BAB II TINJAUAN PUSTAKA

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Terdahulu

Sudah ada beberapa penelitian yang dilakukan terkait pelumasan menggunakan minyak nabati untuk pengujian keausan diantaranya sebagai berikut:

Pada skripsi ini dalam proses pengujian tribology dibutuhkan pelumas untuk meningkatkan kemampuan bentuk material, memperpanjang umur alat atau pahat dan menekan kehilangan energi. Dengan meningkatkan kesadaran dan kepedulian terhadap efek berbahaya dari pelumas konvensional perlu adanya langkah lebih maju dengan menggantinya dengan pelumas yan kompatibel terhadap lingkungan. Terlepas dari kenyataan minyak nabati memiliki potensi besar sebagai untuk pelumas yang ramah lingkungan, tetapi karakteristik tribologis yang terbatas membatasi penerapannya. Oleh karena itu biodegradabilitas dan hak non-toksisitas minyak nabati telah digabungkan dengan pengurangan gesekan dan kemampuan tekanan ekstrim aditif nanopartikel dalam penelitian ini, untuk mengembangkan pelumas berperforma tinggi dengan fitur ramah lingkungan (Dermawan et al. 2012).

Kinerja pelumasan dibandingkan dengan dua pelumas pembentuk logam

konvensional, minyak tekan CM202A dan pelumas padat dari seng fosfat

ditambah sabun natrium. Standar uji kompresi cincin digunakan untuk

mengevaluasi efisiensi pelumas yang dipertimbangkan. Perbandingan kinerja

dibuat dengan menggunakan dua faktor kunci yaitu koefisien gesekan dan

deformasi beban. Kurva kalibrasi gesekan yang diperlukan untuk memperkirakan koefisien gesekan disediakan menggunakan simulasi elemen hingga hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa minyak nabati tergantung pada struktur kimianya. Dengan meningkatnya konsentrasi nanopartikel, maka faktor gesekan dan beban deformasi mencapai minimum untuk konsentrasi tertentu. Berdasarkan hasil yang diperoleh, konsentrasi nanopartikel yang paling efisien ditentukan dalam kisaran 0,5 hingga 0,7% berat, yang memberikan peningkatan 21-31%. Hal itu telah ditunjukkan pelumas nano berbasis minyak nabati yang diperkaya dengan jumlah yang optimal nanopartikel memiliki kemampuan pengurangan gesekan yang sebanding dengan pelumas konvensional. Hasil dari penelitian ini dapat bermanfaat dalam mengembangkan logam yang lebih sadar lingkungan pada proses pembentukan.

Kemampuan reduksi gesekan minyak jarak lebih baik daripada yang diformulasikan minyak mineral komersial. Kinerja tribology minyak jarak telah diselidiki dan dibandingkan dengan minyak komersial kualitas tinggi untuk melihat kesesuaiannya sebagai minyak dasar untuk dijadikan minyak pelumas di mesin kendaraan dan pembangkit listrik. Dari hasil penelitian (Aisyah et al.

2018) menunjukkan bahwa minyak jarak yang tidak dimurnikan memiliki kemampuan reduksi gesekan dan bantalan beban yang unggul di sebuah bentuk yang tidak diformulasikan dari pada minyak komersial. Minyak jarak dapat bersaing secara baik jika diformulasikan dengan bahan anti aus yang sesuai, maka dapat menjadi bahan dasar minyak alternatif yang baik (Fanani et al.

2013).

Minyak nabati sebagai pelumas, berdasarkan penurunan cadangan minyak bumi dan masalah lingkungan. Dengan demikian, perkembangan pelumas dari bahan berbasis nabati telah dirintis sejak bertahun-tahun lalu. Selain itu, sumber produksi pelumas berbasis bio dapat diperoleh dari minyak nabati murni, limbah buah-buahan dan lemak hewani. Saat ini, ketidakamanan bahan baku seperti minyak nabati dan lemak hewani menjadi penyebab utama kendala utama untuk pengembangan teknologi baru dalam produksi minyak berbasis nabati. Pada penelitian ini di dapati bahwa minyak nabati secara alami cocok sebagai minyak dasar pelumas untuk meningkatkan sifat fisikokimianya dan sifat tribologi di mana minyak nabati berfungsi sebaik mineral dan sintetis minyak atau lebih baik. Kemampuan minyak nabati sebagai aditif dan bio- pelumas sebagai alternatif pelumas untuk aplikasi industri dan perawatan mencakup toksisitas yang lebih rendah, pelumasan yang baik properti, indeks viskositas tinggi, suhu penyalaan tinggi, peningkatan masa pakai peralatan, tinggi kemampuan membawa beban, karakter anti-aus yang baik, koefisien gesekan yang sangat baik, multi-alami sifat kerataan, tingkat penguapan rendah- emisi rendah ke atmosfer, dan cepat biodegradabilitas. Industri dapat mengurangi biaya perkakas dan meningkatkan kualitas produk dengan lebih aman lingkungan dengan beralih ke pelumas bio. Bio-pelumas mengurangi biaya dan peningkatan daya saing (Siswahyu and Hendrawati 2013).

