PENGARUH PEMANASAN PADA ROCKER ARM MESIN DIESEL …

PENGARUH PEMANASAN PADA ROCKER ARM MESIN DIESELMODEL TF 75/85 MATERIAL S48C

TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO

SumiyantoDosen Tetap Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknologi Industri - Institut Sains dan Teknologi NasionalJl. Moh Kahfi II, Jagakarsa, Jakarta 12640, Indonesia

E-mail: [email protected]

ABSTRACT

A long with growth of technology in this century, so the infortant thing that have to look inindustry is known about Characteristic of mechanical from the material is used here, the materialis S48C.

The material of S48C is used to Rocker Arm material from diesel engine TF 75/85. after thematerial had done machine proses then warning in temperature 900oC. The warning have someexsperiment, such as: Micro Strukture, Hardness test, chemitr i Composit ion.

The result of Rocker Arm exsperimental before warning have averathe 142.4 BHN, afterwarning had done, the hardness increase become 201.2 BHN.

Keywords: Micro Strukture, Hardness test, chemitri Composition

PENDAHULUANDengan berkembangnya dunia industri

khususnya pada industri logam, dituntut adanyasuatu kualitas yang baik pada logam itu sendiri.Pada saat ini baja masih merupakan logam yangpaling dominan dalam bidang pemesinan. Dalampemakaian teknik diperlukan memilih jenis logamdan paduan dengan sifat-sifat yang sesuai untukoperasi sehingga pemakaiannya dapat memberikankeinginan yang layak.

Dalam hal ini baja S48C merupakan materialyang digunakan pada Rocker Arm mesin dieselmodel TF 75/85. Rocker Arm berfungsi untukmembuka section dan exhaust valve dengan tujuanmemberikan masukan udara dan buangan gas buangke dalam maupun keluar ruang bakar. Oleh karenaitu di butuhkan suatu material yang benar-benardapat diandalkan, dalam hal ini mempunyai tingkatkemampuan sesuai yang di inginkan.Pada dasarnya Rocker Arm terbagi dalam duabagian antara lain Section dan Exhaust. Padaprosesnya, Rocker Arm mengalami deformasi plastisyang disebabkan adanya berubahnya struktur mikromaupun tingkat kekerasan dari material S48C itusendiri yang dikarenakan adanya perlakuan panasterhadap Rocker Arm tersebut.

Pokok permasalahan dan batasanya padapenelitian ini adalah bagaimana mendapatkanstruktur mikro maupun tingkat kekerasan dariRocker Arm untuk mesin diesel model TF 75/85sesuai yang di inginkan.

Maksud dan tujuan pada penelitian ini adalahuntuk mengetahui struktur mikro maupun tingkatkekerasan dari Rocker Arm mesin Diesel modelTF 75/85 tersebut, yang belum maupun yang telahdilakukan pemanasan.

TINJAUAN PUSTAKADefinisi dan Fungsi Rocker Arm

Rocker Arm adalah lengan pengetuk yangdigunakan untuk membuka valve section maupunexhaust dari engine. Oleh karena itu dikatakanbahwa dalam pemilihan material yang diambil dariS48C harus benar-benar mampu melakukan kerjasebagaimana mestinya nanti. Proses pengetukanvalve atau katup yang terjadi pada engine dilakukanoleh Rocker Arm sendiri, sehingga pada dasarnyakekerasan dan struktur mikro dari material RockerArm itu merupakan hal penting yang harus diperhatikan. Gambar 1 di bawah ini menunjukansection dan exhaust dari Rocker Arm .

UPN "VETERAN" JAKARTAUPN "VETERAN" JAKARTA

Gambar 1. Section dan Exhaust Rocker Arm

Material yang DigunakanPada dasarnya material yang digunakan pada

Rocker Arm harus sangat diperhatikan. Dalam halini material yang di gunakan adalah baja karbonrendah (S48C), dengan kekuatan tarik sebesar 480N/mm2. Baja merupakan logam yang paling banyakdi gunakan dalam teknik baik dalam bentuk pelat,lembaran, pipa, batang dan lain sebagainya. Bajapada umumnya merupakan paduan yang terdiridari besi karbon dan unsur lainya. Baja dapatdibentuk melalui pengecoran atau penempaan.Berdasarkan komposisi kimia, logam dan paduandapat dibagi menjadi dua group, yaitu logam-logambesi dan logam-logam non-besi. Logam-logam besimerupakan logam dan paduan yang mengandungbesi (Fe) sebagai unsur utama. Yang termasuklogam dan paduanya adalah:

a. Besi Tuang (Cast Iron)b. Baja Karbon (Carbon Steel)c. Baja Paduan (Alloy Steel)d. Baja Special (Special Steel)

