Machine; Jurnal Teknik Mesin Universitas
Bangka Belitung diterbitkan sebagai media
untuk menampung tulisan-tulisan hasil dari
penelitian dosen maupun mahasiswa di bidang
Teknik Mesin.
Melalui jurnal ini, tim redaksi mengundang
para peneliti di bidang teknik mesin untuk
berpartisipasi
secara
aktif
untuk
mempublikasikan hasil penelitiannya.
Tak lupa kami mengucapkan terima kasih
kepada dosen-dosen dari Jurusan Teknik
Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
yang telah ikut berpartisipasi mengirimkan
artikel ilmiahnya dalam edisi ini.
Diharapkan tulisan-tulisan di jurnal ini dapat
menjadi referensi bagi peneliti-peneliti di masa
yang akan datang.
Tim Redaksi
Machine; Jurnal Teknik Mesin
PENGANTAR REDAKSI
Penanggung Jawab:
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Bangka Belitung
Pimpinan Redaksi:
Firlya Rosa, S.ST., M.T.
Anggota Redaksi:
Saparin, M.T.
Elyas Kustiawan, M.Si.
Yudi Setiawan, S.T., M.Eng.
Rodiawan, S.T., M.Eng.Prac.
Suhdi, S.ST., M.T.
Mitra Bestari :
Dr. Ir. Ni Ketut Caturwati, M.T. (Untirta)
Hadi Wahyudi, S.T., M.T., Ph.D. (Untirta)
Dr. Ir. Erwin Siahaan, M.Si. (Untar)
Administrasi :
Said Apreza, A.Md.
Agus Sarwono, A.Md.
Fika Septiawati, A.Md.
Alamat Redaksi
Gedung Dharma Pengabdian
Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknik
Kampus Terpadu Universitas Bangka Belitung
Balunijuk, Kabupaten Bangka Prov. Bangka
Belitung
Laman : mesin.ubb.ac.id
Email : mesinubb@yahoo.com
DAFTAR ISI
STUDI KELAYAKAN KONDISI MINYAK TRAFO EXISTING
1-5
Dwinanto1, Agung Sudrajad2, Rina Lusiani3, Nandang Darmawan4 1
PEMILIHAN MATERIAL RING PADA ILLIZAROV RING EXTERNAL
FIXATION
6-11
Erwin1, Akbar Ramandhan2, Ratih Diah Andayani3 6
RANCANG BANGUN FIXTURE DALAM PROSES PENGENDURAN MUR
CENTRIFUGAL OIL CLEANER DI PLTD MERAWANG
12-17
Firlya Rosa 1, Rodiawan2, Tri Suhendra3 12
ANALISA HASIL PENGELASAN KAKI PULSATOR PENGGERAK JIG YUBA
KK
SINGKEP
UNTUK
MENDAPATKAN
KEKUATAN
KONSTRUKSI
OPTIMAL
18-23
Rodiawan1, Suhdi2, Mukhlas Isnadi3 18
PERFORMA HARD MACHINING PADA AISI-01 ALLOY TOOL STEEL
24-28
Slamet Wiyono1, Agus Pramono2 24
ANALISA KEKUATAN MEKANIK KOMPOSIT SERAT SABUT KELAPA
(COCOS NUCIFERA) UNTUK PEMBUATAN PANEL PANJAT TEBING SESUAI
STANDAR BSAPI
29-35
Suhdi1, Sandra Mardhika2, Firlya Rosa3 29
PEMANFAATAN SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT SEBAGAI
PENGUAT PAPAN PARTIKEL DENGAN VARIASI FRAKSI VOLUME SERAT
36-39
Sunardi1, Moh. Fawaid2, M. Chumaidi3 36
PENGARUH PENAMBAHAN ZAT ADIKTIF PADA PREMIUM TERHADAP
POLUSI UDARA KENDARAAN BERMOTOR
40-43
1
Dwinanto, dkk; Studi Kelayakan Kondisi Minyak Trafo Existing
STUDI KELAYAKAN KONDISI MINYAK TRAFO EXISTING
Dwinanto
1, Agung Sudrajad
2, Rina Lusiani
3, Nandang Darmawan
41
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
Jl. Jend. Sudirman km 03 Cilegon Banten
Email : dwinanto@ft-untirta.ac.id
Abstrak
Seiring dengan laju pembangunan produksi baja pada sinter plant area. Minyak transformator dalam memenuhi kebutuhan industri mengandung banyak senyawa-senyawa didalamnya. Untuk mengetahui permasalahan yang sering terjadi pada suatu minyak trafo, para peneliti sering menciptakan cara agar minyak trafo mempunyai daya isolasi yang baik. Salah satu cara yang digunakanya itu uji kuantitas minyak. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik minyak trafo melalui pengujian Gas Chromatography Mass – Spectrometry (GCMS) dan Thermal Gravimetric Analysis (TGA) serta mobil Gas Chromatography (GC) untuk memisahkan dan mendeteksi jenis - jenis gas yang telah diekstrak dari minyak sampel. Dan baur tester Untuk menentukan Tegangan isolasi pada trafo, penggunaan jangka panjang minyak. Dari hasil pengujian GCMS dapat diketahui minyak trafo memiliki senyawa yang baik terdapat pada sample 2 karena tidak memiliki senyawa sulfur, pada pengujian TGA sample yang memiliki weigh loss yang kecil adalah sample 1 dan hasil kualitas GC sample 2 hasilnya sangat baik karena minyak dalam kondisi baru, dan hasil pengujian baur tester tegangan tembus yang baik terdapat pada sample 2 dan 3.
Kata Kunci : Senyawa, Hasil, Pengujian, Minyak Trafo, Sampel Abstract
Electricity became the main support in the Steel Industry. Transformer as one tool to change the power supply voltage. Transformer uses transformer oil as the fluid insulation. Transformer oil must have good insulating properties. To determine the feasibility condition of transformer oil, one of the ways used is a test quantity of oil. In this study used transformer oils; Korean products (sample 1), the new transformer oil domestic product (sample 2), as well as transformer oil mix with the existing transformer oil transformer oil in the country by volume mixing ratio in percent 40 and 60 (sample 3). Methods of tests performed, among others; testing Gas Chromatography Mass - Spectrometry (GCMS), testing Thermal Gravimetric Analysis (TGA), the test car Gas Chromatography (GC) and frosted tester. standard used to validate the test results refers to the testing standard ANSI / IEEE C57.104. Results of the test results obtained some part of them; GCMS resulted transformer oil has a compound that is either present in the sample 2 because it has no sulfur compounds, on TGA shows the sample who have weight loss that small is sample 1 and GC resulted sample 2 results were excellent because the oil in new condition, and also Diffuse test results shows good breakdown voltage tester contained in samples 2 and 3.
Key Word : Compound, Result, Testing, Transformer Oil, Sample
PENDAHULUAN
Seiring dengan laju pembangunan yang menghasilkan pertumbuhan ekonomi menuntut
pertumbuhan kebutuhan hidup, tak terkecuali pertumbuhan kebutuhan energi listrik. Dengan meningkatnya pemakaian energi listrik di industri baja PT Krakatau Posco Sinter Plant Transformator merupakan salah satu bagian yang paling penting dalam suatu sIstem tenaga listrik yang berfungsi
2
Dwinanto, dkk; Studi Kelayakan Kondisi Minyak Trafo Existing
untuk mengkonversi daya tanpa mengubahfrekuensi listrik namun transformator sering kali menjadi peralatan listrik yang kurang di perhatikan dan tidak di berikan perawatan yang memadai.
Transformer/trafo adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik arus bolak – balik dari satu atau lebih rangkaian listrik kerangkaian listrik lainnya, tanpa merubah frekuensi melalui suatu gandengan magnet dan bekerja berdasarkan elektromagnetik. Hukum utama dalam transformator adalah hukum induksi Faraday.
Gambar 1. Sebuah Transformator Daya Keterangan :
1. Mounting Flange 9. Terminal Connection 2. TangkiTransformator 10.Carriage
3. Core 11. Bautpadacore 4. Konservator 12. Header 5. Sirip Radiator ( Radiator Fin )
6. Windings 13. Thermometer 7. LV Bushing 14. Relai Buchholz 8. HV Bushing 15.Breather
METODE PENELITIAN
Dalam penelitian penulis akan membuat sebuah campuran yang digunakan untuk isolasi minyak transformator. Penelitian ini dilakukan pada Laboratorium Forensik (Puslabfor) Mabes Polri, Pair batan, dan di Lab. PT. PoscoIct Indonesia.