Epoksidasi minyak biji bunga matahari dilakukan untuk meningkatkan

stabilitas oksidasi. Selanjutnya, efek nanopartikel dalam konsentrasi yang

berbeda dievaluasi untuk mempelajari perilaku gesekan dan keausan minyak

terepoksidasi. Pengujian tribologi dilakukan untuk konfigurasi pin pada cakram

untuk kontak paduan logam / baja cair. Kurva stribeck untuk minyak biji bunga matahari, minyak terepoksidasi dan minyak yang mengandung nanopartikel dihasilkan di batas dan rezim pelumasan campuran. Telah diamati bahwa minyak terepoksidasi menunjukkan karakteristik pelumas yang lebih baik daripada minyak biji bunga matahari murni. Hal ini disebabkan oleh pembentukan film polimer yang stabil melalui -O- cross linking di permukaan.

Peningkatan lebih lanjut pada penambahan nanopartikel juga diperoleh, dimana diamati bahwa konsentrasi 0,5% berat dari nanopartikel menunjukkan koefisien gesekan minimum. Analisis SEM dari sampel yang aus dilakukan untuk memahami kemungkinannya mekanisme keausan dan diamati bahwa akumulasi partikel nano di lembah dan pembentukan tipis film di antarmuka tampaknya menjadi alasan utama untuk meningkatkan sifat tribological dari minyak pelumas.

Membahas tentang minyak nabati memiliki keterbatasan seperti: stabilitas oksidasi yang rendah, sehingga mempengaruhi tingkat keausan dan gesekan.

Untuk meningkatkan sifat tribologi minyak nabati digunakan minyak biji bunga matahari sebagai zat aditif. Jadi penelitian ini bertujuan untuk membandingkan sifat fisik dan tribologi dari penambahan minyak biji bunga matahri pada minyak kopra dan minyak sawit. Pengujian sifat fisik dan tribologi dilakukan pada minyak pelumas nabati dengan penambahan 10wt%, 20wt% dan 30wt%

zat aditif minyak biji bunga matahari. Proses pencampuran dilakukan dengan

memanaskan campuran sampai temperatur 50°C dan ditahan selama 20 menit,

dan selama pemanasan, dilakukan pengadukan dengan kecepatan 750 rpm. Sifat

fisik dari minyak pelumas yang diuji diantaranya adalah viskositas kinematik

pada temperatur 40°C dan 100°C, viskositas indeks, pour point, dan flash point.

Sedangkan sifat tribologi yang diuji berupa keausan, pengukuran serta pengamatan wear scar width dan koefisien gesek dengan menggunakan alat uji tribometer pin on disk. Hasil pengujian sifat fisik menunjukan bahwa zat aditif minyak zaitun dapat meningkatkan viskositas minyak kopra tetapi viskositas minyak sawit jadi berkurang. Pada pengujian sifat tribologi terlihat bahwa minyak biji bunga matahari sebagai zat aditif dapat mengurangi keausan dan koefisien gesek. Sifat tirbologi terbaik dari biolubricant yang diuji yaitu pada minyak sawit+20wt% minyak biji bunga matahari (Kalin, Kogovšek, and Remškar 2013).