Perbedaan keempat logam dan paduan besi diatasdapat dilihat pada table 1. di bawah ini:

Tabel 1. Pembagian Baja Menurut Komposisi

Komposisi Standart Baja S48CPada tabel di bawah ini menunjukkan struktur

dari komposisi kimia pada material S48C.

Tabel 2. Komposisi Kimia S48C

Pada penelitian ini, baja yang dipakai adalahbaja karbon sedang yang mengandung unsurpemadu S48C seperti yang diperlihatkan pada table2. di atas.

Pengaruh Unsur PemaduEfek-efek spesifik yang lain pada beberapa

elemen-elemen yang penting dapat ditemukandalam baja:a. Karbon (C)

Karbon adalah unsur pengeras yang utamadidalam baja. Kenaikan kandungan karbon akanmengeraskan kandungan baja, dengan itukekuatan tarik (tensile strength) juga akan naikmeningkatkan keuletan (ductility) dan sifatmampu las (weldability) akan menurun dengannaiknya kandungan karbon.

b. Silikon (Si)Silikon memberikan kontribusi (sumbangan)yang sangat besar pada baja, sebab sebagaideoksidasi. Bilamana ditambahkan denganjumlah yang diatas 2,5%. Kekuatan baja akansemakin meningkat tanpa kehilangan ductility(keuletannya) Si yang melebihi 2,5% akanmenyababkan kerapuhan, dan apabila jumlahnyalebih besar dari 5%.

c. Mangan (Mn)Unsur ini dapat berfungsi sebagai deoksidasidari baja, unsur ini dapat mengikat sulfur denganmembentuk senyawa MnS yang titik cairnyalebih rendah dari titik cair baja. Akibatnya unsurMn dapat mencegah terjadinya kegetasan padasuhu tinggi (hot shortness) terutama pada prosespanas. Disamping itu Mn manguatkan fasa ferit.

d. Phoshor (P)Membuat baja mudah mengalami retak dingin(cold chrtness) atau getas pada suhu rendah,sehingga tidak baik untuk baja yang diberi bebanbenturan pada suhu rendah. Tetapi efek baiknyaadalah menaikan fluiditas yang membuat bajamudah dirol panas. Kadar P dalam baja biasanya


kurang dari 0,05%.e. Sulfur (S)

Dapat menjadikan baja getas pada suhu tinggi.Karena itu dapat merugikan baja yang dipakaipada suhu tinggi, di samping menyulitkanpengerjaan seperti dalam pengerolan panas atauproses lainnya. Kebanyakan kadar S harus dibuat serendah-rendahnya yaitu lebih rendah dari0.05%.

f. Chrom (Cr)Unsur ini dapat menaikan ketahanan korosi danoksidasi, disamping meningkatkan kekuatansuhu tinggi dan sifat creep.

g. Molebdenum (Mo)Unsur ini dapat menguatkan fasa ferit danmenaikan kekuatan baja tanpa kehilangankeuletan. Dapat berfungsi sebagai penstabilkarbida sehingga mencegah terjadinya grafitpada pemanasan yang lama. Oleh karena itupenambahan Mo kedalam baja dapat menaikankekuatan dan ketahanan creep pada suhu tinggi.

Sifat-Sifat MaterialTelah diketahui bahwa setiap material pasti

mempunyai tiga sifat, antara lain sifat mekanik,fisik dan teknologi. Sedangkan secara umum sifatmaterial hanya terjadi atas dua macam yaitu, Sifatmekanis dan sifat fisik:a. Sifat Mekanik

Sifat Mekanik adalah sifat yang menyatakanbagaimana bahan itu bersikap terhadap gayaatau tekanan yang bekerja padanya. Sifatmekanis material yang paling umum diantaranyaadalah Ketangguhan, Keuletan, Kekerasan,Regangan.

b. Sifat FisikSifat fisik yang termasuk dalam kategori iniadalah sifat-sifat Listrik, Magnet, Optik, Panas,Lentur. Sifat fisik material tergantung pada duahal yaitu Struktur Bahan dan Prosesnya.

