ISSN 2338 – 414X
Nomor 1/Volume 3/Juli 2015
P R O S I D I N G
KONFERENSI NASIONAL
ENGINEERING PERHOTELAN
“INOVASI TEKNOLOGI UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS INDUSTRI PARIWISATA”
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Udayana ISSN 2338 - 414X
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik, Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362 Telp./Fax.: +62 361 703321
http://www.mesin.unud.ac.id
i
ISSN: 2338-414X
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Perhotelan VI – 2015 11 – 12 Juni, 2015
Ketua Editor : Dr. I Made Parwata, ST.,MT Editor Pelaksana : Ainul Ghurri, S.T., M.T., Ph.D.
Dr. Wayan Nata septiadi, ST, MT
I Ketut Adi Atmika, S.T., M.T.
IG Teddy Prananda Surya, S.T., M.T.
I.D.G Ary Subagia, S.T,M.T, Ph.D
Penyunting Ahli : Prof.Ir.Ngakan Putu Gede Suardana,MT.,Ph.D (UNUD) Prof.I Nyoman Suprapta Winaya, ST., MASc, PhD (UNUD) Prof.Dr. ING Antara M.Eng. (UNUD)
Prof.Dr. Tjok Gd. Tirta Nindhia (UNUD)
Dr. Ir. I Wayan Surata, MErg (UNUD) Prof.Dr.Ing. Mulyadi Bur (Sekjen BKSTM)
Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST,MT. (UNS) Prof Johny Wahyuadi M, DEA (UI)
Prof. Dr-Ing. Nandy Putra, (UI)
Prof. Dr. Ir. Satryo Soemantri Brodjonegoro (ITB) Dr Caturwati (UNTIRTA)
Fauzun, ST.,MT. PhD.(UGM)
Hak Cipta @ 2014 oleh KNEP VI – 2015
Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana.
Dilarang mereproduksi dan mendistribusi bagian dari publikasi ini dalam bentuk maupun media apapun tanpa seijin Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana.
Dipublikasikan dan didistribusikan oleh Jurusan Teknik Mesin – Universitas
Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362, Indonesia.
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmatNya acara Konferensi Engineering Perhotelan VI (KNEP-VI) bisa terselenggara pada tanggal 11-12 Juni 2015 di Universitas Udayana Bali, Kampus Sudirman.
KNEP-VI, 2015 ini diselenggarakan sebagai suatu forum untuk membirarakan, mendiskusikan serta mempresentasikan inovasi inovasi teknologi yang telah dilakukan oleh berbagai kalangan yang nantinya dapat dimanfaatkan untuk peningkatan kualitas industri pariwisata, khususnya di daerah Bal, yang di kelompokkan ke dalam lima topik yakni:
1. Engineering Perhotelan : manajemen dan optimasi sistem energy, sistem pengamanan, sistem air dan perpipaan.
2. Energi dan Thermofluid : perpindahan kalor, mekanika fluida, termodinamika, sistem energy baru terbarukan, teknologi pembangkit energi, teknologi nuklir.
3. Material : teknologi pengelasan, korosi, teknologi pengecoran, polimer dan komposit, pengembangan material, nano teknologi dan nanomaterial.
4. Disain dan Manufaktur : desain dan sistem permesinan, pabrikasi, optimasi permesinan, otomatisasi dan sistem control permesinan.
5. Industri Pariwisata Kreatif : teknologi penunjang manajemen pariwisata, manajemen industri pariwisata, kebijakan energi, pengelolaan dampak lingkungan.
Adapun jumlah makalah yang dipresentasikan dalam konferensi ini berjumlah 71 makalah yang mencakup lima topik di atas.
Kami mengucapkan terima kasih kepada keynote speaker, para akademisi, peneliti, praktisi dan professional di bidang perhotelan yang telah mengirimkan artikelnya, serta semua pihak yang meliputi panitia pengarah, panitia pelaksana, scientific committee dan pihak-pihak yang telah terlibat dan membantu terselenggaranya kegiatan ini dengan sukses.