2.2 Pelumas (Bio-Lubricant)

Pada permesinan pasti terjadi kontak mekanik antara elemen satu dengan elemen lainya, pada hal ini mengakibatkan terjadinya keausan, keausan ada yang diperlukan dan ada juga yang harus dihindari. Keausan yang diperlukan misalnya proses grinding, pemotongan, pembubutan dan lain lain, sedangkan keausan yang perlu dihindari adalah kontak mekanik pada elemen mesin yang digunakan untuk mentransmisikan daya, misalnya motor bakar, mesin produksi, mesin konvensional, dan lain lain (Shahabuddin et al. 2013).

Minyak pelumas adalah salah satu minyak bumi yang mengandung senyawa

aromatik dengan indek viskositas yang rendah. Fungsi pelumas adalah

mencegah kontak langsung antara dua permukaan yang bergesekan. Minyak

pelumas dapat digunakan dengan waktu pemakaian tertentu, tergantung dari

pemakaian mesin, minyak pelumas merupakan elemen dari suatu mesin untuk

beroperasi secara optimal. Dengan demikian pelumas memiliki peranan yang

besar terhadap operasi mesin, untuk memilih pelumas yang baik untuk digunakan pada system mesin, perlu diketahui beberapa parameter mesin antara lain: kondisi kerja, suhu, dan tekanan di daerah yang memerlukan pelumasan.

Daerah yang bersuhu rendah tentu akan menggunakan pelumas yang lain dengan daerah yang bersuhu tinggi, demikian pula dengan daerah yang berkondisi kerja berat akan menggunakan pelumas berbeda dengan daerah yang berkondisi kerja ringan (Effendi and Adawiyah 2014).

Pelumas atau bio-lubricant digunakan untuk mengurangi gesekan atara benda uji dan mata baja pegikis.

2.2.1 Fungsi Pelumas

Pelumas memiliki beberapa fungsi antara lain sebagai berikut:

1. Dapat menurunkan koefisien bagian mesin yang bergesekan.

2. Dapat mengendalikan suhu yang tinggi dari mesin akibat komponen yang bergesekan.

3. Mengendalikan keausan.

4. Dapat mengendalikan korosi dengan cara melumasi mesin ketika bergerak dan melapisi komponen mesin.

5. Mengisolasi listrik maksudnya yaitu pelumas mampu untuk bersifat sebagai isolator listrik.

6. Menghilangkan kotoran dan mampu membersihkan kotoran yang terjadi pada mesin agar tidak terjadi keausan.

7. Pelumas mampu meredam kejutan pada komponen mesin yang bergerak

akibat bersentuhannya komponen (Firmansyah 2010)

2.2.2 Kualitas Pelumas

Pelumas adalah zat kimia atau cairan yang diberikan pada dua benda yang bergerak untuk mengurangi gesekan. Zat ini merupakan fraksi hasil destilasi minyak bumi yang memiliki suhu 105-135

⁰

c. Semakin berat beban motor semakin menurun niliai dari viscositas pelumasnya. Hal yang paling penting untuk menentukan kualitas pelumas adalah :

1. Densitas merupakan perbandingan antara densitas bahan yang diukur pada suhu tertentu (t1= 300C) dengan densitas air pada suhu referensi (t2 = 150C).

2. Viskositas pelumas merupakan ukuran tahanan fluida untuk mengalir atau bisa disebut kekentalan.

3. Indek viskositas merupakan ukuran perubahan vikositas terhadap perubahan suhu, kenaikan suhu akan menyebabkan turunnya harga viskositas.

4. Flash point adalah suhu terendah dimana uap air minyak dengan capuran udara menyala bila didekati api.

5. Fire point adalah suhu terendah dimana uap minyak dengan campuran udara dapat terbakar habis (Shahabuddin et al. 2013)

2.2.3 Viskositas

Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu fluida

yang menyatakan besar kecilnya gesekan dalam fluida.Semakin besar

viskositas fluida, maka semakin sulit suatu fluida untuk mengalir dan

juga menunjukan semakin sulit suatu benda bergerak dalam fluida

tersebut (Lumbantoruan and Yulianti 2016). Salah satu faktor terpenting

yang harus dimiliki oleh minyak pelumas adalah viskositasnya. Jika viskositas minyak pelumas rendah maka minyak pelumas tersebut akan mudah terlepas akibat besarnya tekanan dan kecepatan dari bagian- bagian yang bergerak dan saling bergesekan. Jika minyak pelumas terlepas berarti memperbesar gesekan dan mempercepat keausan dari bagian-bagian yang bergerak tersebut (Kerja n.d.).