Dalam membahas tentang material, makaada hubungan yang saling diperlukan dan salingberkait satu sama lainnya yaitu antara Struktur,Sifat Mekanis, dan Proses. Struktur suatu bahanatau material pengamatannya dilakukan daribeberapa tingkat studi yang menyangkut hal-halsebagai berikut: Struktur Atom, Susunan Atom,Struktur Butiran, Struktur Fasa.

Klasifikasi BajaTelah jelas bahwa setiap material yang ada

akan mempunyai sifat-sifat dari material tersebut.Seperti yang telah di jelaskan di atas tadi bahwadalam hal ini material yang di gunakan adalahS48C tersebut tergolong pada baja karbon sedang.Sedangkan untuk baja sendiri mempunyai tigagolongan antara lain:

a. Baja Karbon1). Baja karbon rendah, dengan kadar karbon

0,08 ÷ 0,35%2). Baja karbon sedang, dengan kadar karbon

0,35 ÷ 0,50%3). Baja karbon tinggi, dengan kadar karbon

0,55 ÷ 1,7%(Mn (0,25-1,5%), Si (0,25-0,8%), P (0,04%),S (0,05%))

b. Baja Paduan1). Baja paduan rendah: elemen-elemen

pemadunya < 4 %, seperti Cr, Ni, Mo, Cu,Al, Ti, V, B, W, dan sebagainya.

2). Baja paduan sedang: elemen pemadunya >4%.

c. Baja Special1). Baja stainless:

a). Feritik (12÷30)%Cr dan kadar C rendahb). Matensitik (12÷17)%Cr dan (0,1÷1)%Cc). Austenitik (17÷25)%Cr dan (8-20)%Nid). Duplek (23÷30)%Cr dan (2,5-7)%Ni + Ti dan Moe). Presipitasi (karbon ditambah pamadunya : Cu, Ti, Al, Mo dll.

2). Baja perkakas:a). Generak purpose dan steelsb). Die steelsc). High speed steels

(C (0,85 ÷ 1,25)% , W(1,5 - 20)%, Mo(4- 9,5)%, Cr(3-4,5)%)

Proses Heat TreatmentPerlakuan panas (Heat Treatment) adalah

suatu proses untuk merubah struktur dan sifat logamdengan jalan memanaskan logam sampai suhutertentu, kemudian didinginkan dengan mediapendingin udara maupun media pendingin air,sehingga menghasilkan sifat-sifat tertentu yangdiinginkan antara lain: Sifat Keras atau SifatKetahanan Logam Terhadap Penekanan.Heat treatment atau perlakuan panas pada dasarnyamempunyai tujuan untuk merubah struktur dan


sifat-sifat dari suatu material tersebut. Pengaruhtemperatur pada dasarnya sangat berpengaruhpenting terhadap hasil dari perlakuan panas yangdikenakan terhadap material, sehingga hasil dariperlakuan panas yang dilakukan tersebut akanmemberikan hasil sesuai yang di inginkan. Disamping itu perlakuan panas yang terjadi akanmembuat struktur mikro dari material tersebutmengalami difusi atau pergerakan atom di dalammaterial. Struktur mikro yang dihasilkan dariperlakuan panas tersebut akan mempengaruhi sifatmekanis logam, karena pengaruh sifat-sifat darifasa-fasa tersebut akan saling berinteraksi satusama lainya. Fasa yang lebih kuat akan menghambatslip dan menghalangi terjadinya pergeseran dalammatrik yang lemah. Hal ini dipengaruhi oleh EfekKuantitas Fasa, Efek Ukuran Fasa, Pengaruh BentukFasa dan Distribusi Fasa.Struktur ferit dan perlit dalam baja karbon sepertiyang ditunjukan dalam diagram fasa Fe-Fe3C,merupakan fasa-fasa yang setimbang yang dicapaimelalui proses pendinginan secara perlahan-lahan.Struktur ferit mempunyai kekuatan dan keuletanyang cukup, sedangkan struktur perlit mempunyaisifat keras dan kurang ulet. Perbedaan sifat mekanistersebut di karenakan kadar karbon dalam fasa feritlebih rendah jika dibandingkan kadar karbon dalamfasa perlit. Dalam baja karbon kedua struktur feritdan perlit biasanya terjadi bersama-sama, dalamhal ini sifat mekanis baja karbon akan di tentukanoleh volume fraksi dari masing-masing fasa tersebut.Struktur martensit atau bainit dalam baja terjadikarena proses pendinginan secara cepat, dan karenatidak terlihat dalam diagram fasa. Untukmenentukan struktur yang tidak setimbang sepertimartensit atau bainit tersebut dapat dilakukandengan diagram CCT.Karena karbon dalam martensit mencapai keadaansuper jenuh sehingga kekerasan sangat tinggi,dibandingkan dengan struktur perlit. Kekerasanyang sangat tinggi dari martensit disebabkan karenastruktur martensit bertindak sebagai penghalangyang kuat terhadap pergerakan dislokasi. Disampingkarena jenis fasa yang terbentuk, sifat mekanislogam juga dipengaruhi oleh morfologi strukturmikronya seperti: ukuran butiran, bentuk dandistribusi butiran logam.Gambar 2. di bawah ini menunjukkan secara garisbesar akan proses treatment yang terjadi.