Denpasar, Bali, 8 Juni 2015 Ketua Panitia KNEP VI,
Dr. I Made Parwata, ST.,MT
iii
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ii
Daftar Isi iii
Makalah KNEP VI - 2015 Energi dan Tehrmofluid
ET 01
Analisa Pengaruh Variasi Kapasitas Uap Terhadap Efisiensi Ketel Uap di PT. Sinar Sosro Banyuasin-Sumatera Selatan - Aneka Firdaus, Erwin Sirait
1
ET 02
Kajian Kelayakan Sistem Kogenerasi Turbin Gas Bandara Udara- I Made Astina dan Arief Hariyanto
9
ET 03
Aplikasi PCM Bees Wax sebagai Teknologi Penyimpan Energi (thermal energy storage) pada Pemanas Air Domestik- Adi Winarta, Muhammad Amin, Nandy Putra
21
ET 04
Pengujian Performansi Model Sistem Pompa Tunggal yang Beroperasi pada Berbagai Temperatur Fluida Kerja- I Wayan Suma Wibawa
29
ET 05
Uji Performansi Gasifikasi Limbah Jerami Menggunakan Gasifier Kompor Biomass UB-03- Ahmad Maulana, I Nyoman Suprapta Winaya, I Wayan Bandem Adnyana
39
ET 06
Investigasi Eksperimental Pengaruh Laju Aliran Massa Air pada Solar Termal Tipe CPC - Edi Marzuki, Mokhamad Hasan, Yogi Sirod Gaoz, Mulya Juarsa, Muhamad Yulianto
47
ET 07
Metode Konstruksi Kolektor Surya CPC Berselubung Kaca sebagai Media Evaporasi Sistem ORC- Dwi Yuliaji, Yogi Sirod Gaoz, Tachli Supriyadi, Roy Waluyo, Mulya Juarsa, Muhamad Yulianto
57
ET 08
Pengaruh Saluran Pemasukan Udara terhadap Unjuk Kerja Kompor Teknologi Tepat Guna dengan Bahan Bakar Biomassa Ranting dan Limbah Potongan Kayu Kering- I Wayan Joniarta
67
ET 09
Perancangan Burner Berbahan Bakar Oli Bekas dengan Sistem Steam Atomizing Burner- Maramad Saputra Nara, I Gst. Bagus Wijaya Kusuma, I DGP Swastika
77
ET 10
Rancang Bangun Resirkulator Emisi Gas Buang Mesin Sepeda Motor Empat Langkah - I Ketut Adi, I Gusti Bagus Wijaya Kusuma, I Wyn Bandem Adnyana
85
ET 11
Penggunaan Kabut Air untuk Memadamkan Api Kebakaran- I G.N.Bagus Mahendra Putra, Ainul Ghurri
89
ET 12
Pengaruh Penambahan Gas Argon dan Variasi Holding Time pada Proses Pirolisis Batok Kelapa Muda Terhadap Nilai Kalor Bakar - I W Ambara Antara, I N Suprapta Winaya, I K G Wirawan
97
iv
ET 13Perbandingan Performansi Briket Sabut Kelapa Muda, Serbuk Gergaji dan Campurannya-I A Eka Pertiwi Sari, Yudhi Setiawan, I G Kt Sukadana, Wayan Nata Septiadi
105
ET 14
Analisis Komputasi Pengaruh Geometri Muka terhadap Koefisien Hambatan Aerodinamika pada Model Kendaraan - Rustan Tarakka, A. Syamsul Arifin P, Yunus
113
ET 15
Kajian Eksperimental Pemanfaatan Panas Buang Kondensor Air Conditioning Sebagai Alternatif Penghasil Energi Listrik dengan Bantuan Generator Termoelektrik - Sri Poernomo Sari, Pujang Setia, Trivani Achirudin, Bambang Suryawan
121
ET 16
Perancangan Roket Berbahan Bakar Padat dengan Diameter 35mm- I Nyoman Gede Paramarta, Dewa Gede Angga Pranaditya
131
ET 17
Pengaruh Variasi Konsentrasi Arak Bali Terhadap Torsi, Daya dan Konsumsi Bahan Bakar Sepesifik Mesin Empat Langkah - I Gusti Ketut Sukadana
137
ET 18
Pengaruh Alur Berbentuk Segi Empat pada Permukaan Silinder Terhadap Koefisien Drag dengan Variasi Jarak Antar Alur- Si Putu Gede Gunawan Tista, Wayan Nata Septiadi, I Gede Agus Ari Wahyudi
143
ET 19
Pemanfaatan Energy Recovery pada Destilasi Air Energy Surya - I Gusti Ketut Puja, FA Rusdi Sambada
151
ET 20
Evaluasi Sudut Semprot Minyak Kelapa pada Ujung Nosel dengan Pemanasan Awal Berbentuk Straight- I Ketut Gede Wirawan, Made Sucipta, I Putu Agus Arisudana
161
ET 21
Pengujian Unjuk Kerja Kincir Air Sudu Lurus sebagai Penggerak Pompa Torak - I Wyn Rama Wijaya, I Gst Ketut Sukadana, Wayan Nata Septiadi
163
ET 22
Pengaruh Penempatan Sirip Berbentuk Segitiga yang Dipasang secara Aligned dan Staggered terhadap Performansi Kolektor Surya Pelat Datar - Ketut Astawa, I Nengah Suarnadwipa
167
ET 23
Pengaruh Volume Tabung Udara terhadap Performansi Pompa - Made Suarda, A.A. Adhi Suryawan, Made Sucipta, I G.A. Indra Setiawan
175
ET 24
Karakteristik Pendinginan Evaporatif Menggunakan Cooling Pads - I Gusti Ngurah Putu Tenaya, Ainul Ghurri, I Gede Purwata
183
ET 25
Solar Energy Electric 10kw With “Sliver 3000” And Changeover Switch Based Plc Festo And Green Power Gas Generator Set With Grid Line Lpg Fuel- Suprapto Widodo, Nurman, M.