2.3 Jarak Pagar (Jathropa Curcas L)

2.3.1 Tanaman jarak pagar (Jathropa Curcas L).

Tanaman jarak merupakan tanaman semak yang mudah ditemui terutama di daera tropis. Secara ilmiah, jarak pagar bernama Jathropa Curcas Linn.

Jathropa Curcas L berasal dari meksiko, Amerika tengah. Konon katanya Jathropa Curcas L dibawa ke Indonesia pada zaman penjajahan pemeritahan

Jepang untuk di tanam dan dijadikan BBM oleh tentara Jepang. Tumbuhan ini dapat bertahan hidup di daerah kering terutama didaerah tropis dan dapat dikembang biakkan dengan stek. Walaupun telah lama dikenal sebagai bahan pengobatan dan racun, saat ini jarak mendapatkan perhatian lebih sebagai sumber bahan bakar hayati untuk mesin diesel karena terdapat kandungan minyak didalam bijinya. Jarak mudah beradaptasi terhadap lingkungan, dapat tumbuh pada tanah yang kurang subur asalkan memiliki pengairan baik (tidak tergenang) dengan pH tanah optimal 5.0–6.5. Tanaman jarak pagar adalah tanaman tahunan jika dipelihara dengan baik dapat hidup lebih dari 20 tahun.

Tanaman ini dapat tumbuh baik pada tempat dengan curah hujan hanya empat

bulan, berbeda dari kelapa sawit yang memerlukan curah hujan konstan untuk

hasil terbaiknya (Openshaw 2000).

Gambar 2. 1 Tanaman jarak pagar (Erita 2012)

Jarak pagar hampir tidak memiliki hama karena bagian tubuhnya beracun. Tanaman ini dapat berbuah setelah berusia lima bulan dan mencapai produktivitas penuh pada usia 5 tahun. Buahnya berbentuk ellips dengan panjang 1 inchi dan memiliki 2-3 biji. Data komposisi kimia biji jarak dapat dilihat pada table 2.1.

Tabel 2. 1 Komposisi kimia biji jarak.

UNSUR KIMIAWI KOMPOSISI (g)

Air 06.20 %

Protein 18.00 %

Lemak 38.00 %

Karbohidrat 17.00 %

Serat 15.50 %

Abu 05.30 %

(Lengkey et al. 2013)

2.3.2 Klasifikasi Jarak Pagar

Tanaman jarak pagar mempunyai nama latin Jatropha Curcas L (Permatasari 2012). Klasifikasinya adalah sebagai berikut:

Kingdom : Plantae

Subkingdom : Tracheobionta Superdivisio : Spermatophyta Divisio : Magnoliophyta

Kelas : Magnoliopsida (Dicotyledonae) Subkelas : Rosidae

Ordo : Euphorbiales Famili : Euphorbiaceae Genus : Jatropha

Spesies : Jatropha curcas L.

2.3.3 Minyak Jarak Pagar

Minyak nabati terdiri dari 90-98% trigliserida, sedikit monogliserida dan digliserida. Trigliserida adalah ester dari tiga asam lemak dan satu gliserol. Ini mengandung banyak oksigen pada strukturnya. Asam lemak berbeda dalam hal rantai karbonnya, dan dalam jumlah ikatan gandanya.

Pada umumnya asam lemak ditemukan asam stearat, asam oleat, asam

palmitat, asam linolenat, dan asam limoleat. Minyak jarak murni sebenarnya

bisa digunakan pada mesin diesel, baik sebagai campuran atau pengganti

solar, tetapi harus memodifikasi mesin. Umumnya biodiesel yang diperoleh

jika digunakan pada mesin biasanya dicampur dengan solar dengan

perbandingan tertentu. 7 Struktur kimia dari minyak jarak pagar terdiri dari

trigliserida dengan rantai asam lemak yang lurus (tidak bercabang), dengan atau tanpa rantai karbon tak jenuh, mirip dengan CPO (DA Wijyanto 2020a). Struktur kimia dari minyak jarak pagar sangat berbeda dengan minyak jarak kepyar yang mempunyai cabang hidroksil, dapat dilihat pada Gambar 2.2 dan 2.3 dibawah ini:

(DA Wijyanto 2020a)

(DA Wijyanto 2020a)