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Hasil Penelitian GCMS
Penelitian menggunakan Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GCMS) pada sample minyak trafo. Penelitian ini dilaksanakan di pusat Labratorium Forensik (Puslabfor) Mabes Polri, dengan hasil sebagai berikut :
Gambar 3. Grafik Gas Chromatography -Mass Spectrometry (GCMS)
3
Dwinanto, dkk; Studi Kelayakan Kondisi Minyak Trafo Existing
Tabel 1. Hasil Pengujian Gas Chromatography -Mass Spectrometry (GCMS
2. Hasil Pengujian Thermal Gravimetric Analysis (TGA)
Sampel 1 minyak korea 100%
Gambar 4. Grafik TGA Minyak Korea 100%
Sampel 2 minyak nyas 100 %
Gambar 5. Grafik TGA Minyak Nynas 100%
Sampel 3 Minyak Korea 40%+Nyas 60%
Gambar 6. Grafik Minyak Korea 40% + Nynas 60%
Tabel 2. Hasil Uji Thermal Gravimetric Analysis
3. Hasil analisa pengujian dengan GC (Gas Chromatograph)
Minyak trafo korea 100%
Tabel 3. Nilai yang tercatat pada hasil analisa FID dan TCD
4
Dwinanto, dkk; Studi Kelayakan Kondisi Minyak Trafo Existing
Dari hasil analisa tabel FID diatas senyawayang teridentifikasi diantaranya CO2, C2H4, CH4, C2H2,C3H8, CO, dimana untuk senyawa asitelin (C2H2), etilen (C2H4) dan Metana (CH4) teridentifikasi menunjukan error di display tesebut mengacu pada standard Ansi/IEEE C57 104 dimana range senyawa C2H2 yang baik antara 6 sampai 15 ppm dan C2H4 yang baik antara 20 ppm sampai dengan 150 ppm. Alasan yang mendukung nilai senyawa asitelin dan etilen menunjukan nilai yang melebihi pada standard yang akan mengakibatkan percikan bunga api listrik, panas berlebih, pemicu ledakan. Dikarenakan minyak trafo korea 100% harus di filterisasi. Dimana minyak trafo yang belum dilakukan filterasi akan mengalami peningkatan pada senyawa tertentu.
Minyak Trafo Nynas 100%
Tabel 4. Nilai yang tercatat pada hasil analisa FID dan TCD
Dari hasil analisa tabel diatas senyawa-senyawa yang teridentifikasi diantaranya menunjukan hasil yang baik yang mengacu pada standard, dimana range senyawanya berada dibawah standard ANSI/IEEE C57 104.
Minyak Trafo Korea 40% + Nynas 60%
T
abel 5. Nilai yang tercatat pada hasil analisaFID dan TCD
Dari hasil analisa tabel FID diatas senyawa yang teridentifikasi diantaranya menunjukan hasil yang baik seperti sample 2 mengacu pada standard, dimana range senyawa berada dibawah standard Ansi/IEEE C57 104.
4. Hasil analisa pengujian dengan Baur Tester Dpa 75C.
Tabel 6. Nilai pengukuran tegangan tembus (baur tester)
KESIMPULAN
Penelitian karakteristik minyak transformator telah dilakukan penelitian menggunakan alat ukur GCMS, TGA, GC dan Baur Tester. Dari hasil penelitian dapat di ambil keputusan sebagai berikut :
1.
Indikasi kegagalan akibat minyak trafo adalah ditinjau dari karakteristik kandungan minyak trafo yang terdiri dari H2, CH4, C2H2, C2H4, C2H6, CO, CO2 dimana untuk senyawa asitelin (C2H2) dan etilen (C2H4) menunjukan nilai yang melebihi pada standard.2. Dari hasil uji coba kombinasi 60/40%
didapat GCMS terdapat sedikit kandungan
asam sulfur, dimana zat asam tersebut
dihasilkan dari minyak dimana zat asam
tersebut dihasilkan dari minyak trafo
korea.TGA dalam analisa hasil thermalnya
minyak trafo tersebut memiliki weigh loss
yang cukup baik. GC hasil analisa FID dan
TCD, kandungan senyawa minyak tersebut
dalam kondisi baik sesuai standard
ANSI/IEEE C57.104.Baur Tester hasil
tengangan tembusnya (breakdown voltage)
telah sesuai, memenuhi kriteria minyak
trafo yang bagus dan sesuai standard IEC
156.
5
Dwinanto, dkk; Studi Kelayakan Kondisi Minyak Trafo Existing
DAFTAR PUSTAKA[1] Sumber Pemakaian Minyak Trafo pertahun 2014-2015 di PT. Krakatau Posco.
[2] AdibChumaidy.2009. “Analisis Kegagalan Minyak Isolasi Pada Transformator Daya Berbasis Kandungan Gas Terlarut ” Program Studi Teknik Elektro FTI-ISTN.
[3] Rahmat Hardityo. 2008. Deteksi dan Analisis Indikasi Kegagalan Transformer Dengan Metode Analisis Gas Terlarut, Fakultas Teknik Universitas Indonesia
[4] M. Duval, ”A Review of Faults Detectable by Gasin-Oil Analysisin Transformers”, IEEE Electrical Insulation Magazine, vol 18, pp 8-17,2002.
[5] Sumber International Standard IEC 60296 Third Edition 2003-11
[6] Singagerda. L (2009).Tugas Analisis Fitokimia.
[7] http://www.slidshare.net/batinlinda/thermal-analysis7924296
[8] Park J.W, Huh K.Y, (2000). ”Experimental study on combustion
[9] Utomo, Heri Budi. (2002). Overhaul Trafo Tenaga Tegangan Tinggi & Extra Tinggi. [10] AREVA T&D. (2008). Power Transformers
(Vol. 1 Fundamentals). Paris :areva T&D. [11] ASTM D 3613-87 Standart Method of
Sampling Electrical Insulating Oil by Gas Analysis dan Determination Of Water content. [12] Tajudin. 1998. Kegagalan Minyak
Transformator. Edisi-12, Elektro Indonesia. [13] Myers, JJ Kelly, M. Horning. 1981.
Transformers Maintenance Institute. Edisi-2, Guide to Tranformers Maintenance.
[14] ANSI/IEEE C57 104 Standard dissolved gas analysis & IEC 60156 Breakdown Voltage.
6
Erwin, dkk; Pemilihan Material Ring Pada Illizarov Ring External Fixation
PEMILIHAN MATERIAL RING PADA ILLIZAROV RING EXTERNAL FIXATION
Erwin
1, Akbar Ramandhan
2, Ratih Diah Andayani
31
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Cilegon,Banten
3Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas IBA Palembang
Email : erwin@untirta.ac.id Abstrak
Fracture pada tulang membutuhkan fiksasi yang stabil agar tulang dalam masa pemulihan tidak mengalami beban berlebih dan berubah posisi, untuk itu dibutuhkan sebuah alat fiksasi. Alat fiksasi ini terdiri dari 2 jenis yang ditanam didalam atau yg berada diluar tubuh. Untuk menjaga posisi tulang dan menahan beban dibutuhkan material yang memiliki sifat sifat yang ringan tahan karat, dan miliki kekakuan. Dalam penelitian ini digunakan metode yang dikembangkan oleh Asbhy dan M. Farag dalam memilih material yang sesuai dengan kondisi operasional yang disyaratkan, dan harga yang relative murah. Material kadidat terdiri dari Aluminum alloy (al 2014), Stainless steel 304, Brass, Titanium alloy (Ti 6AL4V). Beryllium. Material yang terpilih memenuhi figure of merit adalah Beryllium.
Kata Kunci: Tulang fracture, fiksasi, seleksi material
Abstract
Fracture fixation in the bone require a stable, so that the bones in the recovery period did not experience an excessive burden and changing positions, for it takes a fixation device. This fixation device consists of two types that are planted within or outside the body. To keep bones and weight-bearing position, needed a material that has properties of a lightweight rustproof, and have stiffness. This study used a method developed by Asbhy and M. Farag in selecting materials to suit the required operating conditions, and a relatively cheap price. Candidate material composed of Aluminum alloy (Al 2014), 304 Stainless steel, Brass, Titanium alloy (Ti 6AL4V). Beryllium. Selected materials meet the figure of merit is Beryllium.
Key Word : Bone fracture, fixation, material selection
PENDAHULUAN
Dimana penelitian ini bertujuan untuk menggabungkan antara bidang ilmu teknik dan ilmu kedokteran khususnya dibidang Orthopedic, sehingga bisa dapat dihasilkan suatu alat yang dapat bermanfaat dibidang medis. Yaitu khusus ditujukan untuk menghasilkan produk hybrid ring external fixation yang dapat digunakan pada pasien yang mengalami fracture/ patah tulang pada tulang kaki. Adapun tujuan diharapkan pada penelitian ini adalah dapat memilih dan merekomendasikan
material yang cocok dalam pengaplikasian pada ring external fixation.Dan akan menghasilkan material yang kuat, ringan ,dan tahan korosi, serta murah, Sehingga dampak positif penelitian ini adalah harga produk external fixation menjadi murah, serta pada pasien penderita fraktur tulang kaki dapat menimalisir biaya penyembuhan.
METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah dengan metode asbhy, yaitu menggunakan software material selection, sebelum melangkah ke software material selection terlebih dahulu
7
Erwin, dkk; Pemilihan Material Ring Pada Illizarov Ring External Fixation
menentukan material indexnya , dimana metodedigunakan untuk screening material awal, dan hasil yang disajikan adalah dalam bentuk grafik .
Metode yang kedua yang digunakan adalah dengan metode Mahmoud faraq, yaitu dengan menggunakan metode digital logic, metode ini merupakan metode sistematis dimana dilakukan untuk memilih material-material yang terpilih. Disamping itu membandingkannya, dilihat dari nilai-nilai kekuatan material tersebut, dan memilih poin-poin tertingggi yang berpengaruh untuk material yang diaplikasikan, serta hasil yang disajikan dalam table dan grafik.
1. Metode kualitatif ashby
Ashby adalah merupakan nama orang, dan beliau juga seorang penulis buku tentang pemilihan material, sekaligus juga pencipta software pemilihan material Ces Edupack. Yang dimaksud dengan , menggunakan metode ashby adalah mengikuti langkah-langkah atau prosedur dalam pemilihan material, lalu dikhususkan menggunakan Ces edupack. Pada bab ini akan dijelaskan langkah-langkah pemelihan material dengan menggunakan software ces edupack versi 2005.
Gambar 1. Diagram alir penelitian
Gambar 2. Kandidat material yg terpilih di CES EDUPACK
2. Metode dengan Digital logic
Dengan pendekatan metode digital logic adalah alat yang sistematis sebagai sarana pendukung langkah untuk pemilihan material ring external fixation. dan memilih berbagai kombinasi sifat atau tujuan kinerja yang dibutuhkan, hanya ya atau tidak untuk keputusan setiap penilian. Untuk menentukan kepentingan relatif dari masing-masing sifat yang dibutuhkan, dan cara menyajikannya dengan membuat table, untuk mencatumkannya dalam kolom sebelah kiri, kemudian untuk kolom sebelah kanan adalah hasil perbandingan antara sifat yang paling dipentingkan seperti tabel 1.
Dalam membandingkan dua sifat dari tujuan kinerja, tujuan yang lebih dipentingkan diberikan angka satu (1), dan kurang penting diberikan angka nol (0), seperti yang ditampilkan pada table 1. Jumlah keputusan yang diingikan {N = n(n-1)/2}, dimana n adalah jumlah sifat atau tujuan dalam pertimbangan .lalu untuk menemukan material yang cocok diaplikasi pada desain. Kemudian untuk weighting factors/ faktor bobot dinyatakan (α), yaitu diperoleh dari nilai setiap jumlah tujuan/ keputusan (m), dibagi dengan nilai jumlah keputusan yang diinginkan (N).
8
Erwin, dkk; Pemilihan Material Ring Pada Illizarov Ring External Fixation
Table 2. Faktor bobotSetelah menentukan sifat dari tujuan yang diperlukan lalu mebandingkannya, yaitu menentukan tujuan yang paling dipentikan. Langkah selanjutnya ialah mencari performance index dari material yang telah terpilih, tujuan adalah mengetahui nilai kinerja dari material yang terpilih dan nilai yang palingg tinggi yang di ambil.
Sebelum nilai performance index didapat , terlebih dahulu mencari sifat-sifat skala calon material yang terpilih, adapun sifat-sifat tersebut merupakan tujuan yang diperlukan/diinginkan. Nilai dari masing-masing sifat yang dipakai tersebut sesuai dengan material yang terpilih.
Dimana mengetahui skala sifat tersebut dilakukan dengan menghitung tiap-tiap sifat dari material terpilih.
Rumus untuk menghitung sifat skala, dan disajikan dalam bentuk tabel.
Untuk mengetahui nilai skala sifat density menggunakan rumus dibawah ini :
Dan untuk cari performance index material
β sifat skala , α faktor bobot , i
dijumlahkan semua sifat n terkait, atau dapat
dihitung menggunakan rumus dibawah ini
Ket: penomoran digunakan untuk simbol dari sifat-sifat yang dipakai, penomoran tersebut sesuai dengan letak pada tabel
Nilai faktor bobot (α) dari frame sepeda dalam jurnal tersebut, (α1 = 0.1), (α2 = 0.3), (α3 = 0.2), (α4 = 0.3), (α5 = 0.1).
Table 3. Nilai Sifat skala dan performance index
Dari tabel 3 diatas yaitu performance index memperlihatkan bahwa kemampuan teknis material tanpa memperhatikanbiaya. Hal ini juga penting untuk mempertimbangkan biaya untuk material sebelum membuat desain akhir atau peringkat. Oleh karena itu dalam metode digital logic dimana hasil akhirnya adalah melihat dari nilai FOM (figure of merit) seperti terlihat pada tabel 3, dibenarkan nilai yang tertinggi itu adalah material inti. Dihitung dengan menggunakan rumus dibawah ini.
Untuk menghitung nilai figure of merit (FOM) :
γ = merupakan performance index C = merupakan cost of unit strength
9
Erwin, dkk; Pemilihan Material Ring Pada Illizarov Ring External Fixation
HASIL DAN PEMBAHASANUntuk harga material calon ring external fixation , mata uang yang dipake pada sumber adalah dollar, kurs mata uang dollar ke rupiah untuk tanggal 10 maret 2014, yaitu Rp 11318 ( $ 1 = RP 11318), dari sumber tersbut harganya pun beragam, harga diambil yang termurah. Harga material tersebut digunakan untuk mengetahui nilai Relative Cost, Cost of Unit Stiffness, serta yang paling untuk mendapatkan nilai Figure of Merit (FOM).
Harga stainless steel 304 dolar ke rupiah
Harga alumunium 2014 dolar ke rupiah
Harga Ti 6A L4 V
Harga brass
Harga beryllium
Untuk harga material calon ring external fixation , mata uang yang digunakan pada sumber adalah dollar, kurs mata uang dollar ke rupiah untuk tanggal 10 maret 2014, yaitu Rp 11318 ( $ 1 = RP 11318), dari sumber tersbut harganya pun beragam, harga diambil yang termurah.
Tabel 5. Harga material calon material ring external
nilai relative cost :
Untuk kasus ini sifat yang diperlukan ialah stiffness / kekakuan, maka rumusyang digunakan sebagai berikut:
(M.faraq)
C = relative cost, 𝜌 = density, E = young’s modulus Untuk nilai working stress ,dihitung dari nilai yield strength dengan menggunakan safety faktor 3 yang disarankan (M.faraq). Dan untuk nilai relative cost perunit berdasarkan harga yang termurah per kg, yaitu material alumunium.
Tabel 6. Karakteristik dan cost perunit strength untuk material calon ring external fixation
1. Korosi pada Material
Pada umumnya corrosion /korosi merupakan penurunan mutu logam, akibat terjadinya reaksi elektrokimia dengan lingkungannya. Dan juga dapat diartikan sebagai fenomena alam dengan material khususnya material logam, diamana mempunyai suatu keterikatan antara suatu sistem dan proses. Dalam suatu sistem tersebut terdapat suatu hubungan yang tidak sinergis atau berlawanan. Hal tersebut
10
Erwin, dkk; Pemilihan Material Ring Pada Illizarov Ring External Fixation
diimplementasikan dalam suatu proses kerusakanyang dinamakan korosi. Sebagai orang dalam bidang teknik khususnya di bidang kimia material, material dan juga mesin telah mengetahui arti dari korosi, tapi korosi itu sendiri selalu diartikan dengan istilah karat (rust). Kenyataannya kedua istilah tersebut selalu berhubungan satu sama lain, korosi adalah kerusakan material khususnya logam secara umum akibat reaksi dengan lingkungan sekitarnya.
Secara umum korosi meliputi hilangnya logam pada bagian yang terekpose. Korosi terjadi dalam berbagai macam bentuk, mulai dari korosi merata pada seluruh permukaan logam sampai dengan korosi yang terkonsentrasi pada bagian tertentu saja.
2. Material yang direkomendasi
Dari beberapa aspek, terpilih material Alumunium 2014/Duralumin, yang direkomedasikan sebagai prototype untuk dijadikan ring external fixation, dapat dilihat pada gambar 4.8. Serta prototype tersebut digunakan untuk penelitian selanjutnya yang berhubungan dengan external fixation.
Dari hasil analisis yang dilakukan material alumunium 2014, bahwa nilai performance index atau kemampuan teknis material tanpa memperhatikan dalam segi biaya mempunyai nilai 29,45, nilai tersebut diatas material stainless steel 304. Serta dari nilai figure of merit (FOM), yaitu hasil akhir dari penelitian ini, dimana nilai FOM memperlihatkan dalam segi pemanfaatanya serta segi ekonomis, material alumunium mendapatkan peringkat 1 dengan nilai tertinggi yaitu 7,68.
Gambar 3. Material Prototype ( Al 2014) Analisa material rekomendasi dengan software inventor.