Syahruddin
189
ET 26
Karakterisasi Kinerja Pipa Kalor Bertingkat dengan Wick Screen Mesh untuk Pendingin CPU- 193
v
Wayan Nata Septiadi, I Gede Putu Agus Suryawan, I Ketut Gede Wirawan, I Komang Jana Mujaya, Mochamad Rizal Sugiono, Putu Wardana
Grup Engineering Perhotelan
EP 01Lean Maintenance di Industri Perhotelan: Sebuah Tinjauan Literatur- I Wayan Suweca 201
Grup Material
M 01Pengaruh Perlakuan Quench Temper dan Karburisasi Terhadap Sifat Mekanik dan Struktur Mikro Baja Karbon Medium Untuk Aplikasi Otomotif - Abdul Aziz
209
M 02
Karburasi dengan Katalisator Serbuk Cangkang Kerang Darah (Anadara Granosa) pada Baja ST 37- Johannes Leonard
217
M 03
Pengaruh Variasi Temperatur Perlakuan Panas Terhadap Kekuatan Mekanis pada Baja Karbon AISI1045 - La Atina, Hammada Abbas
225
M 04
Katalisator Cangkang Keong Mas Terhadap Sifat Mekanik Baja ST42 melalui Proses Kaburasi - Abdul Hay, Arief Darmawa
231
M 05
Pemanfaatan Ampas Tebu sebagai Reinforcement pada Pembuatan Rem Komposit Berbahan Alami- Agus Triono
243
M 06
Analisa Kekuatan Sambungan Pipa Baja Karbon dan Besi Cor Berbasis Teknologi Las Gesek (Friction Welding) - Nur Husodo, Budi Luwar S, Hagi Astono P, Sri Bangun S, Rachmad Hidayat
249
M 07
Pengembangan Bahan Cetakan Alternatif pada Proses Pembuatan Genta Untuk Meningkatkan Sifat Mekanik dan Struktur Mikro Paduan Perunggu - I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara
259
M 08
Karakteristik Redaman Suara Komposit Polyester Berpenguat Serat Tapis Kelapa - I Made Astika, I Gusti Komang Dwijana
265
M 09
Pengujian Propagasi Gelombang Mikroelektromagnetik pada Komposit Epoxy Berpenguat Serat Ijuk- Nitya Santhiarsa, Eko Marsyahyo, Achmad Assad Sonief, Pratikto
273
M 10
Sifat Kekerasan Lapisan Krom Baja St 60 pada Perlakuan Temperatur dan Tegangan dengan Proses Elektroplating- Ketut Suarsana
279
M 11
Pack Carburizing Baja Karbon Rendah - Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Dewa Made Kirshna Muku
285
M 12
Kekuatan Tekan Komposit Serat Limbah Pisang dengan Matriks Epoksi sebagai Bahan Socket Prosthesis- Agustinus Purna Irawan, I Wayan Sukania
291
vi
M 13Pengembangan Indentation Size Effect (ISE) dalam Penentuan Koefisien Pengerasan Regang Baja - I Nyoman Budiarsa
295
M 14
Pengaruh Korosi Air Laut pada Kekuatan Tarik Sambungan Las Kombinasi Stainless Steel 304- 201- Tjokorda Gde Tirta Nindhia
297
M 15
Kekuatan Tarik dan Kekuatan Lentur Komposit Epoxy Berpenguat Serat Sisal pada Fraksi Volume yang Berbeda- I Putu Lokantara, I Wayan Surata, NPG Suardana, Ade Putra Arimbawa
301
M 16
Analisis Koefisien Absorpsi Bunyi pada Komposit Penguat Serat Alam dengan Menggunakan Alat Uji Tabung Impedansi 2 Microphone- Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati, I Ketut Gede Sugita, I Gusti Ngurah Priambadi
307
M 17
Studi Dendrite Arm Spacing (Das) dan Porositas pada Pengecoran Perunggu 20% Sn sebagai Bahan Gamelan- I Ketut Gede Sugita, Ketut Astawa, I.G.N. Priambadi
313
Grup Desain dan Manufaktur
DM 01Pendekatan Lean Maintenance untuk Perbaikan Sistem Pemeliharaan- H. HARI SUPRIYANTO 319