Untuk menghambat kerja enzim yang dapat menghidrolisis minyak sehingga cara dioven atau dikukus terlebih dahulu. Ekstraksi minyak jarak pagar dikeringkan dengan cara lain, seperti ekstraksi menggunakan pelarut organik, pelarut air masing-masing dengan yield 98% dan 38%, cara lain menggunakan enzim protease didapatkan yield sebesar 98%. Minyak jarak pagar hasil ekstraksi dianalisis sifat fisiko-kimianya, missal kekentalan, kandungan asam lemak bebas, kadar air, komposisi asam lemak, bilangan penyabunan dan bilangan iod(Curcas et al. 2020). Hasil analisis sifat fisiko-

Gambar 2. 2 Struktur kimia minyak jarak pagar.

Gambar 2. 3 Struktur kimia minyak jarak kepyar

kimia minyak jarak pagar seperti ditunjukkan pada table Komposisi Asam Lemak Minyak Jarak Pagar dapat dilihat dibawah ini :

(DA Wijyanto 2020)

2.4 Tanaman Bunga Matahari (Sun Flower)

2.4.1Biji Bunga Matahari

(Heliantus Annus L.)

Bunga matahari dikenal dengan berbagai nama sun flower (Inggris), mirasol (filipina), himawari dan koijitsuki (Jepang), serta xiang ri kui (Cina).

Tanaman ini memiliki nama latin Helianthus annuus L. Heli berarti matahari dan annus yaitu semusim. Tanaman ini berasal dari Meksiko dan Peru, Amerika Tengah. Tanaman ini telah dibudidayakan pada abad ke-18 di berbagai negara di benu Amerika. Sementara pada tahun 1907 diperkenalkan di Indonesia oleh seorang ahli pertanian dari Belanda.

Biji bunga matahari berwarna keabu-abuan-hijau atau hitam yang merupakan hasil dari bunga matahari. Di Indonesia biji bunga matahari sering diolah menjadi makanan ringan seperti kuaci biji bunga matahari. Biji bunga matahari adalah makanan yang sangat baik untuk nilai kecukupan gizi dan sering dianggap sebagai makanan ringan sehat. Biji bunga matahari adalah

Tabel 2. 2 asam lemak minyak jarak pagar

sumber yang sangat baik dari minyak tak jenuh dan yang membuat biji bunga matahari adalah makanan yang bagus untuk kesehatan jantung.

Kandungan biji bunga matahari kaya akan protein, lemak dan karbohidrat. Minyak biiji bunga matahari mempunyai kandungan asam lemak tak jenuh mencapai 91% lebih banyak dibandingkan oleat dan linoleat yang terdapat pada minyak kedelai, kacang tanah, jagung, kelapa sawit sehingga baik untuk kesehatan.

Pola makan vegetarian telah menjadi pola makan yang mulai banyak dipilih masyarakat seiring dengan meningkatnya pengetahuan masyarakat akan manfaat pola makan berbasis nabati untuk mengurangi risiko terhadap penyakit degeneratif. Beberapa penelitian epidemiologi menunjukkan keuntungan vegetarian dalam menurunkan risiko penyakit kronis dan degeneratif serta menurunkan angka kematian total. Diet vegan rendah lemak yang dilakukan selama setahun dapat meningkatkan masukan unsur-unsur gizi yang dapat mengurangi resiko penyakit kronis seperti kanker, penyakit kardiovaskuler, diabetes, dan beberapa penyakit degeneratif lainnya serta menurunkan unsur makanan yang dapat meningkatkan resiko terjadinya penyakit kronis (Danish et al. 2021) (Ramadhani, Hamidah, and Lastariwati 2019).

Gambar 2. 4 Biji bunga matahari.

(Wahyuningtyas and Ardiarini 2021)

2.4.2 Klasifikasi Biji Bunga Matahari

Klasifikasi dari tumuhan bunga matahari yaitu:

Kingdom : Plantae (tumbuhan)

Super divisi : Spermatophyta (menghasilkan biji) Divisi : Magnoliophyta (tumbuhan berbunga) Kelas : Magnoliopsida (berkeping dua) Subkelas : Asteridae

0rdo : Asterales Famili : Asteracne Genus : Helianthus

Spesies : Helianthus Annus L (Ayunin Q.D, Diana S.W, Rosidariyah H 2017).