Gambar 2. Heat Treatment

Jenis-Jenis Heat TreatmentDalam proses heat treatment ada beberapa

proses heat treatment ada beberapa macam prosesyang dapat dilakukan, masing-masing prosesbertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat mekanislogam yang diharapkan. Jenis jenis proses heattreatment adalah sebagai berikut:1) Hardening

Memanaskan baja hingga seluruh fasa menjadiaustenit dan kemudian didinginkan secara cepatyaitu dengan mencelupkan kedalam mediapendingin seperti air, oli atau media pendinginlainnnya. Tujuannya adalah mengeraskan baja.

2) AnnealingAnnealing adalah proses pemanasan logamsampai suhu di atas suhu rekristalisasi (732oC),kemudian didinginkan secara perlahan. Prosesini menghasilkan ferit dan pearlit yang lunaksehingga logam menjadi lunak. Annealingdilakukan pada bahan-bahan yang telahmengalami proses cool working maupun hotworking. pada baja karbon rendah atau kabel-kabel baja untuk menghilangkan tegangan dalamdan memperlunak bahan.

3) NormalisasiNormalisasi adalah peristiwa memanaskan bajahingga fasa menjadi austenit (Y) dan kemudiandidinginkan diudara hingga suhu kamar sehinggamenghasilkan struktur normal dari ferit danperlit seperti terlihat pada gambar 3.

Gambar 3. Diagram Waktu dan Temperatur untukNormalizing


menunjukan diagram alir dari proses pengujianyang terjadi dari baja S48C yang belum dikenakanpemanasan maupun yang telah dikenakan perlakuanpanas.

Gambar 4. Diagram Alir Pengujian

Pembuatan Benda ujiDalam suatu proses pengujian pada dasarnya

dibutuhkan sample atau contoh yang digunakanuntuk proses pengujian tersebut. Hasil dari sampelyang belum atau telah dilakukan perlakuan panasmelalui pengujian akan memberikan hasil dalambentuk data. Data yang dihasilkan merupakan datapengujian yang akan dijadikan bahan untukmelakukan proses berikutnya. Gambar 5. di bawahini menunjukan sampel dari material Rocker ArmS48C yang belum dan telah mengalami prosesperlakuan panas.

Gambar 5. Sampel material uji

Pengujian awal ini dilakukan untukmendapatkan data awal dari material uji sebelummengalami pemanasan, dimana hasil ini nantinyaakan diperbandingkan terhadap material uji yangtelah mengalami pemanasan. Adapun yang dilaku-kan meliputi pengujian kekerasan dan metalografi.

Struktur butiran yang dihasilkan dari prosesnormalisasi akan lebih halus dan seragam, olehkarena itu normalisasi digunakan secara luasuntuk menghaluskan butiran dalam baja. Metodeini dapat diterapkan pada benda uji yang telahmengalami proses pengerjaan dingin atau panas.dalam penggunaannya normalisasi dapatdigunakan pada baja konstruksi, baja roll danlainnya. Material yang mengalami penempaantidak memiliki struktur yang sama karena jumlahbeban tidak sebanding dan juga disebabkankarena pada tahap-tahap pendinginan yang tidakmerata untuk benda yang ketebalannya tidaksama. Sedangkan hasil yang diperoleh dariproses Normalisasi ini adalah sifat mampudimensi. Apabila proses pengerjaan panas inidi lakukan dengan baik pada baja dengankandungan karbon yang lebih rendah dari 0,8% akan terjadi struktur dengan fasa ferit danperlit. Apabila proses pengerjaan panas ini terlalutinggi atau waktu proses pengerjaannya terlalulama hal ini dapat menyebabkan terbentuknyakristalit austenit yang berbutir kasar.