DM 02
Studi Karakteristik Pencampuran pada Pergeseran Pusat Putaran dengan Tool CFD - Zumrotul Ida, Moch. Agus Choiron
325
DM 03
Penerapan Teknologi Hybrid Crash Box sebagai Peningkatan Energi Absorbtion- Agus Wahyu Prasetyo, Moch. Agus Choiron
331
DM 04
Pengaruh Nose Radius Mata Pahat Terhadap Nilai Kekasaran Permukaan Baja AISI D3 pada Proses Pembubutan- Sobron Lubis, Rosehan, Candy Alipin
337
DM 05
Rancang Bangun Mesin Pengaduk Adonan Kulit Mochi untuk Meningkatkan Mutu Produk- SilviAriyanti dan Wildan Yoga Pratam
347
DM 06
Perancangan Teknik Berbasis Optimasi Numerik Menggunakan Algoritma Genetik Untuk Permasalahan Berkendala - Muhammad Idris
357
DM 07
Pengaruh Pendinginan Oli dan Air Terhadap Kekuatan Las Gesek Pada Baja ST42- Hammada Abbas , Arfandy
369
DM 08
Desain dan Analisa Pisau Penghancur Bonggol Jagung Sebagai Salah Satu Bahan Pakan Ternak dengan Menggunakan Software Ansys 12.1 - Liza Rusdiyana, Suhariyanto, Gathot Dwi Winarto, Syamsul Hadi, Mahirul Mursid
375
DM 09
Crack Opening Evaluation due to One Single Overload on CCS- Nafisah Arina Hidayati 385
vii
DM 10Analisa Perhitungan Gaya pada Implant Broad Plate Narrow LC-DCP 10 Holes yang Tertanam di Tulang Kering Kaki Manusia - Budi Luwar S, Nur Husodo, Sri Bangun Setyawati, Rizki Krisnando Rachmad Hidayat
395
DM 11
Pengembangan Model Total Biaya Sistem Produksi Pembuatan Kapal Layar Phinisi dengan Critical Path Metdhot (Cpm) - Dirgahayu Lantara
405
DM 12
Perancangan Rasio Sistem Transmisi dengan Progresi Geometri Bebas untuk Kendaraan Penggerak Roda Belakang- I Gusti Agung Kade Suriadi, AAIA. Sri Komaladewi, I Ketut Adi Atmika
415
DM 13
Karakteristik Traksi dengan Kontrol Rasio CVT Pada Kendaraan Mikro Hibrida - I Ketut Adi Atmika, I.D.G. Ary Subagia, I Made Dwi Budiana P.
423
DM 14
Simulation of Integrated Double Pendulum with MATLAB/Simulink and Solidworks Softwares - I Wayan Widhiada
433
DM 15
Analisa Cost Down Time Komponen Kritis Mesin Pembersih Gallon Pt. X Menggunakan Metide Rcm - Ida Bagus Gde Ardhikayana
441
DM 16
Kekasaran permukaan baja karbon sedang akibat proses sand-blasting dengan variasi jarak nosel - I Made Widiyarta, I Made Parwata dan I Putu Lokantara
453
Grup Industri Pariwisata Kreatif IPK 01
Analisis dan Pemetaan Tingkat Kebisingan Berbagai Kawasan di Kota Denpasar- Aris Budi Sulistyo, I Ketut Gede Sugita, dan Cok Istri P. Kusuma K.
457
IPK 02
Aplikasi Search Engine Perpustakaan Petra Berbasis Android Dengan Apache SOLR- Andreas Handojo, Adi Wibowo, Monika Irfanny, Agnes Yustivani, Fenny Valentine
467
IPK 03
Transkripsi Musik Gong Timor Menggunakan Continous Wavellet Transform - Yovinia C H Siki, Yoyon K Suprapto
475
IPK 04
Usulan Perbaikan Kualitas Penggulungan Benang Nilon dengan Menggunakan Metode Six Sigma di PT. XYZ- I Wayan Sukania, Iphov Kumala Sriwana, dan Edwin Suryajaya
483
IPK 05
Peningkatkan Pendapatan Kelompok Linggasana dan Denbantas dengan Mesin Pencacah Sampah Organik untuk Kompos- I Gede Putu Agus Suryawan, I Gst. A. K.