2.4.3 Minyak Biji Bunga Matahari

Minyak biji bunga matahari salah satu bahan alami yang dipergunakan untuk mencegah penyakit kanker. Adapun manfaat terbesar dari biji bunga matahari terdapat di selenium yang merupakan kandungan memiliki manfaat terdapat diselenium, selenium digunakan sebagaiperbaikan DNA, menjaga kesehatan jantung serta mempercepat penyembuhan luka (Rondanini, Savin, and Hall 2003).

Kandungan biji bunga matahari kaya akan protein, lemak dan

karbohidrat. Minyak biiji bunga matahari mempunyai kandungan asam

lemak tak jenuh mencapai 91% lebih banyak dibandingkan oleat dan

linoleat yang terdapat pada minyak kedelai, kacang tanah, jagung, kelapa

sawit sehingga baik untuk kesehatan (Zhao et al. 2014) (Flagella et al.

2002).

Kerusakan minyak dan lemak terjadi karena adanya bau dan rasa tengik yang disebut ketengikan. Hal ini disebabkan oleh proses hidrolisis dan oksidasi sehingga membentuk senyawa yang dapat menurunkan kualitas dari minyak dan lemak. Parameter dipakai untuk menentukan kualitas minyak adalah kadar air, kadar asam lemak bebas dan bilangan peroksida (Flagella et al. 2002).

2.5 Baja ST-40 dan Baja ST-60 2.5.1 Stuktur Baja

Baja merupakan segala berbagai besi yang dengan tidak dikerjakan terlebih dulu lagi, telah bisa di tempa. Baja merupakan bahan yang serba kesamaannya (homogenitasnya) besar, terdiri paling utama dari Fe dalam wujud kristal serta C. Pembuatannya di jalani selaku pembersihan dalam temperature yang besar dari besi mentah yang di bisa dari proses dapur besar.

Sifat- sifat utama baja:

a. Keteguhan (solidity) artinya mempunyai ketahanan terhadap tarikan, tekanan atau lentur.

b. Elastisitas (elasticity) artinya kemampuan atau kesanggupan untuk dalam batas- batas pembebanan tertentu, sesudahnya pembebanan ditiadakan kembali kepeda bentuk semula.

c. Kekenyalan/keliatan (tenacity) artinya kemampuan atau

kesanggupan untuk dapat menerima perubahan bentuk yang besar

tanpa menderita kerugian- kerugian berupa cacat atau kerusakan yang terlihat dari luar dan dalam untuk jangka waktu pendek.

d. Kemungkinan ditempa (malleability) sifat dalam keadaan merah pijar menjadi lembek dan plastis sehingga dapat di rubah bentuknya.

e. Kemungkinan di las (weaklability) artinya sifat dalam keadaan panas dapat digabungkan satu sama lain dengan memakai atau tidak memakai bahan tambahan, tanpa merugikan sifat-sifat keteguhannya.

f. Kekerasan melawan terhadap masuknya benda lain (Hancock 2003).

2.5.2 Klasifikasi Baja

1) Menurut kekuatannya terdapat beberapa jenis baja, diantaranya: ST 37, ST-42, ST 50, dst. Standart DIN (Jerman) ST X X kekuatan dalam kg/mm2 steel (baja). Baja yang digunakan dalam penelitian ini yaitu baja ST 42: baja dengan kekuatan 41 – 49 kg/mm2.

2) Menurut komposisinya:

a. Baja karbon rendah (low carbon steel): C ≤ 0,25 %

b. Baja karbon menengah (medium carbon steel): C=0,25%- 0,55%

c. Baja karbon tinggi (high carbon steel): C>0,55%

d. Baja paduan rendah (low alloysteell): unsur paduan < 10 % e. Baja paduan tinggi (high alloy steel): unsure paduan >10%

3) Menurut bentuknya:

a. Baja pelat

b. Baja strip c. Baja sheet d. Baja pipa

e. Baja batang fropil (Fabbrocino, Manfredi, and Cosenza 2001).

2.5.3 Jenis-Jenis Baja

Baja secara umum dapat dikelompokkan atas 2 jenis yaitu: Baja karbon (Carbon steel) dan Baja paduan (Alloy steel)

1) Baja Karbon (carbon steel) Baja karbon dapat terdiri atas :

a. Baja karbon rendah (low carbon steel) Machine, machinery dan

mild steel (0,05 % – 0,30% C) Sifatnya mudah ditempa dan

mudah di mesin.