4) TemperingProses pemanasan kembali baja yang telahdikeraskan dengan mencelupkan atau yang telahdiberi proses normalisasi. Suhu pemanasannyaadalah relatif rendah yaitu dibawah suhutransformasi eutectoid. Tujuannya adalah untukmengurangi kekerasan logam sehinggakeuletannya (ketangguhan) logam akan naik.

5) SperoidisasiProses perlakuan ini ini diterapkan untukmemperoleh struktur mikro yang terdiri daripartikel karbida bulat yang terdispersi secaramerata dalam matrik ferit. Baja dengan strukturini sangat lunak dan ulet. Sifat keuletan inisangat penting bagi baja karbon rendah dansedang, yang akan mengalami pengerjaan dingindan penting pula bagi baja karbon tinggi yangharus lunak sebelum mengalami pemesinanuntuk kemudian untuk dikeraskan lagi. Strukturmikro spheroidisasi merupakan struktur yangpaling stabil, dan terbentuk berkat pemanasanpada temperatur yang cukup tinggi untuk waktuyang relatif lama.

METODE PENGUJIANDiagram alir atau flow chart merupakan salah

satu cara yang dapat digunakan untuk melihatlangkah dari suatu proses, dalam hal ini prosespengujian yang terjadi. Gambar 4. di bawah ini


Proses PengujianPengujian Struktur Mikro

Tujuan dari uji struktur mikro ini adalahuntuk mengutarakan sifat-sifat logam danpaduannya berdasarkan gambar dan bentuk strukturmikronya. Disamping itu menyatakan benartidaknya bentuk struktur material logam yangsebelumnya telah megalami proses perlakuan panasmaupun pengerjaan dingin serta pengelasan. Adapuntahapan dalam melakukan uji metalografi ini adalahsebagai berikut:1) Pengamatan atau analisa pendahuluan

a) Siapkan spesimenb) Periksa permukaan yang akan diamplas

apakah sudah cukup rata. Kalau belum ratadigerinda dahulu sebelum dipoles denganamplas.

2) Memoles mekanika) Siapkan alat mesin poles, dan amplas dengan

bermacam-macam grid.b) Lakukan pengamplasan dengan grit yang

lebih rendah (kasar) dan seterusnya digantidengan grit yang lebih tinggi (halus). Misal:80, 120, 220, 320, 400, 600 dan 800.

3) Memoles pasta (alumina polis)a) Siapkan beludru (kain wool) pada mesin

poles, lalu tuangkan sedikit pasta (aluminapolis) ke beludru (kain wool) tersebut.

b) Selama proses pemolesan, spesimen harusdigerakan secara kontinue dan diputar-putarmencegah timbulnya ekor komet (adanyagoresan-goresan)

4) Pengamatan atau dengan mikroskopmetalurgi

a) Bersihkan permukaan spesimen dengan kapasyang dibasahi dengan alkohol, diusahakanjangan tersentuh permukaannya dengantangan.

b) Keringkan dengan permukaan spesimentersebut dengan udara panas (driyer)

c) Amati permukaan spesimen itu denganmikroskop pada pembesaran 200X, apakahsudah kelihatan permukaannya bening tanpacacat atau goresan-goresan, kalau masih adaulangi pemolesan tahap, kalau tidak adamaka tahap mengetsa boleh dimulai.

5) Etsaa) Siapkan bejana dan larutkan kimia, tanyakan

kepada asisten etsa yang sesuai dengan jenisspecimen atau lihat dalam buku petunjukkomposisi larutan yang di gunakan.

b) Siapkan kapas, etsa dan spesimen serta

siapkan stop watch untuk mengukur lamanyapengetsaan.

c) Pilihlah paling sedikit 4 lokasi padapermukaan specimen, lakukan pengetsaansatu persatu dengan variasi waktu disetiaplokasi berbeda-beda, tanyakan pada asistenperkirakan waktu dari masing-masing

6) Analisa Struktur mikroSampel diletakan pada meja pemegang yangtelah diberikan bahan plastis setelah itu samplebersama meja pemegang diletakkan pada handpress, untuk memperoleh permukaan sampelyang rata baru kemudian sampel siap dianalisadibawah mikroskop atau pemotretan.