Diafari D. Hartawan, Cok. Istri P. Kusuma Kencanawati
491
IPK 06
Rancang Bangun Aplikasi Pendataan Member Restoran pada Ponsel Pintar Berbasis Android- I G.A.K. Diafari Djuni H, N.M.A.E.D. Wirastuti, I M.A. Suyadnya,
A.A.K. Aditama
497
viii
IPK 07Pengembangan Potensi Biogas Skala Rumah Tangga di Desa Ped-Nusa Penida- I Wayan Surata, Tjokorda Gde Tirta Nindhia
507
IPK 08
Analisis Postur Operator Quality Control terhadap Resiko Musculoskeletal Disorders (Studi Kasus Visual Inspection Departemen Produksi PT. Widatra Bhakti)- Fu’ad Kautsar, Dayal Gustopo, Fuad Achmadi
513
IPK 09
Mekanisasi Kemudi Empat Roda (4ws) Pendukung Transportasi Pariwisata - I.D.G Ary Subagia, NPG. Suardana, IM. Dwi Budiana, Dea Indrawan
517
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan VI, Universitas Udayana, 2015 285
Pack Carburizing Baja Karbon Rendah
Dewa Ngakan Ketut Putra Negara
1), I Dewa Made Kirshna Muku
2)1,2,)Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran 80362 Bali Email: [email protected]
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat mekanis khususnya kekerasan dan kekuatan tarik baja karbon rendah setelah dikarburasi menggunakan media karburasi (carburizer) campuran 80% arang bamboo dan 20% BaCo3 sebagai energizer. Penelitian dilakukan dengan memasukkan specimen uji ke dalam kotak pack carburizing yang telah berisi media karburasi, kemudian kotak pack carburizing dimasukkan ke dalam dapur pemanas dan dipanaskan sampai suhu 9500C. Pada suhu tersebut specimen ditahan selama 4 jam kemudian kotak baja dikeluarkan dari dapur pemanas. Specimen dikeluarkan dari kotak baja dan didinginkan di udara. Selanjutnya dilakukan pengujian kekerasan menggunakan Vikers Testing Machine. Sedangkan uji tarik dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine. Hasil penelitian menunjukkan bahwa setelah dikarburizing baja karbon rendah mengalami perubahan sifat mekanis. Kekerasan raw material sebesar 183,60 HV1 meningkat 100,68 % menjadi 368,46 HV1 setelah dikarburizing. Demikian juga kekuatan luluh dan kekuatan tarik yang semula 31,99 kg/mm2 dan 42,08 HV1 kg/mm2 meningkat secara berturut turut menjadi 48,94 kg/mm2 dan 55,05 kg/mm2. Namun di sisi lain, terjadi penurunan elongasi yang semula 30,07 % menurun menjadi 7,6%.
Kata kunci: Pack carburizing, kekerasan, kekuatan tarik, media karburasi.
Abstract
This research is focused on the mechanical properties, especially on the hardness and tensile strength of low carbon steel after pack carburizing process by use of carburizer consisting of 80% bamboo coal and 20% BaCO3 as energizer. The research was carried out by packing of low carbon steel specimens in a steel box filled of carburizer. The steel box was then loaded into electric furnace, heated up to 9500C, and socked at the temperature during 4 hours. After that socking time, the steel box was drooped out from electric furnace and specimens were taken from steel box and colded in the air. Furthermore, it was undertaken hardness and tensile test by use of Vickers Hardness Tester and Universal Testing machine respectively. The result of research showed that there were mechanical properties changes of low carbon steel after carburizing process. Hardness of raw material (183.60 HV1) increased about 100.68% to 368.46 HV1 after carburizing. Furthermore, yield strength of 31.99 kg/mm2 and tensile strength of 42.08 kg/mm2 also increased to 48.94 kg/mm2 and 55.05 kg/mm2 respectively. However, there was a decrease in elongation from 30.07% to 7.6%.
Keywords: Pack carburizing, hardness, tensile strength, carburizer
1. Latar belakang
Baja merupakan material yang banyak digunakan di dalam industri otomotif. Komponen-komponen otomotif seperti gear (roda gigi), cham shaft, valve rocker shaft, dan axles biasanya dibuat dari baja [1]. Roda gigi merupakan salah satu komponen yang memegang peranan yang sangat penting dalam otomotif karena digunakan sebagai sitem transmisi yang berfungsi untuk memindahkan daya dari sumber penggerak ke roda dengan tingkat kecepatan yang diinginkan [2]. Dalam aplikasinya roda gigi membutuhkan suatu sifat yang keras pada permukaannya sedangkan bagian inti tetap ulet. Pada permukaan roda gigi bergesekan dengan roda gigi pasangannya, untuk itu diperlukan sifat keras agar tahan aus. Sedangkan pada bagian inti tetap ulet untuk menghindari terjadinya keretakan atau patah pada gigi dari roda gigi. Selain sifat tersebut sifat mekanis lain yang dibutuhkan oleh roda gigi adalah memiliki kekuatan impak, kekuatan tarik dan ketahanan fatigue yang baik sehingga elemen tersebut mampu menahan tegangan tarik, tekan, impak, abrasive, torsi, bending dan tegangan geser sehingga dapat digunakan secara memuaskan [3] dan memberikan life time yang lebih lama. Kegagalan yang sering dijumpai pada roda gigi karena persyaratan sifat-sifat ini kurang terpenuhi diantaranya adalah keausan, deformasi, patah dan pecah [4].
Material dasar (raw materials) yang umumnya digunakan dalam pembuatan roda gigi adalah baja karbon sedang atau baja karbon tinggi. Jenis baja ini mempunyai kemampuan untuk dikeraskan secara langsung karena kandungan karbonnya yang tinggi, namun baja ini memiliki kelemahan yaitu harganya lebih mahal dan lebih sulit dimachining dibandingkan baja karbon rendah. Baja karbon rendah memiliki kelebihan lebih mudah dimachining tetapi tidak bisa dikeraskan secara langsung karena kandungan karbonnya yang kurang dari 0,3%. Untuk dapat dikeraskan ke dalam baja karbon rendah harus ditambahkan unsur karbon terlebih dahulu. Pack carburizing merupakan salah satu metode yang sering dilakukan untuk keperluan tersebut yaitu penambahan unsur karbon secara difusi sehingga karbon dari media karburasi akan masuk ke permukaan baja dan meningkatkan kadar karbon pada permukaan baja tersebut. Dengan meningkatnya kadar karbon pada permukaan maka kekerasan permukaan baja pun akan meningkat.
