PENGARUHWAKTU POST-TREATMENT LAPISANNITRIDASI TERHADAP LAJU KEAUSAN PADA

PERMUKAAN THRUST WASHERDIFFERENTIAL

TUGAS AKHIR

HAMKAMUKHANDARNIM: 150309263291

PROGRAM STUDI ALAT BERAT JURUSAN TEKNIKMESINPOLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

BALIKPAPAN2018

PENGARUHWAKTU POST-TREATMENT LAPISANNITRIDASI TERHADAP LAJU KEAUSAN PADA

PERMUKAAN THRUST WASHERDIFFERENTIAL

TUGAS AKHIR

KARYA TULIS INI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATUSYARAT UNTUKMEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA

DARI POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

HAMKAMUKHANDARNIM: 150309263291

PROGRAM STUDI ALAT BERAT JURUSAN TEKNIKMESINPOLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

BALIKPAPAN2018

ii

iii

iv

v

LEMBAR PERSEMBAHAN

Karya ilmiah ini kupersembahkan kepada

Ayahanda dan Ibunda tercinta

Arhannudin dan Siti Ramlah

Saudaraku yang kusayang

Febrian Hamdani Valensia dan Intan Novia Andini

Sahabat - sahabat saya

Nur Rizky Arianto dan Muhammad Fauzan

Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Mesin Alat Berat Angkatan 2015

Dosen Teknik Mesin

Dosen pembimbing dan wali dosen

Rekan OJT di site Adaro

Seluruh mahasiswa Politeknik Negeri Balikpapan angkatan 2015

Terkhusus kawan-kawan 3 TM 2 angkatan 2015

vi

ABSTRACT

Differential or better known by the term with garden is one component ofpower train. In the differential case there is an important component that iswasher differential component, this component has function to maintain wearbetwen the components that move with each other. There are many cases of thrustwasher, from any discussions on this issue has purpose improve the quality of thethrust washer. Based on the related background therefore the researcher isinterested to do this research on the influence post-tratment plasma nitridasiagainst wear rate value to thrust washer differential. The coating process plasmanitriding used nitrogen gas with temperature 400 ºC and 4 hours and thanpressure varied. The highest specific wear number for coating pressure was 1,6mbar of 22 × 10-5 mkgmm .3 and the highest specific wear number for coatingpressure was 1,8 mbar of 26 × 10-5 ..3 mkgmm After the coating process sampletest was given post-treatment with temperature 400 ºC and time variated and thanpressure 1 mbar. The minimum specific wear number for coating pressure 1,6mbar of 2,5 × 10-5 ,.3 mkgmm while the minimum specific wear number forcoating pressure 1,8 mbar of 0,8 × 10-5 ..3 mkgmm The purpose otpost-treatment was to increase the strength of fatigue. This process has otheruseful applications, such as eliminating tensile stresses that contribute tocorrosion stress and increase the specific wear value. This research proved thatpost-treatment was proven influence the specific wear value of thrust washerdifferential.Keywords: Differential, Plasma Nitriding, Post-treatment, Thrust WasherDifferential, Specific Wear.

vii

ABSTRAK

Differential atau lebih dikenal dengan istilah garden merupakan salah satukomponen power train. Didalam differential case terdapat salah satu komponenpenting yaitu thrust washer differential, komponen ini berfungsi menjaga keausanantara komponen yang saling bergerak satu dengan yang lainnya. Ada banyakkasus tentang thrust washer, dari beberapa pembahasan mengenai masalah initujuannya selalu untuk mempebaiki kualitas dari material thrust washer. Dari latarbelakang tersebut penulis tertarik untuk melakukan penelitian tentang pengaruhpost-tratment plasma nitridasi terhadap nilai laju keausan pada thrust washerdifferential. Proses pelapisan plasma nitridasi menggunakan gas nitrogen denganparameter temperatur 400 ºC dan waktu 4 jam serta tekanan yang divariasikan.Nilai keausan spesifik untuk tekanan pelapisan 1,6 mbar sebesar 22 × 10-5