Pengujian Komposisi KimiaPengujian komposisi kimia digunakan dengan

tujuan untuk mengetahui unsur pemadu dari materialS48C tersebut. Komposisi kimia dari materialtersebut merupakan hal yang penting dari fungsimaterial tersebut, karena pada dasarnya denganadanya komposisi kimia dari material yang tepat,dalam hal ini S48C akan memberikan hasil sesuaiyang diinginkan. Komposisi kimia yang terkandungdalam suatu material tersebut merupakan bawaandari unsur pemadu material tersebut dan jugaberbanding lurus terhadap sifat dari material.Karena pada dasarnya dengan adanya perlakuanpanas yang terjadi pada material S48C yangmempunyai kandungan unsur pemadu awal dengankomposisi kimia yang telah ada akan berubahsendirinya dikarenakan adanya proses perlakuanpanas yang terjadi pada material tersebut. Pengaruhberubahnya komposisi kimia dari material tersebutberbanding lurus dengan perubahan sifat fisik,mekanik maupun teknologi dari material tersebut.Dalam proses pengujian komposisi kimia yangdigunakan adalah mesin uji Optical EmissionSpectrometer.Pengujian Kekerasan

Pada benda uji yang permukaannya ratadilakukan penekanan dengan menggunakanindentor. Beban yang digunakan untuk tiap jenislogam adalah berbeda tergantung metodepengukuran yang digunakan. Besarnya deformasiplastis akibat penekanan tersebut kemudiaan dilihatpada mikroskop pengukur. Untuk metode pengujianBrinell yang diukur adalah diameter jejaknya.Besarnya pengukuran yang diperoleh kemudiandimasukkan pada rumus yang sesuai dengan rumusmasing-masing untuk menentukan kekerasan darilogam yang diuji. Sifat mekanis yang diharapkandi dapat adalah kekerasan.


Kekerasan dapat didefinisikan sebagai ketahananlogam terhadap penekanan. Kebanyakan pengujiankekerasan mengukur tahanan dari logam terhadapdeformasi plastis. Biasanya indentor (alat tekan)yang di pakai berbentuk bola, piramida atau 7 konis(kerucut) yang ditekan ke permukaan logam dankemudian luas bekas penekanan (indentasi) di ukur.Ada beberapa metode pengukuran kekerasan, tetapiyang umum dipakai adalah cara Brinell, Rockwelldan Vickers.Tujuan dari uji kekerasan adalah untuk mengetahuikekerasan logam. Yaitu ukuran dari tahanan olehlogam terhadap deformasi plastis. Pengujiankekerasan dilakukan dengan menggunakan indentoryang ditekan pada benda uji dengan besar bebantertentu. Penekanan tersebut akan menyebabkanlogam mengalami deformasi plastis. Apabilapenekanan oleh indentor diteruskan deformasi padabenda uji akan terus berlangsung. Kemampuanbenda uji menahan tekanan indentor inilah yangdiartikan sebagai kekerasan dari material. Bebanyang diberikan dalam uji kekerasan adalah konstan.Oleh karena itu nilai kekerasan dari benda uji akantergantung pada luas permukaan dari benda ujiyang mengalami penekanan. Makin luas bekaspenekanan tersebut, maka makin rendah sifatkekerasan dari benda uji atau benda uji tersebutbersifat lunak.Ada beberapa jenis pengujian kekerasan yang dapatdilakukan antara lain:

Pengujian Kekerasan BRINELLDalam pengujian Brinell, luas penampang

benda uji yang mengalami tekanan dari indentor,dipresentasikan melalui persamaan:

Tampak pada gambar 6. menunjukkan prosespengujian Brinell yang terjadi

Gambar 6. Pengujian Brinell pada matrial Rocker Arm

Untuk pengujian Brinell digunakan indentorberbentuk bola baja yang dibuat dari baja yangtelah dikeraskan. Beban yang diberikan adalahantara 500-3000 Kg. Identor bola baja yangdiberikan tersebut dapat dilihat pada gambar 7.dibawah ini.