Penggunaannya:

- 0,05 % – 0,20 % C: automobile bodies, buildings, pipes,

chains, rivets, screws, nails.

- 0,20 % – 0,30 % C: gears, shafts, bolts, forgings, bridges,

buildings

b. Baja karbon menengah (medium carbon steel) - Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah.

- Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong.

Penggunaan:

0,30 % – 0,40 % C : connecting rods, crank pins, axles.

0,40 % – 0,50 % C: car axles, crankshafts, rails, boilers,

auger bits, screwdrivers.

0,50 % – 0,60 % C: hammers dan sledges

c. Baja karbon tinggi (high carbon steel) Sifatnya sulit dibengkokkan,

dilas dan dipotong. Kandungan 0,60 % – 1,50 % C.

2) Baja Paduan (Alloy steel)

Tujuan dilakukan penambahan unsur yaitu:

Untuk menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuatan tarik dan sebagainya), untuk menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah, untuk meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi).

Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi:

- Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5 % . - Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 %.

- High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %.

- Baja paduan juga dibagi menjadi dua golongan yaitu baja campuran khusus (special alloy steel) & high speed steel. Yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis baja ST-40 dan AS S45C (Yuspian Gunawan, Nanang Endriatno 2017).

2.5.4 Baja ST-40

Baja ST 40 merupakan baja karbon rendah yang memiliki

kandungan unsur karbon di dalam baja sebesar 0,16% C. Kata ST

berasal dari bahasa Jerman “Sthal” yang artinya baja. Baja ST-40 dapat dilihat pada gambar 2.5 dan Baja ST 40 terbentuk atas beberapa paduan unsur kimia seperti yang ditampilkan pada tabel 2.3 yakni sebagai berikut (Rohadi, Darmanto, and at 2013):

Gambar 2. 5 Baja ST-40 (Sumber : Data Pribadi)

Tabel 2. 3 Komposisi kimia Baja ST40

Unsur Jumlah Kandungan

Besi (Fe) 99,092

Karbon (C) 0,160

Mangan (Mn) 0,385

Silikon (Si) 0,221

Fosfor (P) 0,028

Kobal (Co) 0,077

Cuprum (Cu) 0,036

Wolfram (W) 0,001

(Rohadi, Darmanto, and at 2013)

Bila dikonversikan kedalam standard ASTM baja ST 40 disebut dengan istilah AISI 420 hal ini dilihat berdasarkan jumlah persentase komposisi kimia yang terdapat dalam baja ST 40 dengan data fisik sebagai berikut:

Densitas : 7,7-8,1 kg/dm3

Titik lebur : 1370-1520 °C 41 Kekuatan tarik : 520 N/mm2 min Kekuatan luluh : 225 N/mm2 min Pemanjangan : 18 % min Nilai kekerasan HV : 234 max

2.5.5 Baja ST-60

Baja ST-60 adalah baja yang mempunyai kadar karbon sekitar 0,51%, dan tergolong baja karbon menengah, baja ST-60 banyak digunakan sebagai alat-alat perkakas, poros engkol dan roda gigi. Gambar baja ST-60 dapat dilihat pada gambar 2.6 dan komposisi dari baja ST-60 dapat dilihat pada tabel 2.4 (Hidayat, Hartono, and Sujatmiko 2016) (Miko 2018).

(Sumber : Data Pribadi)

Gambar 2. 6 Baja ST-60

Tabel 2. 4 Komposisi kimia Baja ST-60

Unsur Jumlah Kandungan

Carbon (C) 0,42 – 0,50%

Iron (FE) 97,74%

Mangan (Mn) 0,50 – 0,80%

Fosfor (P) 0,035%

Sulfur (S) 0,035%

(Hidayat, Hartono, and Sujatmiko 2016)

Baja ST-60 merupakan produk standarisasi dari jepang yang biasa disingkat JIS (Japan Industrial Standart). Baja ST-60 memiliki kandungan unsur utama berupa karbon (C) sebesar 0,50%, sulfur (S) sebesar 0,035%,mangan (Mn) sebesar 0,80%. Baja ini mempunyai sifat mampu untuk dilakukan proses perlakuan panas untuk dapat memperoleh sifat mekanis yang lebih baik. Baja spesifikasi ini banyak digunakan sebagai poros roda gigi, mata gergaji,mata silet dan bantalan