mkgmm .3 dan untuk tekanan pelapisan 1,8 mbar adalah 26 × 10-5

..3 mkgmm Setelah proses pelapisan, benda uji diberikan perlakuan post-treatmentdengan parameter temperatur 400 ºC dan waktu yang di variasilan serta tekanan 1mbar. Untuk Nilai keausan spesifik minimum pada tekanan pelapisan 1,6 mbarsebesar 2,5 × 10-5 ,.3 mkgmm sementara untuk tekanan pelapisan 1,8 mbar nilaikeausan spesifik minimum sebesar 0,8 × 10-5 ..3 mkgmm Tujuan post-treatmentsendiri adalah untuk meningkatkan kekuatan kelelahan. Proses ini memilikiaplikasi lain yang bermanfaat, seperti menghilangkan tegangan tarik yangberkontribusi terhadap tegangan korosi dan meningkatkan nilai keausan spesifik.Penelitian ini membuktikan bahwa post-treatment terbukti mempengaruhi nilaikeausan spesifik dari thrust washer differential.Kata Kunci: Differential, Plasma Nitridasi, Post-treatment, Thrust WasherDifferential, Keausan Spesifik.

viii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada ALLAH SWT Yang Maha

Kuasa, yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang, yang telah memberikan taufik

dan hidayah-Nya, serta berkah dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan penyusunan tugas akhir yang berjudul “PENGARUH WAKTU

POST-TREATMENT LAPISAN NITRIDASI TERHADAP LAJU KEAUSAN

PADA PERMUKAAN THRUST WASHER DIFFERENTIAL” sesuai dengan

waktu yang ditetapkan dan dapat selesai dengan baik. Shalawat serta salam selalu

tercurah kepada junjungan kita Nabi Besar Muhammad SAW yang selalu

menuntun umatnya kepada jalan yang benar dan di ridhoi oleh Allah SWT. Tugas

akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan kelulusan dari Politeknik

Negeri Balikpapan sebagai Diploma III pada jurusan Teknik Mesin Alat Berat

program Studi Alat Berat.

Di dalam penyusunan tugas akhir ini, bukan tanpa kendala dan kesulitan yang

dihadapi oleh penulis, tapi berkat dukungan dan bantuan dari berbagai semua

pihak tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik,. Penulis menyampaikan

ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ramli, SE., M.M sebagai Direktur Politeknik Negeri Balikpapan.

2. Bapak Zulkifli, S.T., M.T, sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin Alat Berat

3. Bapak Wahyu Anhar, S.T., M.Eng. sebagai pembimbing I, Bapak Mohamad

Amin, S.Pd.T., M.PFis, sebagai pembimbing 2 yang telah membimbing dan

memberikan pengarahan selama pengerjaan tugas akhir ini.

4. Seluruh staf dan karyawan jurusan Teknik Mesin Alat Berat Politeknik Negeri

Balikpapan dan rekan-rekan atas diskusi dan konsultasi yang di berikan.

5. Ayahanda, Ibunda, dan sanak saudara yang telah memberikan dorongan baik

moril maupun material serta do’a.

6. Seluruh sahabat angkatan 2015 Teknik Mesin Alat Berat yang telah banyak

membantu selama penyusunan tugas akhir ini hingga selesai.

ix

7. Semua pihak yang penulis tidak dapat menyebutkan satu per satu, yang telah

memberikan bantuan secara langsung maupun tidak langsung dalam

penyusunan tugas akhir ini hingga selasai.

8. Serta rekan-rekan Teknik Mesin Alat Berat angkatan 2015.

Dengan terbatasnya pengetahuan, pengalaman, serta kemampuan penulis

dalam menulis tugas akhir ini, baik dari segi teknik penyusunan maupun dari segi

pengolahan isi maka penulis mengucapkan permintaan maaf atas segala

kekurangannya. Besar harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat

bagi penulis sendiri maupun pihak yang membaca tugas akhir ini.

Balikpapan, 14 agustus 2018

Hamka Mukhandar

Nim: 150309263291

x

DAFTAR ISI

SAMPUL..................................................................................................................i

LEMBAR PENGESAHAN .............................................Error! Bookmark not defined.

SURAT PERNYATAAN..................................................Error! Bookmark not defined.

SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS..........................Error! Bookmark not defined.

