Skripsi yang berjudul “Analisis Kegagalan Piston Sepeda Motor yang Digunakan Pada Drag Race” ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Universitas Tridinanti Palembang

ANALISA KEGAGALAN PADA PISTON SEPEDA MOTOR DIGUNAKAN UNTUK DRAG RACE

S K R I P S I

SKRIPSI

Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Kurikulum

Pada Program Studi Teknik Mesin Universitas Tridinanti Palembang

Disusun Oleh :

YOGA RIDHO WAHYUDI 1702220101

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TRIDINANTI PALEMBANG 2021

i

ii

iii

iv

v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO:

“Jika kau punya Mimpi yang Indah, maka ingatlah Tuhan memberimu

Kekuatan untuk membuatnya menjadi Nyata”

.Kurang Tidur Banyak Mimpi.

-Yoga Ridho Wahyudi-

PERSEMBAHAN :

Alhamdulillahirobbil’alamin, segala puji dan syukur kepada Allah SWT yang senantiasa memberikan hidayah dan karunianya kepada saya dalam penyelesaian skripsi ini. Terimakasih untuk kalian semua atas do’a dan dukungannya hingga skripsi ini selesai, dan skripsi ini kupersembahkan kepada :

 Ibu dan Bapak, Bapak Widayat Purwanto dan Ibu Suharti S.Pd.Sd,

 Mbak Nurul Puspita Ningrum S.Psi.M,Psi. Serta Adik ku Fatimah Azzahro.

 Pakde Darsono dan Bude Siti Maemunah yang mendidik ku selama aku menempuh Pendidikan Jenjang S1.

 Teman – teman Teknik Mesin Angkatan 17 serta tak terlupakan Sahabat Seperjuangan LRSTeam Feat LJRT yang telah membersamai dalam Suka maupun Duka.

vi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas keberadaan Allah SWT, tak henti- hentinya mengucapkan bahwa berkat rahmat dan hidayah-Nya Skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Skripsi yang berjudul “Analisis Kegagalan Piston Sepeda Motor yang Digunakan Pada Drag Race” ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Universitas Tridinanti Palembang.

Walaupun saya telah menyelesaikan penyusunan skripsi, saya menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi, ungkapan maupun pembahasannya, oleh karena itu saya sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk sebagai evaluasi penulis. Perkenankan saya menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih kepada pihak-pihak yang secara langsung maupun tidak langsung membantu penulisan artikel ini.

khususnya:

1. Ibu Dr. Hj. Manisah, MP, selaku Rektor UTP..

2. Bapak Ir. Zulkarnain Fatoni, MT selaku Dekan Fakultas Teknik UTP..

3. Bapak Ir. H. M. Lazim, MT., selaku Ketua Prodi Teknik Mesin UTP..

4. Bapak Martin Luther King, ST,. MT, selaku Sekretaris Program Studi Teknik Mesin UTP..

5. Bapak Ir. Suhardan MD MS, Met. selaku dosen Pembimbing I 6. Bapak Ir. R Kohar, MT. selaku dosen Pembimbing II.

vii

viii

ix

x

xi

xii

xiii DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... i

LEMBAR PENGESAHAN USULAN PENELITIAN SKRIPSI ... ii

LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI SKRIPSI... iii

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... Error! Bookmark not defined. MOTTO DAN PERSEMBAHAN ... v