Secara sistematis Analisa ini dilakukan untuk mengetahui berapa besar nilai tegangan maksimum, serta nilai displacement pada material alumunium alloy 2014. Dan dapat menyimpulkan aman atau tidak untuk diaplikasikan pada Ring External Fixation. pada gambar 5 merupakan tampilan simulasi dengan inventor, serta terdapat
juga nilai tegangan maksimum dari material alumunium 2014.
Gambar 4. Simulasi Inventor 1 nilai stress/tegangan dan defleksi
Pada gambar 4, merupakan hasil simulasi yang dilakukan dengan diberi 490 N, dan nilai tegang maksimum adalah 131,5 Mpa, serta nilai maksimum displacement material alumunium 2014 adalah 0,9359.
Dapat disimpulkan dari simulasi yang dilakukan, bahwa material alumunium 2014 aman serta dapat diaplikasikan, karena nilai stress maksimum lebih kecil dari nilai yield strength material alumunium. Dan menurut pembahasan dari penggunaan inventor, dimana nilai maximum stress dari suatu material yang dianalisi lebih kecil, dengan nilai yield strength materialnya, maka dapat dikatakan aman.
3. Penilaian umum korosi pada material yang direkomendasi.
Sebagai orang dalam bidang teknik khususnya di bidang kimia material, material dan juga mesin telah mengetahui arti dari korosi, tapi korosi itu sendiri selalu diartikan dengan istilah karat (rust). Korosi adalah kerusakan material khususnya logam secara umum akibat reaksi dengan lingkungan sekitarnya.
Material yang direkomendasikan merupakan jens material logam non ferro, yang berarti logam bukan besi,serta aluminium merupakan logam ringan. Alasan memilih aluminium .sebagai material yang dijadikan prototype dan untuk pengembangan dalam dunia medis, khususnya ring external fixation, dan secara umum dapat diketahui bahwa keunggulan lainnya yang dimiliki aluminium adalah tinggi dan tahan terhadap serangan korosi diberbagai lingkungan.
Dari semua pembuktian yang dilakukan, bahwa material alumuium 2014/duralumin aman untuk diaplikasikan untuk ring external fixation, adapun dampak positifnya adalah dapat menimalisir biaya pasien penderita fraktur tulang kaki, dan dapat diproduksi, sekaligus dipasarkan di dalam negri hingga mancanegara, serta meningkatkan perekonomian di Indonesia.
11
Erwin, dkk; Pemilihan Material Ring Pada Illizarov Ring External Fixation
KESIMPULANBerdasarkan hasil dari penilitian yang sudah dilakukan yaitu, pemilihan material untuk penerapan ring external fixation , dan mendapatkan 5 calon ring external fixation. dan dalam penerapannya dilihat dari segi ekonomis serta pemanfaatannya (FOM). Dibenarkan nilai FOM tertinggi merupakan material yang terbaik sebagai material inti.
1. Material Beryllium mepunyai nilai FOM 33,94 2. Material stainless steel 304 mempunyai nilai
FOM 6,94
3. Material aluminium alloy 2014 (duralumin) mempunyai nilai FOM 4,37
4. Material Titanium alloy mempunyai nilai FOM 1,04
5. Serta material Brass alloy mempunyai nilai FOM 0,812
Sehingga material yg sesuai dengan beban yg akan ditanggung oleh ring adalah duralumin.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Ashby Michael.F. 2005. Material Selection In Mechanical Design. Third Edition.Elsevier. England
[2] Maleque ,M.A. and Dyuti, S. 2010. Material Selection Of A Bicycle Frame Using Cost Per Unit Property and Digital Logic Methods. Journal . Department of manufacturing and materials Engineering. International islam university Malaysia. Kuala lumpur, Malaysia.
[3] Faraq Mahmoud M. 1997. Material Selection For Engineering Design. Prentice Hall.
[4] Solomin Leonid. N. 2008. The Basic Principles Of External Fixation Using The Ilizarov Device. Springer Science, Verlag Italia.
[5] Zamani. A. R. 2010. Theoretical and Finite Element Modeling of Fine Kirschner Wires in Ilizarov External fixator. Journal Engineering, University of Manchester. England
[6] YuliantoK.R Fajar. 2013. Bone Lengthening. Rumah Sakit Umum Daerah Ende, NTT . Indonesia
[7] Staff. Unila.ac.id/atusi/files/2013/03/sifat material Pdf. Diakses tanggal 1Desember 2013. [8] Ariosuko DH.R. 2008. Modul Kuliah Pemilihan Bahan & Proses. Disarikan dari “Material Selection In Mechanical Design” Asbhy,M.F. Teknik Mesin, Universitas Mercu Buana. Indonesia.
[9] matrudian. files. wordpress. com/2013/10/ material-teknik-08th. pdf. diakses tanggal 5 Desember 2013
[10] Priyotomo Gadang 2008. Kamus Saku Korosi Material.Edisi Mahasiswa, Vol 1, no1.Tangerang-Banten. Indonesia.
[11] communities. autodesk. Com / indonesia /forum/topic/manufacturing/inventor/dasar-dasar-stress-analysis-di-autodesk-inventor
12
Firlya Rosa, dkk; Rancang Bangun Fixture Dalam Proses Pengenduran Mur Coc Di Pltd
Merawang
RANCANG BANGUN FIXTURE DALAM PROSES PENGENDURAN MUR CENTRIFUGAL
OIL CLEANER DI PLTD MERAWANG
Firlya Rosa
1, Rodiawan
2, Tri Suhendra
31,2
Staff Pengajar Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung
3Sarjana Strata 1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung
Kampus Terpadu Desa Balun Ijuk Kecamatan Merawang Kabupaten Bangka
Sur-el :firlya@ubb.ac.id
Abstrak
Centrifugal Oil Cleaner (COC) adalah sebuah perangkat yang bekerja menggunakan prinsip sedimentasi berputar yang menempatkan objek dalam rotasi disekitar sumbu tetap dengan menggunakan gaya sentrifugal pada gravitasi yang ditempatkan pada Diesel ALLAN NO 2 di PLTD Merawang. Dalam perawatannya, bagian dinding rotor pada COC harus dibersihkan dengan cara mengendurkan mur pengikat rotor cover dari rotor body. Untuk mempermudah proses pembukaan COC, maka perlu dirancang fixture guna membantu dalam pengenduran mur pengikat rotor yang lebih efisien waktu, meminimalisasikan penggunaan peralatan dibandingkan pengenduran secara konvensional. Perancangan fixture menggunakan metode Pahl-Beitz dan proses pembuatan menggunakan mesin yang tersedia. Hasil waktu pengenduran mur COC secara manual lebih cepat 2 detik dibandingkan dengan menggunakan fixture. Namun, dalam penggunaan peralatan lebih sedikit dan hanya 1 operator terlibat sehingga keselamatan operator lebih terjamin.
Kata kunci : COC, Gaya sentrifugal, Fixture
Abstract
Centrifugal Oil Cleaner (COC) is a device that works using the principle of a rotating sedimentation. COC puts the object in the fix axis rotation by using the centrifugal force on gravity. COC is one of part in Diesel ALLAN 2 at PLTD Merawang. In the mantenace, parts of the rotor bodyat the COC should be cleaned by turn down the rotor nut cover of the rotor body. To simplify the process of opening a COC, it needs to be designed fixture to assist in turn down the nut so it will more efficient in time, minimize the equipment compared to manually process. The fixture is designed using Pahl-Beitz method and the manufacturing is processed using machine that is available on workshop. Manually process produces is faster 2 second than using the fixture. However, the fixture reduces using of equipment and involves only one operator so that operator safety is guaranteed.
Key Word : COC, centrifugal, Fixture
PENDAHULUAN
Pada umumnya oli pada mesin berfungsi sebagai pendingin, pelumas, pembersih, pemindah tenaga, pencegah korosi, dan sebagai bantalan. Dengan sejalannya jam kerja pada mesin, maka
berbagai polutan akan meningkat serta terjadinya perubahan kualitas bahan bakar dan kesempurnaan proses pembakaran pada kondisi mesin itu sendiri. Polutan utama pada mesin diesel adalah jelaga atau sootwear debris dari keausan komponen mesin, maka dari itu oli setelah dipakai akan mengalami kerusakan (perubahan kekentalan) yang diakibatkan adanya oksidasi yang tak terhindari mengakibatkan
13
Firlya Rosa, dkk; Rancang Bangun Fixture Dalam Proses Pengenduran Mur Coc Di Pltd
Merawang
timbulnya kontaminasi dan deteriorasi serta angka TBN pada oli menjadi rendah[4].