LEMBAR PERSEMBAHAN..................................................................................v

ABSTRACT..............................................................................................................vi

ABSTRAK.............................................................................................................vii

KATA PENGANTAR.......................................................................................... viii

DAFTAR ISI ..........................................................................................................x

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ...............................................................................................xiii

BAB I PENDAHULUAN.......................................................................................1

1.1 Latar Belakang.............................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah......................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah............................................................................................2

1.4 Tujuan Penelitian.......................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian........................................................................................ 3

1.6 Sistematika Penulisan....................................................................................3

BAB II TINJUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI................................5

2.1 Tinjuan Pustaka.............................................................................................5

2.2 Landasan Teori..............................................................................................8

2.2.1 Differential................................................................................................... 8

2.2.2 Thrust Washer.............................................................................................. 9

2.2.3 Data Matrial Thrust Washer Differential..................................................... 9

2.2.4 Surface Treatment...................................................................................... 10

2.2.5 Difusi..........................................................................................................10

2.2.6 Shot-Peening.............................................................................................. 13

2.2.7 Nitridasi......................................................................................................13

xi

2.2.8 Plasma Nitridasi......................................................................................... 13

2.2.9 Plasma Chemical Vapor Deposition (CVD).............................................. 14

2.2.10 Abrasion Testing With Revolving Disc...................................................... 14

BAB III METODOLOGI PENELITIAN.......................................................... 17

3.1 Jenis Penelitian............................................................................................17

3.2 Tempat PenelitianDan Waktu Penelitian.................................................... 17

3.3 Persiapan Benda Uji....................................................................................17

3.3.1 Alat dan Bahan...........................................................................................17

3.3.2 Proses Pekerjaan.........................................................................................18

3.4 Proses Uji Keausan Pada Benda Uji........................................................... 22

3.5 Metodologi Penelitian................................................................................. 23

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................24

4.1 Pengujian Laju Keausan Lapisan Plasma Nitridasi.................................... 24

4.2 Pengujian Laju Keausan Post-Treatment Terhadap Lapisan Nitridasi....... 24

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN............................................................... 28

5.1 Kesimpulan................................................................................................. 28

5.2 Saran............................................................................................................28

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................... 29

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Differensial 8

Gambar 2.2 Thrust Washer 9

Gambar 2.3 Fenomena Difusi Sebelum Temperatur Tinggi 11

Gambar 2.4 Fenomena Difusi Setelah Temperatur Tinggi 12

Gambar 2.5 Ilustrasi Uji Keausan Metode Ogoshi 15

Gambar 3.1 Hasil Setelah Dilakukan Proses Holder 18

Gambar 3.2 Proses Pemolesan 19

Gambar 3.3 Mesin Poles 19

Gambar 3.4 Peralatan Nitridasi Plasma BATAN 20

Gambar 3.5 Hasil Setelah Dilakukan Proses Holder 22

Gambar 3.6 Ogoshi High Speed Universal Wear Testing Machine Type OAT-U 22

Gambar 3.7 Flow Chart Penelitian 23

Gambar 4.1 Grafik Nilai Keausan Spesifik Terhadap Waktu Post-treatment 25

Gambar 4.2. Ilustrasi Penumbukan Pada Proses Post-treatment 26

Gambar 4.3 Rekristalisasi 27

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Parameter Proses Pelapisan Plasma Nitridasi 20

Tabel 3.2 Parameter Proses Post-Treatment 21

1

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dump Truck merupakan salah satu unit penunjang produksi pertambangan

yang memiliki peran dalam membantu pengangkutan material tanah dan

bebatuan ke tempat penimbunan, serta mengangkut hasil tambang seperti batu

bara yang baru dikeruk ke stock pile. Differential merupakan salah satu

komponen power train yang berfungsi untuk meneruskan putaran tenaga dari

transmisi melalui drive shaft yang selanjutnya akan diteruskan ke final drive atau

roda dan juga berfungsi membuat kecepatan roda kiri dan kanan berbeda saat

membelok. Pada komponen differential terdapat komponen thrust washer yang

berfungsi menjaga keausan antara komponen yang saling bergerak satu dengan

yang lainnya. Maka jika komponen thrust washer tidak berfungsi secara optimal

dapat menyebabkan kerusakan pada dua komponen yang saling bergerak dan

kemungkinan terburuk dapat menyebabkan kerusakan pada komponen

differential lainnya.