Gambar 7. Identor Bola Baja (Stell ball)

Dengan demikian luas penampang dari bidang bolaadalah:A = luas bangunan yang berbentuk bidang bola,maka rumus menjadi:

Dimana:D = Diameter bola indentor (mm)d = Diameter bekas penekanan (mm)

Sehingga,

Dimana:BHN = Nilai kekerasan Brinell (kg/mm2)P = Beban indentasi (kg)

Perbandingan antara beban penekananterhadap luas indentasi memberikan harga kekerasanBrinell. Logam-logam dengan kekuatan tarik yangtinggi biasanya mempunyai kekerasan yang tinggipula.Pada gambar 8. menunjukkan skema dari pembe-banan yang dilakukan dalam uji kekerasan Brinell.

Gambar 8. Skema Pengujian Kekerasan Brinell

BHN = (kg / mm2)PA

A = (n. D / 2). (D2 - d2 - )) (mm2)

BHN = (kg / mm2)(n.D/2).(D- (D2 - d2 - )

P


PEMBAHASAN DAN HASIL PENGUJIANPerbandingan Pengaruh Kekerasan danStruktur Mikro

Hasil dari uji mekanis, diperoleh bahwa nilaikekerasan dari material Rocker Arm S48C yangbelum dan telah dilakukan proses perlakuan panasmemiliki nilai kekerasan rata-rata sebesar 201.2HB dengan standart kekerasan untuk materialRocker Arm S48C adalah 180-230 HB. Nilaikekerasan dari material tersebut yang dilakukandengan 5 titik penjajakan dapat terlihat pada gambar9. di bawah ini yang menunjukkan tingkat kekerasandari material S48C yang belum dan telah dilakukanproses perlakuan panas (heat treatment) denganmenggunakan metode pengujian kekerasan Brinell.

Gambar 9. Grafik nilai kekerasan dengan 5 titik penjajakanpada material yang belum dan telah dilakukan prosesperlakuan panas dengan petode pengujian Brinell

Pada gambar 10. di bawah ini menunjukkanfoto dari struktur mikro material Rocker Arm S48Cyang belum dan sudah dilakukan proses perlakuanpanas dengan pembesaran 500X.

Gambar 10. Foto Struktur Mikro pada material RockerArm S48C yang belum dan sudah dilakukan prosesper lakuan panas dengan pembesaran 500X

Pada gambar 10. di atas dengan pembesaran500 X terlihat bahwa untuk material S48C yangbelum dikenakan perlakuan panas struktur feritlebih dominan dari pada perlit sedangkan setelahdikenakan perlakuan panas (heat treatment) pada

suhu 900 0C, struktur perlit lebih dominan daripada ferit dimana dengan kondisi yang demikianmenghasilkan logam lebih keras dengan standartkekerasan sebesar 201.2 HB.Sedangkan pada gambar 11. di bawah inimenunjukkan foto struktur mikro material S48Cyang belum mengalami perlakuan panas denganpembesaran 100 X.

Gambar 11. Foto Struktur Mikro pada material RockerArm S48C yang belum dilakukan proses perlakuan panasdengan pembesaran 100 X

Pada pembesaran 100 X untuk material S48Cmenunjukkan struktur butiran ferit lebih dominandari pada perlit.

Tampak pada gambar 12. di bawah ini menunjukkanfoto struktur mikro material S48C yang telahmengalami perlakuan panas dengan pembesaran50 X.

Gambar 12. Foto Struktur Mikro pada material RockerArm S48C yang telah dilakukan proses perlakuan panasdengan pembesaran 50 X.

Pada pembesaran 50X untuk material S48C yangtelah mengalami proses perlakuan panas terlihatbahwa perlit lebih dominan dibandingkan ferit.

Pengaruh Temperatur Terhadap Kekerasandan Struktur Mikro.Terlihat pada tabel 3. di bawah ini menunjukkanhasil spesifikasi dari data perlakuan panas padamaterial Rocker Arm.