Sama halnya yang terjadi pada mesin Diesel ALLAN NO 2 di PLTD merawang, dengan ukuranya yang besar maka tidak memungkinkan untuk dilakukan pergantian oli satu bulan sekali. Pada mesin Disel ALLAN dibutuhkan filter oli standar dan juga filter oli ganda penangkap polutan pelumas pada sistem kerja COC (Centrifugal Oil Cleaner) dengan bentuk seperti pada gambar 1 dan gambar 2. COC akan menjaga kondisi oli mesin tetap bersih dengan cara menangkap polutan padat menggunakan gaya sentrifugalpada partikel yang terkontaminasi ketika posisi mesin sedang beroperasi.
Dalam penggunaan COC pada mesin perlu diperhatikan standar kebersihanya. Salah satu cara perawatan COC tersebut yaitu mengendurkan mur pengikat rotor dengan menggunakan kunci ring ukuran 60 mm dan memisahkan rotor cover dari rotor body sehingga bagian dinding rotor pada COC dapat dibersihkan.
Gambar 1. Penempatan COC
Selama perawatan COC berlangsung, proses pengenduran mur pengikat rotor COC tersebut masih dilakukan dengan sistem pembuka menggunakan pemukulan dengan palu pada kunci ring pengendur mur.Dampak dari proses pembukaan pemukulan COC tersebut dinilai dapat berakibat fatal dan kurang efektif dalam pengerjaannya, seperti kecelakaan yang mengakibatkan tergoresnya tangan pada saat menahan dan tidak tepatnya pemukulan pada kunci yang bisa terjadi pada proses pembukaan. Selain itu, proses tersebut menggunakan peralatan seperti palu, triplek, kunci ring ukuran 60 mm, keterlibatan 2 orang mekanik, serta lamanya waktu yang
dibutuhkan pada saat proses perawatan tersebut ketika sedang berlangsung (8 - 9 kali pemukulan).
Gambar 2. Bentuk COC
Untuk mempemudah proses pengenduran baur COC, perlu dibuat sebuah alat bantu yang fixture. Fixture adalah peralatan produksi yang menempatkan, memegang dan menyangga benda kerja secara kuat sehingga pekerjaan pemesinan yang diperlukan bisa dilakukan[1]. Rancang bangun fixture untuntuk pengenduran mur COC bertujuan untuk membantu mempermudah pengenduran mur pengikat rotor COC, dan memberikan jaminan keselamatan bagi operator.
Gambar 3. Bagian dalam COC[4]
METODE PENELITIAN
Rancang bangun fixture untuk membantu proses perawatan COC pada pengenduran mur pengikat rotor supaya lebih efisien, dengan cara mengukur dan membandingkan efisiensi waktu pengenduran mur pengikat rotor cover dari rotorbody, dan meminimalisir penggunaan peralatan yang digunakan sewaktu proses perawatan COC itu berlangsung dengan cara
14
Firlya Rosa, dkk; Rancang Bangun Fixture Dalam Proses Pengenduran Mur Coc Di Pltd
Merawang
merancang, membuat dan melakukan uji coba serta membandingkan antara proses pengenduran dengan menggunakan fixture maupun secara konvensional. Langkah-langkah penelitian yang dilakukan sebagai berikut:
1. Pengumpulan data
Pada tahap ini data-data yang diperlukan dikumpulkan untuk dijadikan masukan serta acuan dalam melakukan analisis perancangan. Dalam melakukan pengumpulan data ini dengan caramengumpulkan data-data atau informasi yang diperlukan yang didapat dari buku referensi, internet dan sumber lainnya serta survei lapangan langsung ke PLTD Merawang. Adapun data yang dikumpulkan antara lain :
a. Mengetahui proses perawatan COC. b. Mengetahui proses pembuka COC. c. Pengukuran benda kerja.
d. Bagian-bagian benda kerja 2. Pengolahan data
Data yang telah didapatkan baik berupa dokumentasi maupun data observasi langsung dengan cara survei ke PLTD Merawang maka disatukan dan dilakukan proses lanjut pengolahan data dengan menggunakan sofware PRO-ENG agar data yang ada dapat diolah lebih lanjut sehingga data tersebut dapat dijadikan kajian analisis atau kesimpulan dalam tahapan proses perancangan alternatif fixture lebih lanjut.
3. Perancangan fixture dengan metode Pahl dan Beitz
Perancangan merupakan salah satu cara atau aturan bekerja untuk mendapatkan hasil yang dapat dinyatakan dengan jelasatau suatu kreasi atas sesuatu yang mempunyai kenyataan fisik, dimana perancangan merupakan upaya untuk menemukan komponen fisik yang tepat dari sebuah struktur fisik[3]. Proses perancangan sesuai dengan semua fungsi agar memberikan produk yang memuaskan bagi konsumen dan untuk memperbaiki produk tersebut selama umur pakainya. Juga penting untuk mempertimbangkan bagaimana produk akan dibuang setelah masa penggunaanya. Total dari semua fungsi yang mempengaruhi produk semacam itu kadang di sebut proses realisasi produk (product realization process)[2]. Adapun metode yang dilakukan dalam perancangan
fixture dengan menggunakan metode Pahl and Beitz dengan langkah-langkah sebagai berikut: a. Perencanaan dan penjelasan tugas b. Perancangan konsep produk
Setelah membuat beberapa alternatif untuk alat ini, maka hasil yang diperoleh adalah sebagai berikut. o Base plate di buat berbentuk
persegi panjang dengan dudukan lubang baut
o Locator akan di buat berbentuk persegi panjang dengan chamfer sisa kiri kanan bagian atas sehingga tidak merusak COC pada saat di posisikan
o Tipe pencekam yang akan di gunakan dengan tipe screw clamp o Sambungan locator dan pencekam menggunakan baut dan mur serta pengelasan
o Bahan dalam pembuatan fixture ini mengunakan bahan mild steel st. 37
c. Perancangan bentuk produk (embodiment design) seperti pada gambar 4.
Gambar 4. Bentuk produk (embodiment design) d. Perancangan detail dengan benda bagian
seperti pada tabel 1.
Tabel 1. Daftar bagian Fixture 1 2 3 4 5 7 6
15
Firlya Rosa, dkk; Rancang Bangun Fixture Dalam Proses Pengenduran Mur Coc Di Pltd
Merawang
4. Perhitungan
Menghitung gaya pengencangan pada gambar 5 pada mur M60 dengan bahan Fe 490 dan 500 N/mm2dengan m = asumsi massa dorong menggunakan tangan sebesar 25 kg, g = gravitasi (9.81 m/s2) maka = gaya dorong pengencangan adalah
= m g (1)
= 25 9,81 = 245,25 N
Gambar 5. Gaya-gaya yang bekerja
Mencari momen gaya (kopel)
= jarak dari pusat mur COC ke kuasa tangan (500 mm) Mk = momen kopel Maka : Mk = (2) Mk = 245,25 500 = 122625 N.mm
Menghitung gaya akibat kopel
= jarak antara titik mur COC sumbu baut ke baut pencekam (140mm) Maka :
F = (3)
F = = 875,893 N
Mencari diameter2 baut pencekam d = √
(4)
= √ = 1,06 mm < M 19
5. Pembuatan dan perakitan fixture a. Pemotongan bahan awal
Proses pemotongan bahan adalah proses pemotongan bentuk awal bahan yang akan dijadikan base plate, locator, plat pencekam dan pipa penyanggah. Proses pemotongan bahan awal menjadi benda kerja, yaitu:
1.
BaseplateBahan mild steel St 37 ukuran 350 x 230 x 4 mm.
2.
LocatorBahan mild steel St 37 ukuran 190 x 40 x 20 mm.
3.
Plat pencekamBahan mild steel St 37 ukuran 70 x 30 x 4 mm.
4.
Pipa penyanggahBahan pipa ¼ inci ketebalan 2 mm ukuran 600 mm.
b. Proses permesinan
Proses permesinan dilakukan untuk membuat base plate, locator, plat pencekam dan pipa penyanggah sesuai dengan dimensi yang diinginkan. Adapun proses permesinan tersebut :
Penggerindaan
Penggerindaan dilakukan untuk memperhalus permukaan, memotong, serta pembentukan benda kerja.
Pengeboran
Pengeboran dilakukan untuk pembuatan lubang dudukan penyanggah pada base plate.
Frais
Pengefraisan dilakukan untuk pembuatan chamfer, pembentukan locator serta penghalusan dari sisa tatal pemotongan benda kerja.
Pengelasan
Pengelasan menggunakan untuk penyatuan pada proses perakitan benda kerja.
c. Standar operasional perakitan
Perakitan adalah tahapan akhir proses permesinan sudah dilakukan, perakitan bertujuan menyatukan semua prodak untuk digabungkan menjadi fixture lengkap. Adapun bagian-bagian yang akan digabungkan adalah : 2 1 𝑓a 𝑀 k F F
16
Firlya Rosa, dkk; Rancang Bangun Fixture Dalam Proses Pengenduran Mur Coc Di Pltd
Merawang
Perakitan Locator ke base plate dengan menggunakan proses permesinan pengelasan.
Prakitan mur dudukan baut penyanggah ke base plate dengan menggunakan proses permesinan pengelasan.