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR GAMBAR ... xviii

DAFTAR TABEL ... xxi

ABSTRAK ... xvii

ABSTRACK ... xviii

BAB I PENDAHULUAN ...... 1

1. 1. Latar Belakang ... 1

1.2.Rumusan Masalah... 2

1.3.Batasan Masalah ... 3

1.4.Tujuan Penelitian ... 3

1.5.Manfaat Penelitian ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

xiv

2.1Histori Pemakaian... 5

2.2Karakteristik Piston ... 7

2.3Komponen-komponen piston ... 8

2.3.1 Ring Piston ... 9

2.3.2 Pin Piston ... 9

2.3.3 Stang Piston ... 9

2.4Bahan piston ... 10

2.5Aluminium ... 11

2.6Sifat Coran Paduan Aluminum... 14

2.7Paduan Aluminium-Silikon (Al-Si) ... 15

2.8 Diagram Fasa (Al-Si) dan Struktur Mikronya... 18

2.9Silikon ... 18

2.10 Jenis-Jenis Piston ... 20

2.10.1 Piston Dengan Pelindung Thermal ... 20

2.10.2 Piston Type Flat... 21

2.10.3 Piston Dish ... 22

2.10.4 Piston Dome ... 22

2.11Pengertian Analisa Kegagalan ... 23

2.11.1 Faktor Kesalahan Pemilihan Material ... 24

2.11.2 Perawatan Komponen Kurang Baik ... 24

xv

2.11.3 Kesalahan Dalam Perancangan Komponen ... 25

2.11.4 Kondisi Kerja Ekstrim ... 25

2.12Prosedur Dalam Analisa Kegagalan ... 26

2.13Jenis Patahan ... 27

2.14Mekanisme Pembentukan Patah Lelah ... 33

2.15Karakteristik Patahan ... 34

2.16Penelitian Sebelumnya ... 36

2.17Pengertian Korosi ... 36

2.18Univorm Attack (Korosi Seragam) ... 37

2.19Crevice Corrosion (Korosi Celah) ... 37

2.20Errosion Corrosion (Korosi Erosi) ... 38

2.21Pitting Corrosion (Korosi Sumuran) ... 39

2.22Pengujian Sifat Mekanik ... 40

2.23Pengujian Makroskopik ... 40

2.24Pengujian Kekerasan ... 41

2.25Pengamatan Struktur Mikro (Metalografi) ... 43

BAB III METODE PENELITIAN ... 44

3.1 Diagram Alir Penelitian ... 44

3.2 Metode Penelitian ... 45

xvi

3.3 Material yang Digunakan ... 46

3.4Alat Dan Bahan Yang Digunakan ... 47

3.4.1 Alat Yang Digunakan ... 47

3.4.2 Bahan-bahan Yang Digunakan ...48

3.5Tahapan Penelitian ... 48

3.5.1Pengambilan Data dan Komponen ... 48

3.5.2Preparasi Spesimen... 48

3.5.3 Pengamatan Makroskopik ... 49

3.5.4 Penggujian Kekerasan Rockwell ... 50

3.5.5 Pengujian Metalografi... 51

3.6Tempat Dan Waktu Penelitian ... 52

3.6.1 Waktu Penelitian ... 52

3.6.2 Tempat Penelitian ... 52

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ... ... 53

4.1Record Piston ... 53

4.2Hasil Pengujian Kekerasan ... 54

4.3Komposisi Kimia ... 56

4.4Hasil Pengujian Metalografi... 58

4.4.1 Pengujian Metalografi Pada Piston Baru ... 58

xvii

4.4.2 Pengujian Metalografi Pada Piston Gagal ... 59 4.5Hasil Pengamatan Makroskopik ... 61 4.6 Pembahasan ... 65

BAB V PENUTUP ... 68 5.1 Kesimpulan ... 68 5.2 Saran ... 69 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

xviii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Mesin Motor (X) 152cc... 6

Gambar 2. 2 Bagian-Bagian Piston... 7

Gambar 2. 3 Kerusakan Piston ... 8

Gambar 2. 4 Piston Set ... 11

Gambar 2. 5 Diagram Fasa Paduan Aluminium Silikon ... 16

Gambar 2.6 Struktur Mikro Aluminium Silikon ... 18

Gambar 2. 7 Struktur Kristal Silikon ... 20

Gambar 2. 8 Piston Pelindung Thermal ...21

Gambar 2. 9 Piston Flat ...21

Gambar 2.10 Piston Dish ...22

Gambar 2.11 Piston Dome ...23

Gambar 2.12 Skema Ciri Patah Getas dan Patah Ulet Dari Diagram Tegangan- Regangan ...28

Gambar 2.13 a) Bentuk Patahan ulet (b) Bentuk Patahan Ulet Setelah Terjadi Necking (c) Bentuk Patahan Getas Tanpa Terjadi Deformasi Plastis…...………29

Gambar 2.14 Tahap Patahan Cup dan Cone (a) Awal Necking (b) Terbentuk nya Cavity (c) Pengumpulan Cavity……….……...…29

Gambar 2.15 (a) Patah Ulet (Cup and Cone) Pada Aluminium (b) Patah Getas Pada Mild Steel……….………….30

Gambar 2.16 (a) SEM Yang Menunjukan Sperical Dimple Karakteristik Patahan Hasil Beban Tarik Unixial……….………31

Gambar 2.17 (a) Foto Yang Menunjukan Bentuk V “Chevron” Sebagai Karakteristik Patah Getas (b) Foto Yang Menunjukkan Permukaan Patah Getas Daerah Asal Retakan………..32