Pada penelitian ini diteliti sifat mekanis baja karbon rendah khusunya kekerasan dan kekuatan tarik setelah dipack carburizing dengan menggunakan media karburasi (carburizer) campuran 80% arang bamboo dan 20% BaCO3 sebagai energizer.
Prosiding KNEP VI 2015 ISSN 2338-414X 286 2. Proses Pack Carburizing
Pack carburizing merupakan proses penambahan unsur karbon ke dalam baja yang dilakukan dengan menggunakan media karbon aktif dalam bentuk padat. Skematik proses pack carburizing ditunjukkan pada gambar 1. Pada proses pack carburizing spesimen ditempatkan ke dalam wadah yang berisi media carburasi, kemudian dipanaskan pada suhu austenite. Proses ini didasarkan pada prinsip termokimia dengan sistem difusi, yaitu suatu cara untuk mengubah sifat-sifat permukaan substrat dengan menambahkan bahan tambahan dari luar dan bahan tambahan tersebut akan terdifusi ke permukaan substrat yang dilakukan pada temperatur tinggi (8500C-9500C) [5]. Untuk memperoleh hasil yang baik maka arang media karburasi ditambahkan dengan zat pengaktif karbon (energizer) antara lain berupa barium carbonate (BaCO3), calsium carbonate (CaCO3) dan natrium carbonate (Na2CO3) dengan penambahan mencapai 10-40% berat media karburasi [6]. Proses carburizing terdiri dari dua tahap utama [7]. Tahap pertama, di awal proses terjadi penyerapan karbon secara cepat pada permukaan baja karena adanya perbedaan kandungan karbon yang besar antara permukaan baja dan potensi karbon pada lingkungan media karburasi. Pada tahap kedua, karbon pada permukaan berdifusi ke dalam selubung/case. Di awal, difusi berlangsung lambat karena kecilnya gradien karbon antara permukaan dan inti. Konsentrasi gradien karbon meningkat seiring semakin banyaknya karbon bebas diserap oleh permukaan.
Selanjutnya, kedalaman karburasi tergantung pada laju difusi karbon dari permukaan ke inti [8]. Model difusi pada bahan padat diperlihatkan pada gambar 2. Pada saat suhu wadah (kotak baja) mencapai suhu austenisasi akan terjadi proses reaksi sebagai berikut ; barium carbonate (BaCO3) terurai akibat energi panas dan karbon dioksida hasil penguraian tersebut bereaksi dengan karbon dalam arang membentuk carbon monoxide (CO). Begitu pula yang terjadi pada CaCO3 yang berubah menjadi gas CO. Carbon monoxide akan bereaksi dengan Fe.
Selanjutnya terjadi proses difusi karbon dengan besi (Fe). Gas CO2 sisa hasil reaksi difusi akan segera bereaksi kembali dengan C dari arang dan kembali membentuk CO. Proses reaksi ini berlangsung terus menerus [6].
BaCO3 BaO + CO2
CO2 + C 2 CO (2.1)
CaCO3CaO+ CO2
CO2 + C 2 CO (2.2)
2CO + Fe Fe(C ) + CO2
(2.3)
Gambar 1. Proses pack carburizing [6]
Gambar 2. Pemodelan terjadinya proses difusi [6]
3. Metode Penelitian
Skematik langkah penelitian ditunjukkan seperti gambar 3. Bahan untuk spesimen uji adalah baja karbon rendah dengan komposisi kimia ditunjukkan pada table 1. Spesimen uji kekerasan ditunjukkan seperti gambar 4 dan specimen uji tarik ditunjukkan pada gambar 5. Sebagai media karburasi digunakan campuran 80% arang bamboo dan 20% BaCO3. Spesimen uji dimasukkan kedalam kotak baja dan diisi media karburasi dengan susunan seperti ditunjukkan pada gambar 6. Kotak baja ditutup rapat kemudian dimasukan ke dalam dapur pemanas (electric furnace), dipanaskan sampai temperatur 9500C dan ditahan pada suhu tersebut selama 4 jam.