GRAFIK TINGKAT KEKERASAN

TINGKAT PENJAJAKAN


Tabel 3. Data Perlakuan Panas Pada Matrial RockerArm

Pada table 3. di atas menunjukkan akan suhutemperatur perlakuan panas yang dikenakanterhadap material S48C dari Rocker Arm denganholding time pemanasan selama 10 second dandilakukan quenching dengan menggunakan fluidaoli. Pada gambar 13. menunjukkan hubungan antaranilai kekerasan pada material Rocker Arm S48Cyang belum dan telah mengalami perlakuan panasdengan temperatur pemanasan 9000

Gambar 13. Perbandingan antara nilai kekerasan materialRocker Arm S48C yang belum dan telah mengalami perla-kuan panas terhadap temperatur pemanasan pada suhu9000C

Pada gambar 13. di atas menunjukkan grafikperbandingan antara tingkat kekerasan materialS48C yang belum dan telah di lakukan perlakuanpanas (heat treatment) dengan suhu 9000C.

Tabel 4. di bawah ini menunjukkan angka kekerasandari material Rocker Arm S48C dengan 5 titikpenjajakan dengan kondisi sebelum dan setelah dilakukan pengerjaan panas (heat treatment).

Tabel 4. Hasil Pengujian Kekerasan Brinell

Komposisi Kimia Baja karbon Sedang PadaRocker Arm

Rocker Arm yang dipakai pada mesin TF75/85 adalah baja S48C termasuk baja karbonsedang dengan kadar karbon (C) 0.382%, Silikon(Si) 0.271%, Sulfur (S) 0.006%, Phosphorus (P)0.021%, Manganese (Mn) 0.812% unsur paduanutama dari Rocker Arm tersebut adalah Karbon danMangan.

Tabel 5. Komposisi Kimia Pada Material RockerArm S48C

KESIMPULANMaterial yang di gunakan dalam pengujian

adalah material Rocker Arm S48C dengan suhupemanasan sebesar 9000C dalam waktu 10 detik.Quenching yang dilakukan pada material S48Ctersebut adalah dengan menggunakan media fluida(oli).

Pengujian yang dilakukan terhadap materialS48C dari Rocker Arm meliputi pengujian kekerasandengan menggunakan mesin Brinell dan pengujianstruktur mikro dengan pembesaran 50X, 100X dan500X untuk kondisi sebelum maupun sesudahdilakukan proses perlakuan panas (heat treatment).

Kekerasan rata-rata untuk material RockerArm S48C yang belum dikenakan perlakuan panasadalah 85.8 HB, sedangkan untuk yang telahmengalami perlakuan panas adalah sebesar 201.2HB. Dimana standart kekerasan material RockerArm S48C dari PT.X adalah 180–230 HB.

Pada pembesaran 500 X, foto dari struktur


mikro material Rocker Arm S48C yang belumdikenakan perlakuan panas menunjukkan bahwaferit lebih dominan dari pada perlit sedangkan yangtelah di kenakan perlakuan panas (heat treatment)pada suhu 9000C, struktur perlit lebih dominandari pada ferit

Pada pengujian dari Rocker Arm didapatkomposisi kimia dengan kadar C 0.382%, Si0.271%, S 0.006%, P 0.021%, Mn 0.812%, Ni<0.005%, Cr 0.150%, Mo <0.005%, Ti 0.005%,Cu 0.010%, Nb <0.002%, V <0.002%, Al 0.020%,Fe 98.162%, Rocker Arm tersebut merupakan Bajakarbon sedang.

DAFTAR PUSTAKA

American Society of Mechanical Engineers SectionII Parte D, Material. New York, 1995.

Karl Erik Thelning, Steel and Its Heat Treatment.Bofors Handbook, Butterworths. 1981

Lawrence H. Vlack H. Sriati, Djapri. Ilmu danTeknologi Bahan. Erlangga, Jakarta 1989.

Saito Shinroku, MS Tata Surdia and Ir, Dr, Prof.Pengetahuan Bahan Teknik. Cetakan ke-5,PT Pradnya Paramita. Jakarta.

Sinaga, Indra, Karya Tulis Ilmiah Dalam BahasaIndonesia. Jakarta. PT. Gramedia PustakaUtama, 2003.

Sriati, Djaprie, Teknologi Mekanik. Jakarta.Erlangga, 1991.


Date post:	16-Oct-2021
Category:	Documents
Upload:	others
View:	6 times
Download:	0 times

PENGARUH PEMANASAN PADA ROCKER ARM MESIN DIESEL …

Documents