Penelitian sebelumnya Anhar W membahas tentang pengaruh temperatur

annealing terhadap kekerasan dan struktur mikro komponen thrust washer

differential. Penelitian tersebut bertujuan meningkatan kualitas dan mengetahui

sifat kekerasan material thrust washer differential. Proses annealing yang

dilakukan menggunakan variasi temperatur sebesar 825 °C, 875 °C, 925 °C, dan

975 °C. Penelitian tersebut berhasil menurunkan kekerasan pada raw material[1].

Terdapat treatment lain yang bertujuan untuk memperbaiki sifat material

khususnya dipermukaan. Salah satu proses untuk memperbaiki sifat permukaan

(surface treatment) adalah menggunakan plasma nitridasi atau bisa juga

menggunakan plasma nitridasi dengan metode plasma chemeical vapor

deposition (CVD).

Plasma nitridasi adalah suatu proses pengerasan permukaan dengan

menambahkan unsur nitrogen pada permukaan benda kerja. Proses nitridasi

dilakukan dengan metode plasma chemical vapor deposition (CVD).

2

Post-treatment adalah proses perlakuan permukaan setelah material terlapisi

kemudian dipadatkan/ditembakkan atom-atom dari gas mulia. Post-treatment

sama dengan proses shot peening yang bertujuan untuk meningkatkan kekuatan

kelelahan, menghilangkan tegangan tarik yang berkontribusi terhadap tegangan

korosi, membentuk dan meluruskan bagian-bagian logam dan pengujian adhesi

plat pada baja[2]. Angka kekerasan mempengaruhi ketahanan aus permukaan

benda uji, sehingga peningkatan angka kekerasan akan menurunkan keausan

spesifik[3].

Berdasarkan penelitian sebelumnya tentang post-treatment terhadap lapisan

diamond like carbon (DLC) menunjukan bahwa proses post-treatment dapat

meningkatkan kekerasan lapisan. Proses ini sangat cocok untuk komponen thrust

washer differential karena akan menghasilkan sifat keras,tahan aus, dan

internal stress rendah. Penulis akan menganalisa nilai laju keausan pada material,

kemudian akan dikomparasi atau dibandingkan dengan komponen sebelum

dilakukan plasma nitridas.

1.2 Rumusan Masalah

Bedasarkan ulasan latar belakang agar penelitian dapat terarah sesuai

rencana dan sasaran yang dikehendaki, maka rumusa masalah dalam penelitian

ini adalah:

1. Bagaimana nilai laju keausan dari thrust washer differential sebelum dan

sesudah dilakukan pelapisan post-treatment plasma nitridasi?

2. Bagaimana proses post-treatment dapat mempengaruhi laju keausan lapisan

plasma nitridasi pada thrust washer diffrensial?

1.3 Batasan Masalah

Untuk mencegahnya tidak melebarnya masalah dari pembahasan utama.

Maka perlu dilakukan proses pembatasan masalah yang dibatasi pada hal-hal

sebagai berikut:

1. Material yang digunakan untuk dilapisi adalah thrust washer diffrensial.

2. Metode pelapisan menggunakan metode post-treatment plasma nitridasi.

3

3. Tekanan yang diberikan saat melakukan proses nitridasi sebesar 1,6

mbar,dan 1,8 mbar.

4. Waktu pelapisan nitridasi adalah 4 jam, dengan suhu 400 ℃.

5. Tekanan yang diberikan saat melakukan proses post-treatment sebesar 1

mbar dengan suhu 400 ℃.

6. Waktu yang diberikan saat melakukan post-treatment bervariasi sebanyak 10,

20, 30, 40 dan 50 menit.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah:

1. Mengetahui perbandingan nilai laju keausan pada matrial sebelum pelapisan

dan sesudah pelapisan post-treatment plasma nitridasi.

2. Mengetahui pengaruh proses post-treatment terhadap laju keausan lapisan

plasma nitridasi pada thrust washer differential.

1.5 Manfaat Penelitian

Bedasarkan tujuan penelitian tugas akhir maka diharapkan memberikan

manfaat antara lain:

1. Menambah ilmu pengetahuan dan mengetahui tentang meningkatkan

kualitas komponen trust washer differential.