Setelah 4 jam, kotak baja dikeluarkan dari dapur pemanas (furnance), kemudian spesimen dikeluarkan dari kotak baja dan didinginkan di udara. Untuk spesimen uji kekerasan, spesimen dipotong, dipolishing dan dietsa
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan VI, Universitas Udayana, 2015 287 kemudian dilakukan pengukuran kekerasan. Sedangkan untuk pengujian tarik, setelah specimen mencapai suhu kamar selanjutnya dilakukan uji tarik. Uji kekerasan yang digunakan adalah uji Vikers, mengunakan Zwick Hardness Testing Machine tipe 3212 B buatan Zwick Gmbh & Co, Jerman. Mesin pengujian kekerasan ini didasarkan pada standard DIN 51225 (Jerman) dan ISO/R 146 dengan beban pengujian 10 kg. Sedangkan uji tarik dilakukan menggunakan Universal Testing Machine, Hung Ta, Type HT-9501, Serial number 1562, Capacity 500 kN, Resolution 0,025 kN
Tabel 1. Komposisi kimia baja karbon rendah [%W]
C P Ca Sc Cr Mn Fe Ni Cu Zn Br Rb La Re
0.17 0.26 0.3 0.11 0.23 0.63 95.96 1.2 0.3 0.03 0.47 0.5 0.08 0.2
Gambar 3. Skematik prosedur penelitian
Gambar 4. Spesimen uji kekerasan
Tanpa Perlakuan Pack Carburizing
Carburizer 80% arang bamboo + 20% BaCO3) Temperatur Pemanasan 9500C
Holding time 4 jam Pendinginan Udara Mulai
Pengujian Kekerasan
Pembuatan Spesimen Uji
Persiapan Bahan / Material Baja Karbon Rendah
Selesai Kesimpulan Analisis data
Pengujian Tarik
Prosiding KNEP VI 2015 ISSN 2338-414X 288 Gambar 5. Spesimen uji tarik
Gambar 6. Penyusunan spesimen di dalam kotak pack carburizing
4. Hasil dan Pembahasan
Hasil uji kekerasan dan uji tarik raw material ditampilkan pada table 2, sedangkan kekerasan dan hasil uji tarik specimen setelah di pack carburizing ditunjukkan pada table 3 dan plot datanya disajikan pada gambar 7 sampai gambar 10.
Tabel 2. Kekerasan dan hasil uji tarik spesimen raw material
Tabel 3. Kekerasan dan hasil uji tarik spesimen setelah pack carburizing
Spesimen
Kekerasan
Spesimen
Tegangan
Permukaan Inti σy σmax Regangan
[HV1] [HV1] [kg/mm2] [kg/mm2] [%]
1 345,57 188,92 1 47,29 56,96 7,74
2 378,47 178,33 2 49,23 50,98 8,08
3 381,34 180,64 3 50,29 57,22 6,98
Rata-Rata 368,46 182,63 Rata-Rata 48.94 55,05 7,6
Kekeraan raw material adalah sebesar 183,60 HV1 dan mengalami peningkatan sebesar 100,68 % menjadi 368,46 HV1 setelah diproses pack carburizing. Peningkatan ini terjadi karena adanya penambahan unsur karbon pada permukaan baja. Hal ini dapat dilihat pada profil specimen uji kekerasan pada gambar 4 dan profil patahan uji tarik pada gambar 7. Pada gambar 4 terlihat adanya cincin berbentuk lingkaran di bagian pinggir penampang lintang specimen uji kekerasan, demikian juga pada penampang patahan specimen yang telah dicarburizing pada gambar 7 (b). Hal ini menunjukkan adanya penambahan unsur karbon pada permukaan baja sehingga kekerasannya lebih tinggi dibandingkan kekerasan raw material, karena sampai komposisi tertentu semakin tinggi kandungan karbon semakin tinggi pula kekerasan baja [9]. Peningkatan kekerasan ini akan membuat baja memiliki ketahan aus yang lebih tinggi. Di sisi lain peningkatan kekerasan ini diikuti dengan berkurangnya elongasi yang terjadi yaitu hanya mencapai 7,6% seperti ditunjukkan pada table 2, table 3 dan
Spesimen Kekerasan
Spesimen σy σu Elongation
[HV1] [kg/mm2] [kg/mm2] [%]
1 185,95 1 30,81 41,75 29,36
2 177,33 2 32,54 42,66 30,62
3 187,54 3 32,63 41,83 30,24
Rata-Rata 183,60 Rata-Rata 31,99 42,08 30,07 10 mm
10 mm
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan VI, Universitas Udayana, 2015 289 gambar 10 dibandingkan dengan elongasi raw material yang mencapai 30,07 %. Hal ini juga tampak dari profil patahan yang terjadi dimana terlihat adanya pengecilan penampang pada raw material sebelum patah yang menunjukkan bahwa baja mengalami deformasi/ perpanjangan yang cukup besar. Sedangkan pada specimen yang dicarburizing tidak menunjukkan adanya pengecilan penampang pada specimen, hal ini menunjukkan bahwa hanya terjadi perpanjangan yang kecil sampai specimen patah.