2.6 Mikroskop Optik

Mikroskop cahaya majemuk memberikan gambar spesimen dua dimensi yang diperbesar yang memungkinkan untuk menyelesaikan dan mengukur detail halus dari struktur spesimen. Spesimen dapat diposisikan (berorientasi) dan difokuskan dengan tepat, dan kontras serta kecerahan gambar dapat disesuaikan untuk menonjolkan fitur yang diinginkan dari struktur specimen (DA Wijyanto 2020). Komponen optik mikroskop biasanya terdiri dari:

1. Iluminator, termasuk sumber cahaya dan kolektor

2. Kondensor

3. Spesimen, termasuk kaca objek dan kaca penutup 4. Lensa obyektif

5. Okuler, atau lensa mata 6. Kamera, atau mata pengamat.

Mikroskop cahaya berhubungan dengan cahaya tampak dan karenanya dinamai mikroskop cahaya. Tiga fungsi utama mikroskop ini adalah:

1. Pembesaran 2. Resolusi 3. Kontras

Pembesaran Kata pembesaran menunjukkan pembesaran bayangan objek yang menarik. Tujuan dan lensa okuler berperan dalam perbesaran bayangan benda. Perbesaran pertama terjadi dengan tujuan. Kekuatan agnifikasi tertulis di dinding tujuan mikroskop. Biasanya kekuatan pembesaran bervariasi dari 4 kali hingga 100 kali dalam mikroskop cahaya biologis biasa(DA Wijyanto 2020a). Gambar Mikroskop Optik dapat dilihat pada dibawah ini gambar 2.7.

Gambar 2. 7 Mikroskop Optik

(Sumber : Data Pribadi)

2.7 Tribometer

Tribometer adalah suatu alat yang digunakan untuk mengetahui keausan dan gesekan suatu material diantara dua permukaan yang berkontak. Tribometer memiliki bentuk desain yang berbeda-beda, tetapi yang umum digunakan adalah permukaan benda datar atau bulat yang bergerak berulang-ulang di seluruh muka permukaan material lain. Pada penelitian terakhir menunjukkan keausan pada bahan dan biasanya digunakan untuk mengetahui kekuatan dan panjang umur suatu benda yang berkontak (Luqman 2021a).

Adapun jenis-jenis alat Uji Tribometer, yaitu : 1. Tribometer Pin On Disk

Pin on disc merupakan salah satu dari Tribotester yang nantinya digunakan sebagai alat uji suatu material untuk mengetahui prediksi keausan dan gesekan.

Pin on Disc terdiri dari pin yang berupa bola yang terbuat dari material tertentu dan disc yang juga dapat divariasikan jenis materialnya. Pada proses pengujian menggunakan Pin on Disc ,bola ditekan pada disc dengan beban tertentu yang berputar dengan kecepatan putaran tertentu juga (Luqman 2021).

(Luqman 2021)

Gambar 2. 8 Tribometer Pin-On-Disk

2. Tribometer Pin On Ring

Tribometer pin on ring adalah tipe tribometer yang menggunakan komponen ring dan pin sebagai material yang bergesekan. Ring berputar sedangkan komponen pin diberikan beban agar menumpu ring. Pada tipe ini, komponen yang berkontak diberi pelumas untuk mengukur nilai dari karakteristik minyak pelumas yang akan diuji (Sabiq 2018).

(Sabiq 2018)

3. Tribometer Block On Ring

Tes yang menggunakan block terhadap sebuah cincin tes yang berputar pada kecepatan tertentu untuk nomor revolusi tertentu. Blok-on- Ring Tribometer mampu mensimulasikan berbagai kondisi dilapangan yang sulit, misalnya suhu tinggi, kecepatan tinggi dan tekanan beban tinggi.

Koefisien gesek dihitung in-situ dengan mengakuisisi gaya geser didasarkan pada torsi momentum tuas (Sabiq 2018)

Gambar 2. 9 Tribometer Pin-On-Ring

Gambar 2. 10 Tribometer Block-On-Disk

(Sabiq 2018)