperan penting
mempelajarinya adalah IlmuBahanTeknik (MetallurgyEngineering). Kekerasan didefinisikansebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan).
Didunia teknik, umumnya pengujian kekerasan menggunakan 4 macam metode pengujian kekerasan, yaitu:
1. Brinell (HB/BHN) 2. Rockwell (HR/RHN) 3. Vickers (HV/VHN) 4. Mikro Hardness
1. Permukaan material
2. Jenis dan dimensi material 3. Jenis data yang diinginkan 4. Ketersedian alat uji
2.17.1 Metode Brinell
Pengujian kekerasan dengan metode brinell bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja (identor) yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut. Metoda uji kekerasan yang di ajukan oleh J.A Brinell pada tahun 1900an ini merupakan uji kekerasan lekukan yang pertamakali banyak digunakan dan disusun pembakuannya (dieter, 1987). Uji kekerasan ini berupa pembentukan lekukan pada permukaan logam menggunakan indentor. Indentor untuk brinell berbentuk bola dengan diameter 10mm, diameter 5mm, diameter 2,5mm, dan diameter 1mm, itu semua adalah diameter bola standar internasional).
Gambar 2.29 Alat uji kekerasan Brinell Test
dari tungsten carbide.Tungsten carbide lebih keras dari baja, jadi tungstencarbide biasanya dipakai untuk pengujian benda yang keras yang dikhawatirkan akan merusak bola baja. Namun untuk pengujian bahan yang tingkat kekerasannya belum diketahui, alangkah baiknya jika kita mengujinya terlebih dahulu menggunakan metodarockwell dengan menggunakan indentor kerucut intan, untuk menghindari rusaknya indentor. Seperti yang kita ketahui bahwa intan adalah logam yang paling keras saat ini, jadi intan tidak akan rusak jika di indentasikan ke material yang kerasUntuk bahan/ material pengujian brinel harus disiapkan terlebih dahulu. Material harus bersih dan diusahakan halus (minimal N6 atau digerinda).Harus rata dan tegak lurus, bersih dari debu, karat, dan terak (Fauzan, 2013).
Standar yang digunakan pengujian Brinell Test : 1. ASTM E10
2. ISO 6506
Pengujian Brinell diperuntukan bagi material yang memiliki kekerasan brinell sampai400 HB, jika lebih dati nilai tersebut maka disarankan
menggunakan metode pengujian ataupun vickers. Angka Kekerasan brinell (HB) didefinisikan sebagai hasil bagi (Koefisien) dari beban uji (F) dalam Newton yang dikalikan dengan angka faktor 0,102 dan luas permukaan bekas luka tekan (injakan) bola baja (A) dalam milimeter persegi. Rumus perhitungan pengujian brinnell testyaitu :
2.17.2 Metode Vickers
Pengujian kekerasan dengan metode vickers bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap intan berbentuk piramida dengan sudut puncak 136 derajat yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut. Angka kekerasan vickers (HV) didefinisikan sebagai hasil bagi (koefisien) dari beban uji (F) dalam Newton yang dikalikan dengan angka faktor 0,102 dan luas permukaan bekas luka tekan (injakan) bola baja (A) dalam milimeter persegi.Ilustrasi pengujian Vickers dapat dilihat pada Gambar 2.30.
Gambar 2.30 Ilustrasi pengujianvickers(Aditya Wendi, 2014)
Uji vickers dikembangkan di inggris tahun 1925 yang dikenal juga sebagai Diamond Pyramid Hardness test (DPH). Uji kekerasanvickers menggunakan
indentor piramida intan, besar sudut antar permukaan piramida intan yang saling berhadapan adalah 136 derajat. Ada dua rentang kekuatan yang berbeda, yaitu micro ( 10 g –1000 g) dan macro ( 1kg – 100kg).
2.17.3 Metode Rockwell.
Pengujian rockwell menggunakan indentor bola baja diameter standar (diameter 10 mm, diameter 5 mm, diameter 2.5 mm, dan diameter 1 mm) dan indentor kerucut intan. pengujian ini tidak membutuhkan kemampuan khusus karena hasil pengukuran dapat terbaca langsung. tidak seperti metoda pengujian vrinell dan vickers yang harus dihitung menggunakan rumus terlebih dahulu.
Pengujian ini menggunakan 2 beban, yaitu beban minor/minor load (F0) = 10 kgf dan beban mayor/mayor load (F1) = 60 kgf sampai dengan 150 kgf tergantung material yang akan di uji dan tergantung menu rockwell yang dipilih (ada HRC, HRB, HRG, HRD. HRC menggunakan indentor kerucut intan dan beban 150 kgf, ini dimaksudkan untuk mencegah rusaknya indentor karena kalah keras dibandingkan material yang di uji, seperti yang kita tahu bahwa intan adalah logam paling keras saat ini.
Gambar 2.31 Jenis kedalaman identor terhadap spesimen (Gordonengland, 2015)
berdampak pada tingkat kekerasan material. semakin dalam indentasi semakin lunak material yang kita uji.
Skala yang umum dipakai dalam pengujianrockwell adalah: 1. HRa (Untuk material yang sangat keras)
2. HRb (Untuk material yang lunak)