Gambar 2.18 (a) Skema Perambatan retak Yang Melewati Batas Butir (Transganular) (b)Hasil SEM dari Patah Transganular ……….32

xix

Gambar 2.19 (a) Skema Perambatan Retak Yang Terjadi Sepanjang Batas Butir

(Intergranular) (b) Hasil SEM Dari Patah Secara Intergranular….………….…33

Gambar 2.20 Mekanisme Patah Lelah dan Faktornya……….…..33

Gambar 2.21 Foto SEM Yang Menunjukkan Beachmarks dan Sitrasi Secara Makro……….34

Gambar 2.22 (a) Retakan Dengan Pola Rambatan (b) Transgranular………..….36

Gambar 2.23 Univorm Attack (Korosi Seragam).………..37

Gambar 2.24 Crevice corrosion……….…38

Gambar 2.25 Errosion Corrosion………..……. 39

Gambar 2.26 Pitting Corrosion………...………..39

Gambar 3.2 Proses Pemotongan………...……….49

Gambar 3.3 Kamera Ponsel dan illuminated loupe 40x………....50

Gambar 3.4 Mesin Uji Kekerasan………..50

Gambar 3.5 Mikroskop………..52

Gambar 4. 1 Gambar Piston Baru ...54

Gambar 4. 2 Pembagian Daerah Indentasi Uji Kekerasan Rockwell Piston Yang Terjadi Kegagalan dan Piston Baru ...55

Gambar 4. 3 Grafik Data Hasil Pengujian Kekerasan Gambar 4. 4 Struktur Mikro Si Perbesaran 400x Pada Material Piston Baru Yang Jauh Dari Patahan ... 58

Gambar 4. 5 Struktur Mikro Si Perbesaran 400x Pada Material Piston Baru Yang Area Patahan Piston Gagal ...59

Gambar 4. 6 Struktur Mikro Si Perbesaran 400x Pada Material Piston Gagal Yang Jauh Dari Patahan ...59

Gambar 4. 7 Struktur Mikro Si Perbesaran 400x Pada Material Piston Gagal Daerah Yang Terjadi Patahan ...60

Gambar 4. 8 Pembagian Daerah Patahan Pada Piston ...61

xx

Gambar 4. 9 Daerah Awal Patahan ...62

Gambar 4. 10 Daerah Tengah Patahan...62

Gambar 4. 11 Daerah Akhir Patahan ...63

Gambar 4. 12 Sirip Bagian Atas piston...63

Gambar 4. 13 Sirip Bagian Bawah Piston EX ...63

Gambar 4. 14 Pengukuran Piston Baru ...64

Gambar 4. 15 Pengukuran Piston Gagal ...64

xxi

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Data Teknik Mesin Motor X Yang Dimodifikasi ...6

Tabel 2. 2 Klasifikasi Aluminum Tuang (Cast Aluminum) Sesuai Standar AA ..13

Tabel 2. 3 Klasifikasi Aluminium Paduan ...13

Tabel 2. 4 Sifat Fisik dan Mekanik Silikon ...19

Tabel 2. 5 Permasalahan Dalam Kegagalan Komponen Mesin ...24

Tabel 2. 6 Kasus Kegagalan Material Akibat Perawatan Komponen Mesin ...25

Tabel 2. 7 Penyebab Kegagalan Dalam Komponen Mesin ...26

Tabel 3. 1 Spesifikasi Dimensi Piston Yang Akan Dilakukan Pengujian ...46

Tabel 4. 1 Spesifikasi Dimensi Piston ...54

Tabel 4. 2 Data Hasil Pengujian Kekerasan ...55

Tabel 4. 3 Komposisi Kimia Aluminium Alloy Type A.336.0 (Standard AA) (ASM Metal HandBook Vol.4) ...57

xxii ABSTRAK

Analisa Kegagalan Pada Piston Sepeda Motor Digunakan Untuk Drag Race.