Prakitan plat pencekam ke pipa penyanggah dengan menggunakan proses pengelasan.
6. Uji coba dan evaluasi data
HASIL DAN PEMBAHASAN
Percobaan yang dilakukan dengan meninjau beberapa aspek, yaitu:
a. Ditinjau dari waktu pengenduran COC
Ada 2 hal yang dilakukan yaitu pengenduran tanpa fixture (konvensional) dan pengenduran dengan menggunakan fixture. Uji coba dilakukan sebanyak 3 (tiga) kali percobaan dan waktu yang didapatkan dengan pengenduran tanpa fixture dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Waktu pembuka COC tanpa menggunakan Fixture
Dari hasil pengenduran COC tanpa fixture didapatkan rata-rata waktu buka selama 17,3 detik dengan rata-rata pemukulan yang dilakukan pada mur sebanyak 8-9 kali pemukulan. Variasi waktu pemukulan tergantung kepada kuat atau tidaknya pengencangan yang terjadi pada mur. Semakin kuat pengencangan maka semakin banyak pemukulan yang akan dilakukan. Pemukulan yang banyak akan menyebabkan kerusakan pada mur dan kerusakan pada alat serta dapat menyebabkan kecelakaan pada operator. Sedangkan waktu pengenduran mur COC menggunakan fixture dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel 3. Waktu pembuka COC dengan Fixture
Dari hasil pengenduran dengan menggunakan fixture dapat terlihat bahwa ada 2 (dua) tahapan yang harus dilaksanakan, yaitu pemasangan baut dan pengenduran mur. Dari 2 (dua) tahapan proses ini didapatkan rata-rata waktu pengenduran selama 19,3 detik.
Ini menunjukkan bahwa pengenduran menggunakan fixture lebih lama dibandingkan dengan tanpa menggunakan fixture.
b. Ditinjau dari penggunaaan peralatan.
Adapun peralatan yang digunakan dalam pengenduran baut dari pengenduran tanpa fixture dan dengan menggunakan fixture sebagai berikut:
Peralatan yang digunakan sewaktu perawatan COC tanpa menggunakan I : 1 unit palu
1 unit kunci ring 60 mm 1 unit obeng minus 1 unit besi penyanggah 1 unit triplek sebagai alas
Peralatan yang digunakan sewaktu perawatan COC dengan menggunakan I : 1 unit kunci ring pas 19 mm
1 unit kunci buah 60 mm
1 unit gagang kunci buah/shock c. Ditinjau dari aspek keamanan
Perawatan COC
tanpa menggunakan fixture sewaktu waktu dapat mengakibatkan kefatalan dan tidak terlalu aman bagi operatornya, dikarena pada saat sisitem perawatan berlangsung pada sistem pengenduran mur COC nya menggunakan pemukulan dengan palu ke kunci ring 60 mm dan juga menahan arah berlawanan menggunakan tangan dan besi penyanggah, selain itu juga ketika pemukulan terjadi dan COC tanpa diberi alas maka kemungkinan besar COC dapat tergores dan lecet.
Perawatan COC dengan menggunakan fixture akan memberikan rasa aman pada operatornya dikarenakan proses17
Firlya Rosa, dkk; Rancang Bangun Fixture Dalam Proses Pengenduran Mur Coc Di Pltd
Merawang
pengenduran murnya menggunakan kunci buah dan gagang shock, sehingga pada saat pengenduran mur hanya membutuhkan tenaga extra 1 kali ayunan saja.
d. Ditinjau dari aspek jumlah operator
Pada perawatan COC tanpa menggunakan fixture dibutuhkan 2 orang operator yang mana 1 operator difungsikan sebagai pemukul/pembuka dan 1 operator difungsikan sebagai penahan dan pemegang COC.
Pada perawatan COC menggunakan fixture, cukup dibutuhkan hanya 1 operator saja yang difungsikan sebagai pembuka dan pemasangan pencekam fixture ke COC saja.
KESIMPULAN
Hasil percobaan yang sudah dilakukan
pada sistem perawatan COC akan lebih
menguntungkan dengan menggunakan fixture
dikarenakan beberapa hal, yaitu :
1. Pada sistem waktu pengenduran mur COC memang sedikit lama namun perbedaannya tidak terlalu signifikan dibandingkan tanpa menggunakan fixture, yaitu memerlukan waktu rata-rata 19,3 detik.
2. Pada penggunaan peralatan lebih sedikit dibandingkan tanpa penggunaan fixture. Dimana pada penggunaan peralatan cukup
diperlukan kunci ring pas 19 mm dan kunci buah/shock 60 mm beserta gagangnya.
3. Dilihat dari keterampilan operator, tidak terlalu rumit karena tidak diperlukan keterampilan khusus dan cukup memerlukan 1 tenaga operator saja.
4. Jika dinilai dari keselamatan kerja lebih terajamin dikarenakan proses pembukaanya tanpa menggunakan pemukulan yang dapat berakibat fatal.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Dwi Prasetyo. 2010. Alat Penempat Jig Dan Fixture.(online),
(Prasetyodwisaputro.blogspot.com/2010/09/jig-and-fixture.html, diakses 14 Agustus 2014). [2] L Mott Robert. 2009. Elemen-Elemen Mesin
Dalam Perancangan Mekanis. Yogyakarta : Andi.
[3] Maulizar Afiff. 2014. Apa itu perencanaan, Perancangan, dan Perancang. (online),(http://Afiffmaulizar.blogspot.com/201 3/04/Apa-itu-perencanaan-perancangan-perancang-dan.html, diakses 14 Agustus 2014). [4] Suhendra Tri. 2013. Laporan Kerja Praktek di Sektor Pembangkit BABEL PLTD Merawang. Balunijuk : Teknik Mesin UBB.
18
Rodiawan, dkk; Analisa Hasil Pengelasan Kaki Pulsator Penggerak Jig Yuba Kk Singkep
Untuk Mendapatkan Kekuatan Konstruksi Optimal
ANALISA HASIL PENGELASAN KAKI PULSATOR PENGGERAK JIG YUBA KK
SINGKEP UNTUK MENDAPATKAN KEKUATAN KONSTRUKSI OPTIMAL
Rodiawan
1, Suhdi
2, Mukhlas Isnadi
31,2
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Univerisitas Bangka Belitung
3Sarjana Strata 1 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung
Kampus Terpadu Desa Balun Ijuk Kecamatan Merawang Kabupaten Bangka
Email : rodiawan@yahoo.com
ABSTRAK
Pulsator merupakan salah satu alat penggerak jig yang digunakan PT. Timah Tbk dalam proses pemisahan bijih timah dan mineral-mineral ikutan lainnya berdasarkan perbedaan berat jenis (B.J). Kerusakan yang terjadi pada pulsator khususnya pada kaki, dapat disebabkan adanya getaran tinggi yang ditimbulkan jig secara terus-menerus saat beroperasi sehingga membuat baut pengikat lama-kelamaan akan menjadi aus. Proses perbaikan yang dilakukan PT. Timah (Persero) Tbk terhadap kerusakan kaki pulsator adalah dengan cara pengelasan, yaitu penyambungan kaki pulsator yang rusak (patah) dengan material cor atau pelat. Mengingat pentingnya pulsator terhadap proses pemisahan biji timah, maka dilakukanlah penelitian terhadap hasil lasan kaki pulsator tersebut menggunakan elektroda AWS A5.15 cin-1, cin-2 dan cin-3 yang digunakan PT. Timah (Persero) Tbk. Tujuan dari penelitian ini adalah menemukan elektroda yang tepat digunakan untuk proses pengelasan kaki pulsator agar hasil lasan tersebut dapat memberikan kekuatan konstruksi lasan yang optimal. Adapun metode penelitian yang dilakukan adalah dengan cara eksperimen yaitu dengan membandingkan elektroda cin-1, cin-2 dan cin-3 merek Nikko Steel terhadap proses pengelasan kaki pulsator dengan menggunakan material pulsator dan pelat sebagai sambungan. Setelah pengelasan dilakukan kemudian menganalisa hasil lasan kaki pulsator tersebut dengan meninjau dari hasil uji ketangguhan, kekerasan dan struktur mikro lasan. Hasil pengujian didapatkan material cin-3 memiliki nilai kekerasan serta ketangguhan yang lebih tinggi dibandingkan material cin-1 dan cin-2, dengan nilai kekerasan 109 HRB dan nilai ketangguhan 6,53 joule/mm². Tingginya nilai kekerasan serta katangguhan material cin-3 dibandingkan dengan material cin-1 dan cin-2 bila dilihat dari struktur mikro adalah pada material cin-3 terdapat butiran karbida yang sangat keras pada batas butir perlit yang kuat dan tangguh.