2. Dapat mengetahui perbedaan laju keausan sebelum dan sesudah dilakukan

post-tratment plasma nitridasi.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembaca dalam memahami isi proposal tugas akhir

ini, maka penulis menyusun proposal tugas akhir ini menjadi 3 (Tiga) bab.

Berikut adalah penjelasan mengenai isi bab-bab yang ada pada proposal tugas

akhir ini.

A. BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini berisi pendahuluan yang mencakup tentang latar belakang,

rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan

sistematika penulisan.

4

B. BAB II LANDASAN TEORI Dan TINJUAN PUSTAKA

Pada bab ini berisi tentang tinjauan pustaka dan teori yang mendukung

penelitian tugas akhir.

C. BAB III METODE PENELITIAN

Pada bab ini berisi tentang jenis penelitian, waktu penelitian, prosedur

penelitian dan diagram.

D. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Di dalam bab ini diuraikan deskripsi objek penelitian analisis data dan

pembahasan hasil penelitian.

E. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Di dalam bab ini disajikan kesimpulan berdasarkan hasil analisa yang

merupakan jawaban dari perumusan masalah yang ada dan saran yang dapat

digunakan kedepannya.

F. DAFTAR PUSTAKA

G. LAMPIRAN

5

BAB IITINJUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjuan Pustaka

Anhar W dkk melakukan penelitian tentang pengaruh temperatur annealing

terhadap kekerasan dan struktur mikro komponen thrust washer differential.

Tujuan dari penelitian ini adalah menurunkan tingkat kekerasan permukaan thrust

washer differential sehingga menekan angka kemungkinan thrust washer

differential mengalami patahan (patah getas). Bahan yang digunakan dalam

penelitian ini adalah komponen thrust washer differential yang digunakan pada

unit dump truck-machine model CWB6BLLDN2. Proses annealing yang

dilakukan menggunakan variasi temperatur sebesar 825 °C, 875 °C, 925 °C, dan

975 °C dan kemudian di uji kekerasan menggunakan pengujian kekerasan metode

vickers. Besar beban indentasi adalah 200 gf dengan waktu indentasi selama 5

detik, kekerasan permukaan nontreatment sebesar 374 HVN turun menjadi 228,1

HVN. Proses annealing terhadap komponen thrust washer differential mampu

menurunkan kekerasan permukaan, kekerasan permukaan menurun seiring

dengan penambahan waktu annealing. Penurunan kekerasan permukaan

komponen thrust washer differential akan meningkatkan ketangguhan. Perubahan

karakteristik permukaan tersebut tidak hanya menyebabkan komponen tahan

gesekan tetapi juga tahan terhadap impack load[1].

Anhar W dkk, melakukan penelitian tentang pengaruh post-treatment

(perlakuan setelah) proses plasma chemical vapor deposition (CVD) terhadap

sifat kekerasan permukaan baja AISI 410. Gas yang digunakan dalam

post-treatment adalah gas Ar, N2, dan H2. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk

mengetahui pengaruh post-treatment terhadap sifat kekerasan permukaan baja

AISI 410. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja AISI 410.

Perbandingan untuk campuran gas Ar dengan gas CH4 adalah 90% Ar dan 10%

CH4, sedangkan perbandingan untuk campuran gas He dengan gas CH4 adalah

76% He dan 24% CH4 Parameter pendeposisian lapisan yakni tekanan 1,6 mbar,

temperatur 300 °C, dan waktu pendeposisian selama 4 jam. Dalam proses

6

post-treatment bahan yang digunakan adalah gas argon. Parameter

post-treatment menggunakan tekanan 1 mbar, temperatur 300 °C, dan variasi

waktu pendeposisian yaitu 10 menit, 20 menit, dan 30 menit. Dari hasil

pengujian tersebut didapatkan penambahan waktu post-treatment menggunakan

parameter tekanan 1 mbar, dan temperatur 300 °C menyebabkan meningkatnya

kekerasan permukaan lapisan pada baja AISI 410[4].