Untuk menghasilkan sepeda motor dengan performa yang tinggi, hal terpenting yang harus dilakukan ialah melakukan modifikasi pada bagian engine. Modifikasi tersebut dilakukan untuk memperoleh efisiensi volumetris dan thermal semaksimal mungkin sehingga dapat menghasilkan tenaga seoptimal mungkin. Pada penelitian ini, penulis menganalisa sepeda motor 4 langkah yakni Honda Supra X 125 tahun 2008 yang telah melakukan modifikasi dengan cara memperbesar kapasitas mesin yang awalnya 125cc dengan piston berukuran 52,4mm kemudian dilakukan penggantian cylinder liner dengan ukuran yang lebih besar dari setandar pabriknya (bore up) ke 152 cc dengan piston berukuran 58mm dan kemudian mengalami trouble engine pada bagian piston. Tujuan dari penelitian ini ialah untuk menganalisa faktor penyebab kegagalan pada piston, untuk mengetahui karakteristik sifat mekanik piston yang digunakan, dan untuk melakukan perbandingan pengujian antara piston lama dengan piston yang baru. Pada penelitian ini, penulis menggunakan metode penelitian yang meliputi Studi Lapangan, Studi Literatur, dan Pengujian. Analisa data yang penulis gunakan ialah analisa data pribadi dan ditunjang oleh teori pengujian mekanis. Dari hasil penelitian, penulis menyimpulkan bahwa faktor penyebab kegagalan piston pada sepeda motor yang digunakan untuk drag race ini merupakan kesalahan dalam modifikasi Cylinder liner (bore up) dan kurangnya ketelitian dalam melakukan pengukuran sehingga piston tidak bergerak pada sumbu yang seharusnya dan terjadi perbedaan kekerasan antara piston lama dengan piston yang baru. Kemudian adanya kemungkinan terjadi Overheating dan ketidak presisiannya permukaan Cylinder liner yang menimbulkan sebuah patahan yang dikategorikan sebagai patah fatigue brittle. fatigue brittle ini terjadi pada waktu yang cepat sehingga dapat dikatakan sebagai sudden failure (kegagalan mendadak).

Kata kunci : Analisa, Piston, Mesin,

xxiii ABSTRACK

Failure Analysis On Motorcycle Pistons Used For Drag Race. To produce a motorcycle with high performance, the most important thing to do is to make modifications to the engine. These modifications were carried out to obtain the maximum possible volumetric and thermal efficiency so as to produce optimal power. In this study, the author analyzes a 4-stroke motorcycle, namely the 2008 Honda Supra X 125 which has been modified by increasing the engine capacity which was originally 125cc with a piston measuring 52.4mm then replacing the cylinder liner with a size larger than the factory standard (bore). up) to 152 cc with a piston measuring 58mm and then experiencing engine trouble on the piston. The purpose of this study is to analyze the factors causing failure of the piston, to determine the characteristics of the mechanical properties of the piston used, and to perform a comparison test between the old piston and the new piston. In this study, the authors use research methods that include field studies, literature studies, and testing. The data analysis that the author uses is personal data analysis and is supported by mechanical testing theory. From the results of the study, the authors concluded that the factors causing the failure of the piston on the motorcycle used for this drag race were an error in the modification of the cylinder liner (bore up) and a lack of accuracy in making measurements so that the piston did not move on the axis it should have and there was a difference in hardness between the pistons.

old with new pistons. Then there is the possibility of overheating and imprecision of the cylinder liner surface which causes a fracture which is categorized as a brittle fatigue fracture. This brittle fatigue occurs at a fast time so that it can be said as sudden failure.

Keywords : Analysis, Piston, Engine,

1 BAB I PENDAHULUAN

1. 1. Latar Belakang

Dunia otomotif (khususnya sepeda motor) berkembang semakin pesat belakangan ini, dan diikuti oleh perkembangan dari berbagai komponen pendukung..Selain sebagai alat transportasi, sepeda motor juga digunakan untuk kepentingan kompetisi performance.

Untuk menghasilkan sepeda motor dengan performa yang tinggi salah satunya yang paling penting adalah dengan melakukan modifikasi pada bagian mesin. Sejalan dengan perkembangan ilmu dan teknologi banyak terjadi penyempurnaan dan pengembangan baik dengan cara memodifikasi maupun dengan cara penambahan komponen-komponen pendukung pada motor.

Penyempurnaan dan pengembangan motor bensin antara lain untuk meningkatkan daya motor. Dimana hal tersebut dilakukan untuk memperoleh efisiensi volumetris dan thermal semaksimal mungkin sehingga dapat menghasilkan tenaga seoptimal mungkin.

Modifikasi yang dilakukan untuk menigkatkan daya motor sangatlah banyak. Salah satunya dengan dengan melakukan penggantian parts racing, memperbesar volume silinder (Bore Up), memperbesar lubang hisap dan buang, menganti karburator dengan venturi yang lebih besar dan mengganti komponen pengapian.

2

Jenis sepeda motor 4 langkah yang dilakukan modifikasi yakni Honda Supra X 125 tahun 2008 di lakukan modifikasi dengan cara memberpesar kapasitas mesin awal 125cc menjadi dilakukan lah penggantian cylinder liner dengan ukuran yang lebih besar dari setandar pabrik nya (bore up).