Kata Kunci : Pulsator, Besi cor, Pengelasan, Elektroda AWS A5.15
Abstract
Pulsator is one tool driving jig used PT. Timah Tbk in the process of separation of tin ores and minerals Downstream based differences in specific gravity (SG). Damage that occurs in the pulsator especially in the legs, can be caused by high vibration caused jig continuously during operation so as to make the bolt fastener will eventually become worn. Process improvements made PT. Timah (Persero) Tbk to damage pulsator foot is by means of welding, the connecting leg pulsator damaged (broken) with cast or plate material. Given the importance of the pulsator for tin ore separation process, we conducted a study of the results of the pulsator legs welded using electrodes AWS A5.15 cin-1, cin-cin-2 and 3 used PT. Timah (Persero) Tbk. The aim of this study is to find the right electrode is used for welding process that results weld toe pulsator can provide optimum strength welded construction. The research method is by way of experiment by comparing the electrode cin-1, cin-2 and cin-3 brand Nikko Steel against the welding process using the foot pulsator pulsator and plate material as the connection. After welding is done then analyze the results of the pulsator weld toe with the review of test results toughness, hardness and microstructure of welds. The test results obtained material cin-3 has a value of hardness and toughness that is higher than the material cin-1 and cin-2, with a value of 109 HRB
19
Rodiawan, dkk; Analisa Hasil Pengelasan Kaki Pulsator Penggerak Jig Yuba Kk Singkep
Untuk Mendapatkan Kekuatan Konstruksi Optimal
hardness and toughness value of 6.53 joules/mm². The high hardness and toughtness of 3 compared with cin-1 and cin-2 when showed from the microstructure of the material is cin-3 contained a very hard.
Key words : Pulsator, cast iron, welding, Elektrode AWS A5.15
PENDAHULUAN
Dalam proses pemisahan mineral biji timah terutama pada kapal keruk dan kapal isap PT. Timah (Persero) Tbk, peralatan yang digunakan adalah Jig yang berfungsi untuk memisah bijih timah berdasarkan perbedaan berat jenis (B.J) dan mineral-mineral ikutan lainnya [2]. Adapun tipe-tipe Jig yang saat ini digunakan antara lain; PA Jig, Karimata Jig, IMC Jig dan Yuba Jig.
Pulsator adalah jenis penggerak yang digunakan pada jig yuba KK Singkep PT. Timah (Persero) Tbk dalam proses pemisahan biji timah. Adapun Penyebab kerusakan pada kaki pulsator diantaranya adalah getaran tinggi yang ditimbulkan jig secara terus-menerus saat beroperasi sehingga membuat baut pengikat menjadi aus. Mengingat pulsator terutama pada kaki yang terbuat dari besi cor kelabu yang bersifat keras namun rapuh[3], maka lama kelamaan kaki tersebut mengalami patah akibat benturan terhadap baut pengikat tersebut. Adapun hal yang dilakukan jasa keteknikan PT. Timah (Persero) Tbk dalam perbaikan kaki pulsator tersebut adalah dengan proses pengelasan, yaitu proses penyambungan kaki pulsator tersebut dengan material yang sejenis ataupun pelat untuk menjadi kaki yang baru.
Mengingat konstruksi pulsator terbuat dari besi cor sedangkan pelat yang terbuat dari baja karbon rendah, maka diperlukan elektroda khusus untuk proses pengelasan tersebut agar mendapatkan hasil lasan yang baik serta kekuatan konstruksi yang optimal.
METODE PENELITIAN
Langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut
1. Persiapan benda uji material pulsator dan
plat baja sebagai penganti kaki pulsator.
2. Melakukan uji komposisi kedua material
tersebut diatas.
3. Pemilihan elektroda las yang akan
digunakan pada proses pengelasan
tersbut, yaitu cin-1, cin-2 dan cin-3.
4. Melakukan pengelasan plat baja pada
material pulsator dengan menggunakan
arus 90 A dan kampuh V tunggal.
5. Perlakuan normlizing terhadap benda
yang sudah dilas dengan suhu 850° dan
holding time 40 menit.
6. Melakukan uji ketangguhan, uji
kekerasan dengan motode Rockwell dan
uji struktur mikro.
7. Melakukan analisa dan pembahasan
terhadap hasil uji yang telah dilakukan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan uji komposisi didapatkan komposisi kimia masing-masing material adalah sebagai berikut :
Tabel 1. Komposisi material dasar pelat
Tabel 2. Komposisi material dasar pulsator
Baja karbon rendah adalah baja dengan kadar karbon 0,08 % -0,30%, baja karbon sedang mengandung karbon 0,3 %-0,45% dan baja karbon tinggi berisi karbon antara 0,45 %-1,75 %[3]. Pada pengujian komposisi material di atas (tabel 1) menunjukkan bahwa kadar karbon yang terdapat pada material dasar pelat adalah 0,10 %. Berdasarkan klasifikasi baja karbon tersebut menujukan bahwa material dasar pelat yang digunakan dalam penelitian ini adalah termasuk kelompok baja karbon rendah. Sedangkan untuk material pulsator dengan komposisi kimia, C 3,39%, Si 1,61%, Mn 0,72 %, P 0,05%, S 0,37% (table 2), adalah material besi tuang kelabu.
20
Rodiawan, dkk; Analisa Hasil Pengelasan Kaki Pulsator Penggerak Jig Yuba Kk Singkep
Untuk Mendapatkan Kekuatan Konstruksi Optimal
1. Uji Kekerasan
Berdasarkan hasil pengujian kekerasan pada kedua material tersebut ditampilkan pada grafik berikut ini
Gambar 1. Grafik nilai kekerasan metalurgi las cin-1,cin2, cin-3
Dari gambar 1 menunjukkan bahwa tejadi peningkatan kekerasan daerah HAZ pada kedua material bila dibandingkan dengan nilai kekerasan material dasar spesimen dengan nilai kekerasan rata-rata 94,3 HRB untuk material pulsator dan 68,7 HRB untuk pelat. Peningkatan tersebut terjadi karena pada proses pengelasan daerah HAZ mengalami siklus termal las yaitu proses pemanasan dan pendinginan cepat di daerah lasan. Dengan adanya siklus termal las tersebut terjadi perubahan struktur mikro di daerah HAZ menjadi lebih kasar dan terjadi peningkatan kekerasan namun menurunkan katangguhan material. Suhu yang terjadi pada daerah HAZ berkisar 750 C° – 1100 C°[15]. Mengingat pada pengelasan elektroda cin-1, cin-2 dan cin-3 menggunakan arus dan proses pengelasan yang sama serta telah dilakukan proses normalizing (penyeragaman butiran), maka didapat harga kekerasan yang sama pada daerah HAZ material cin-1, cin-2 dan cin-3.
Pada daerah inti las, fusion line pelat terhadap elektroda (FL pelat) maupun fusion line elektroda terhadap pulsator (FL pulsator), menunjukan material cin-3 memiliki nilai kekerasan tertinggi bila dibandingkan material cin-1 dan cin-2. Bila diamati dari struktur mikro, hal itu dikarenakan terjadi pembentukan karbida pada batas butir material cin-3 dengan matrik berbentuk perlit.Karbida adalah suatu persenyawaan antara logam dengan karbon, dimana karbida terjadi akibat adanya unsur paduan yang membentuk senyawa yang disebabkan adanya energi yang mengaktifkan unsu-unsur tersebut seperti yang terjadi pada pengelasan. Adapun unsur-unsur paduan yang dapat membentuk persenyawaan karbida adalah Ti, Nb, V, Cr, W atau Mo [15].
2. Uji Ketangguhan
Hasil pengujian ketangguhan ditampilkan pada grafik dibawah ini:
Gambar 2. Grafik tenaga patah material pulsator dan pelat baja
Gambar 3. Grarik ketangguhan material pulsator dan pelat baja
Data dari gambar 3 menunjukan bahwa ketangguhan material logam las tertinggi terdapat pada elektroda cin-3 dengan nilai impak sebesar 6,53 joule/mm², sedangkan ketangguhan material logam las terendah terdapat pada material cin-1 dengan nilai impak 6,34 j/mm² dan material cin-2 6,44 j/mm². Bila diamati tampak ketangguhan material cin-3 berbanding lurus dengan nilai kekerasan material seperti yang terdapat pada gambar 1. Faktor penyebab meningkatnya kekerasan serta ketangguhan material cin-3 adalah terdapatnya unsur paduan tembaga yang cukup banyak ( pada komposisi material logam las selain nikel, karbon dan besi seperti yang terdapat pada elektroda cin-1 dan cin-2. Dengan adanya penambahan tembaga yang cukup banyak dalam unsur paduan tersebut berpengaruh pada proses pembentukan butir-butir perlit[16].