(a) (b)
Gambar 7. (a) Penampang patahan raw material (b) Penampang patahan setelah carburizing
Gambar 8. Kekerasan raw material dan specimen setelah carburizing
Gambar 9. Tegangan luluh (σyield) dan tegangan maksimum (σu) raw material dan spesimen setelah carburizing
Sementara itu untuk kekuatan luluh (yield strength) dan kekuatan tarik maksimum (tensile strength) dari baja karbon rendah yang dicarburizing juga mengalami peningkatan dibandingkan dengan kekuatan luluh dan kekuatan tarik masimum dari raw material. Raw material memiliki kekuatan luluh dan kekuatan tarik maksimum masing-masing 31,99 kg/mm2 dan 42,08 kg/mm2. Setelah diberikan proses pack carburizing kekuatan luluh meningkat sebesar 52,98 % menjadi 48,94 kg/mm2, sedangkan kekuatan tarik maksimumnya meningkat sebesar 30,82 % menjadi 55,05 kg/mm2. Hal ini sejalan dengan penelitian Fatai O.A, et.al [1] yang menyatakan terjadi peningkatan nilai kekuatan luluh dan kekuatan tarik maksimum setelah raw material diberikan proses pack carburizing. Peningkatan ini disebabkan karena ada peningkatan kekerasan baja setelah dicarburizing. Adanya peningkatan kekuatan luluh mengindikasikan bahwa baja yang telah dicarburizing ini memiliki kemampuan menahan beban yang lebih besar sampai terjadinya deformasi plastik dibandingkan dengan raw material.
183,60 182,63
368,46
0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 400,00
Raw material
Setelah carburizing
(inti)
Setelah carburizing (permukaan)
Ke ke rasan [H V1]
Prosiding KNEP VI 2015 ISSN 2338-414X 290 Gambar 10. Elongation [%] raw material dan spesimen setelah carburizing
5. Kesimpulan
Baja karbon rendah yang dicarburizing menggunakan carburizer 80% arang bamboo dan 20% BaCO3, dipanaskan sampai 9500C, ditahan selama 4 jam dan didinginkan dengan air mengalami perubahan sifat mekanis yaitu megalami peningkatan kekerasan sebesar 100,68% pada bagian permukaan sementara kekerasan pada bagian inti tetap, peningkatan kekuatan luluh dan kekuatan tarik masing-masing sebesar 52,98% dan 30,82%.
Pada sisi lain, adanya peningkatan kekerasan menyebabkan penurunan elongasi dari baja dari semula 30,07%
menjadi 7,6%.
Ucapan Terima Kasih
Ucapan terimakasih yang mendalam kami sampaikan kepada Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat (LPPM) Universitas Udayana yang telah mendanai penelitian yang dimuat pada peper ini melalui Hibah Penelitian Fundamental (lanjutan) dengan Surat Perjanjian Penugasan Dalam Rangka Pelaksanaan Penelitian Kompetitif Nasional Tahun Anggaran 2015, No: 311-144/UN 14.2/PNL.01.03.00/2015.
Daftar Pustaka
[1] Fatai Olufemi Aramide, Simeon Ademola Ibitoye, Isiaka Oluwole Oledele and Joseph Olatunde Borode, 2010, Pack Carburizing of mild Steel, using Pulverized Bone as Carburizer; Optimizing Process Parameters, Leonardo Electronic Journal of Practices and technologies, Issue 16, January-June 2010 p. 1-12, ISSN 1583- 1078
[2] Dalmasius Ganjar Subagio,Agus Salim, 2011, Rancang Bangun Sistem Transmisi At(Automatic Transmission), AMT(Automated Manual Transmission), dan CVT (Continuously Variable Transmission) untuk Mobil Listrik dan Mobil Hybrid, Jurnal Teknologi Bahan dan Barang Teknik Balai Besar Bahan dan Barang Teknik Departemen Perindustrian RI Vol. 1 No. 25 Tahun 2011 Hal. 29-35, ISSN : 2089-4767
[3] Emmanuel Jose Ohize & Bernard Numgwo Atsumbe, 2013, Experimental Determination of the effect of wood Charcoal as Carburizing Material on Hardness, Impact and Tensile Strength of Mild Steel, Journal of Science, Technology, Mathematics & Education(JOSTMED), 9 (2), April, 2013.
[4] Muhammad Sadat Hamzah dan Muh. Iqbal, 2008, Peningkatan Ketahanan Aus Baja Karbon Rendah dengan Metode Carburizing, Jurnal SMARTek, vol. 6, No. 3, Agustus 2008, 169-175
[5] Amanto, H. & Daryanto, Ilmu Bahan, Bumi Aksara, Jakarta, 1999.
[6] Budinski, G.K, Engineering Materials Properties Selection “Fourth Edition”. Prentice Hall. New Jersey, 1992.
[7] Nwoke, V.U; Nnuka E.E; Odo, J.U, Obiorah S.M.O , 2014, Effect Of Process Variables on The Mechanical Properties Of Surface Hardened Mild Steel Quenched In Different Media, International Journal Of Scientific &
Technology Research Volume 3, ISSUE 4, April 2014
[8] Higgins R. A, 2004, Engineering metallurgy part 1, the English University Press Limited, St. Paul’s House, Warwick Lane, London EC4 Sixth ed., pp. 462−463
[9] Devis J.R, 2002, Surface Treatment of Steels, Understanding the Basics, ASM International 30,07
7,6
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00
Raw materialSetelah carburizing