Bila kurangnya pemahaman terhadap ilmu modifikasi pemilihan material yang akan digunakan, pemeliharaan, kurang teliti dalam pengukuran maupun centering kolter cylinder block maka akan banyak komponen engine yang akan mengalami kerusakan atau kegagalan. Kerusakan yang sering terjadi adalah piston terbakar, piston retak, kepala piston berlubang,,dinding piston tergores atau aus, dan keausan pada lubang pen piston. Berdasarkan hal tersebut diatas, penelitian ini ditujukan untuk mengetahui penyebab terjadinya kerusakan pada material piston sepeda motor yang digunakan untuk kepentingan performance.. Maka dari itu, diperlukan upaya penelitian secara fisik dan mekanik. Maka penulis tertarik mengadakan penelitian sebagai tugas sarjana dengan judul: Analisa Kegagalan Pada Piston Sepeda Motor Balap yang dipakai untuk keperluan Drag Race (balap trek lurus)

1. 2. Rumusan Masalah

Dari penelitian di atas maka perumusan masalah penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Faktor yang menyebabkan kergagalan yang terjadi pada piston motor balap?

2. Mengetahui struktur mikro dan sifat mekanik dari piston motor balap yang terjadi kegagalan?

3

3. Menganalisa hasil pengujian dari nilai kekerasan piston yang terjadi kegagalan dan melakukan perbandingan terhadap piston baru?

1. 3. Batasan Masalah

Untuk mendapatkan hasil penelitian yang maksimal dan keterbatasan penulis maka dari itu penulis membatasi dan menekankan pada hal - hal sebagai berikut :

1. Bahan untuk penelitian: Piston motor bakar 4 langkah tipe casting yang terjadi kegagalan, dan yang baru.

2. Uji Kekerasan (Pengujian Rockwel) 3. Uji Metalografi (Struktur Mikro)

1. 4. Tujuan Penelitian

Tujuan.dari.penelitian.ini.adalah:

a. Untuk menganalisa faktor.penyebab.terjadinya kegagalan pada piston..

b. Mengetahui karakteristik sifat mekanik piston yang digunakan pada sepeda motor balap.

c. Melakukan perbandingan pengujian dengan piston yang baru.

4

1. 5. Manfaat Penelitian

Dari penelitian yang dilakukan, ada beberapa manfaat yang bisa diambil antara lain:

1. Manfaat bagi ilmu pengetahuan, khususnya pada bidang ilmu material.

2. Tambahan data pada bidang piston dalam hal analisa dan penelitian pengujian kekerasan dan pengujian metalografi.

3. Memberikan pengetahuan yang luas tentang analisa kegagalan khusus nya pada material piston.

DAFTAR PUSTAKA

Duskiardi, Tjitro, S. (2002). Pengaruh Tekanan dan Temperatur Die Proses Squeeze Casting Terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Pada Material Piston Komersial Lokal, Jurnal Teknik Mesin Vol. 4 No. 1 April 2002, Universitas Kristen Petra Surabaya, pp. 1-5.

Nurhadi. (2010). Studi Karakteristik Material Piston dan Pengembangan Prototipe Piston Berbasis Limbah Piston Bekas, Universitas Diponegoro.

Putrato, Nico, Bagus. (2015). Analisa Kegagalan Piston Tipe Mahle Pada AUXILIARY ENGNE MAN D2866 LE KAPAL MERATUS RED RELIANCE PT MERATUS LINE, Institut Teknologi Sepuluh Novenber.

Abdilah, Fuad. (2010). Perlakuan Panas Pada Al-Si Pada Prototipe Piston Berbasis Material Piston Bekas, Universitas Diponegoro.

2002. ASM Handbook Vol.9 Metallographic and Microstructure. Material Park. Ohio.

USA. ASM International.

2002. ASM Handbook Vol.19 Fatigue and Fracture. Material Park. Ohio. USA. ASM International.

1990. ASM Handbook Volume 2: Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special- Purpose Materials. ASM International Handbook Committee.

1990. ASM Handbook Volume 3: Alloy Phase Diagram. ASM International Handbook Committee.

Dieter, George E. 1987.Metalurgi Mekanik. Jakarta :Erlangga

Surdia Tata & Saito Shinroku. 1975. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta.: Pradnya Paramit

Surdia Tata & Chijiiwa Kenji 1987. Teknik Pengecoran Logam. Jakarta.: Pradnya Paramit