Berbeda halnya dengan material cin-3, material cin-1 yang memiliki komposisi kimia 0,5% C, 2% Fe, 97,5 % Ni dan material cin-2 0,5 % C, 45% Fe, 45% Ni memiliki kekerasan dan ketangguhan sedikit lebih rendah bila dibandingkan dengan material cin-3. Bila diamati dari struktur mikro, hal itu disebabkan butir-butir ferit tampak dominan terdapat pada mikro struktur material cin-1 dan cin-2. Butir-butir ferit tersebut terbentuk akibat adanya unsur nikel yang sangat banyak terdapat pada komposisi material cin-1 dan cin-2. Butir-butir ferit memiliki keliatan (ductility) yang baik namun kekerasan, dan
21
Rodiawan, dkk; Analisa Hasil Pengelasan Kaki Pulsator Penggerak Jig Yuba Kk Singkep
Untuk Mendapatkan Kekuatan Konstruksi Optimal
kekuatan cenderung lebih rendah bila dibandingkan butir-butir perlit.
3. Uji Struktur Mikro
Struktur Mikro logam dasar
Berdasarkan uji struktur mikro dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
(a)
(b)
Gambar 4. Stukktur mikro material (a) pulsator dan (b) pelat baja
Gambar 4 menunjukan bahwa material pulsator terbuat dari besi tuang kelabu dengan grafit berbentuk serpih (flake) dan matrik berbentuk ferit (gambar a), sedangkan material pelat terbuat dari baja karbon rendah (gambar b).
Struktur Mikro daerah Heat Affected Zone (HAZ)
(c)
Gambar 5. Stuktur mikro daerah HAZ pulsator dengan perbesaran 200 X, (A) daerah
HAZ cin-3, (B) daerah HAZ cin-2, (C) daerah HAZ cin-1
Gambar 5. Struktur mikro daerah HAZ pulsator pengelasan menggunakan elektroda cin-1, cin-2 dan cin-3 tampak tidak terjadi perbedaan, hal ini disebabkan setelah dilakukan pengelasan, material telah terlebih dahulu dilakukan proses normalizing baru kemudian dilakukan pengujian. Proses normalizing adalah proses perlakuan panas terhadap material pada suhu 850 C–900 C dengan tujuan mendapatkan struktur butiran yang seragam serta menghilangkan tegangan dalam akibat dari proses pengelasan.
(A)
(B)
Gambar 6. Struktur mikro daerah HAZ dengan perbesaran 500 X, (A) Daerah HAZ
pulsator (cin-3), (B) Daerah HAZ pelat Struktur mikro pada gambar 6.HAZ material pulsator dan HAZ material pelat tampak mengalami perubahan struktur bila dibandingkan dengan material dasar seperti pada gambar 4.Daerah HAZ pulsator kini didominasi dengan butir-butir sementit sedangkan pelat didominasi dengan butir-butir ferit yang lebih besar dan kasar. Sementit adalah struktur larutan padat pada logam yang terbentuk pada temperatur dibawah 1148 C° dengan konsetrasi kelarutan karbon 6,67 % melalui reaksi 3 Fe + C → Fe3C, yang disebut dengan karbida besi yang memiliki sifat mekanik yang keras dan getas. Perubahan struktur pada daerah HAZ terjadi akibat adanya proses
22
Rodiawan, dkk; Analisa Hasil Pengelasan Kaki Pulsator Penggerak Jig Yuba Kk Singkep
Untuk Mendapatkan Kekuatan Konstruksi Optimal
pemanasan dan pendinginan yang cepat di daerah lasan sehingga mengakibatkan nilai kekerasan pada daerah HAZ mengalami peningkatan namun kekuatan dan ketangguhan material cenderung menurun.
Struktur Mikro Logam Las / Inti Las
(A)
(B)
(C)
Gambar 7. Struktur mikro logam las dengan perbesaran 500 X, (A) Logam las cin-1, (B)
Logam las cin-2, (C) Logam las cin-3 Gambar 7 (A) butir-butir ferit tampak dominan pada struktur inti las material cin-1 dengan grafit berbentuk nodular. Butiran ferit tersebut terbentuk akibat adanya unsur paduan nikel yang sangat banyak pada material cin-1. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa butiran ferit memiliki tingkat keuletan yang sangat baik. Selain dari pada itu,
pada material cin-1 juga terbentuknya grafit yang berbentuk nodular. Karakteristik grafit pada material memberikan pengaruh yang besar terhadap sifat-sifat mekanik material. Material dengan grafit nodular memiliki keuletan dan kekuatan yang lebih baik dibandingkan dengan material yang bergrafit serpih (flake). Hal ini disebabkan karena serpih grafit akan mengalami pemusatan pada ujung-ujungnya bila mendapatkan gaya akan tegak lurus arah serpih[17].
Gambar 7(B), struktur mikro pada material cin-2 tampak tidak jauh berbeda dengan struktur mikro seperti yang terdapat pada material cin-1. Struktur mikro material cin-2 didominasi dengan butiran ferit yang berwarna putih dengan grafit berbentuk nodular.Akan tetapi, butiran ferit dan grafit pada material cin-2 cenderung lebih kecil dan halus dibandingkan material cin-1 yang sebagian besar unsur paduannya adalah nikel. Dengan adanya struktur butiran yang lebih kecil dan halus tersebut mempengaruhi sifat mekanik material sehingga material cin-2 cenderung memiliki kekuatan dan ketangguhan lebih baik akan tetapi nilai kekerasan material menurun bila dibandingkan dengan material cin-1[9].
Gambar 7 (C) pada material cin-3, butiran perlit tampak dominan pada stuktur mikro cin-3 serta terbentuknya grafit nodular seperti yang terdapat pada material cin-1 dan cin-2 namun dengan distribusi grafit yang lebih besar.Selain dari pada itu, pada material cin-3 juga tampak telah terbentuk karbida pada batas butir perlit. Karbida terbentuk akibat adanya unsur paduan seperti Ti, Nb, V, Cr, W atau Mo yang membentuk senyawa yang disebabkan adanya energi yang mengaktifkan unsur-unsur tersebut seperti yang terjadi pada proses pengelasan[15]. Karbida memiliki sifat kekerasan material yang sangat tinggi namun cenderung rapuh. Dengan adanya presipitasi karbida pada batas butir perlit dapat menghalangi gerakan dislokasi pada material serta menghambat terjadinya deformasi plastik. Partikel yang keras menghambat deformasi pelastik, sedangkan matriknya sendiri kuat dan tangguh[10]. Maka dari itu
23
Rodiawan, dkk; Analisa Hasil Pengelasan Kaki Pulsator Penggerak Jig Yuba Kk Singkep
Untuk Mendapatkan Kekuatan Konstruksi Optimal
material cin-3 memiliki kombinasi kekerasan, kekuatan serta ketangguhan yang lebih baik bila dibandingkan dengan material cin-1 dan cin-2.
KESIMPULAN
1. Material cin-3 memiliki paduan nilai kekerasan serta ketangguhan (impak) yang lebih tinggi dibandingkan dengan material cin-1 dan cin-2. Nilai kekerasan rata-rata inti las material cin-3 adalah 109 HRB, material cin-2 81,7 HRB dan 82,3 HRB pada material cin-1. Sedangkan nilai ketangguhan (impak) material cin-3 adalah 6,53 joule/mm², material cin-2 6,44 joule/mm² dan material cin-1 6,34 joule/mm². Tingginya nilai kekerasan serta katangguhan material cin-3 dibandingkan dengan material cin-1 dan cin-2 disebabkan pada struktur mikro material cin-3 terdapat butiran karbida yang sangat keras pada batas butir perlit yang kuat dan tangguh. Dengan adanya presipitasi (pengendapan) karbida pada batas butir perlit tersebut dapat menghalangi gerakan dislokasi serta menghambat terjadinya deformasi plastik pada material.
2. Material cin-1 dan cin-2 memiliki unsur paduan nikel yang dominan pada komposisi elektroda, sedangkan unsur dominan pada material cin-3 adalah tembaga. Banyaknya unsur paduan nikel pada komposisi elektroda
tersebut berpengaruh terhadap terbentuknya butiran ferit yang menyebar pada struktur material cin-1 dan cin-2. Butiran ferit memiliki sifat yang ulet namun kekerasan dan ketangguhan cenderung lebih rendah dibandingkan butiran perlit yang terdapat pada material cin-3. Maka dari itu, material cin-3 memiliki kekuatan kontruksi lasan kaki pulsator cenderung lebih baik dibandingkan material cin-1 dan cin-2.
DAFTAR PUSTAKA
[1] PT. Timah (Persero) Tbk. 2008. Building Future Foundation. Annual Report.
[2] Putra Pamungkas. 2006. Proses Pemisahan Biji Timah.
[3] Harsono, W & Toshie Okumura. 2008. Teknologi Pengelasan Logam. Jakarta: Pradya Paramitha.
[4] Alip Mochamad. 1989. Teori Dan Praktek Las. Jakarta: Ditjen Pendidikan Tinggi. [5] Joko Santoso. 2006. Pengaruh Arus
Pengelasan Terhadap Kekuatan Tarik Dan Ketangguhan Las SMAW Dengan Elektroda E7018. Skripsi, Universitas Negeri Semarang, Semarang.