Suprapto dkk, melakukan penelitian tentang proses analisa permukaan

material alumunium paduan (AlSiCu) hasil nitridasi ion. Tujuan utama dari

proses nitridasi ion matrial logam berbasis bukan fero yaitu AlSiCu untuk

meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, uji struktur mikro dan komposisi serta

analisa hasil nitridasi. Bahan yang dinitridasi adalah cuplikan alumunium paduan

AlSiCu yang mempunyai ukuran 10 mm × 20 mm × 2 mm, proses nitridasi di

lakukan dengan berbagai variasi waktu, tekanan dan suhu. Variasi waktu yaitu 2

jam, 3 jam, 4 jam dan 5 jam. Sedangkan variasi tekanan yaitu 0,8 mbar, 1 mbar,

1,2 mbar dan 1,4 mbar. Untuk variasi suhu dilakukan pada suhu 125 ℃, 150 ℃

dan 175 ℃, Uji kekerasan menggunakan Micro Hardness Tester

MATSUZAWA tipe MMT-X7. Dari hasil pengujian tersebut terlihat bahwa

makin lama waktu proses nitridasi berlangsung kekerasanya meningkat dan

mencapai puncaknyapada waktu nitridasi 3 jam[5].

Lely Susita RM dkk, melakukan penelitian tentang pengaruh dosis ion

nitrogen pada ketahanan korosi, struktur mikro dan struktur fase biomaterial

stainless stell 316L. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memperbaiki

sifat-sifat permukaan biomaterial stainless steel austenitik 316L dengan teknik

implantasi ion nitrogen dan nitridasi ion. Bahan yang digunakan dalam proses

implantasi ion nitrogen adalah biomaterial berbasis besi, yaitu stainless steel

austenitik 316L dengan kemurnian (% berat): Fe-69%, Cr-18%, Ni-10%, Mo-3%;

gas nitrogen. Pada penelitian ini dilakukan implantasi ion nitrogen dengan

variasi dosis ion 2,0 × 1016 ion/cm2, 5,0 ×1016 ion/cm2, 1,0 × 1017 ion/cm2 dan 2,0

× 1017 ion/cm2, dan pada energi ion nitrogen 60 keV. Selanjutnya dari implantasi

ion nitrogen yang menghasilkan ketahanan korosi optimum, cuplikan dinitridasi

ion pada suhu nitridasi 350 ºC dan waktu nitridasi ion selama 4 jam. Dari hasil

pengujian tersebut diperoleh peningkatan ketahanan korosi hingga faktor 2,1

7

yang disebabkan oleh terbentuknya fase -Fe2N dan -Fe3N yang mempunyai

sifat ketahanan korosi sangat baik[6].

Aris Widyo Nugroho dkk, melakukan penelitian untuk mengetahui efek

plasma nitricarburized pada sifat mekanik dan sifat korosi stainless stel 304.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari efek nitricarburized pada

permukaan steinless stel 304. Bahan yang digunakan dalam proses ini adalah

steinless stel 304 dengan metode microindentation. Dari hasil pengujian tersebut

didapatka hasil bahwa plasama nitricarburized pada stainless stel 304

ditemperature 500 ℃ meningkatkan nilai-nilai kekerasan dan laju keausan[7].

Libor Trško, melakukan penelitian tentang the effect of different shot

peening intensities on fatigue life of AW 7075 aluminium alloy. Tujuan dari

penelitian ini adalah untuk meningkatkan umur kelelahan AW 7075 aluminium

alloy di wilayah high and ultra-high cycle. Bahan yang digunakan dalam

penelitian ini adalah material yang di gunakan pesawat terbang AW 7075

aluminium alloy dengan komposisi kimia dan sifat mekanik yang normal.

Matrial dilakukan dengan shot peening dengan variasi type shot pening. SP1

dengan type shot CEZ 100 menghasilkan almen intensity 8,3N dan kekerasan

sebesar 2.614 μm. SP2 dengan type shot S110 menghasilkan almen intensity 6,9

A dan kekerasan sebesar 3,849 μm[8].

Bedasarkan tinjuan pustaka penulis tertarik untuk membahas dan

melakukan penelitian tentang pengaruh waktu post-treatment lapisan nitridasi

terhadap laju keausan pada permukaan thrust washer differential. Tujuan dari

penelitian ini untuk menganalisa nilai laju keausan pada permukaan thrust

washer sebelum dan sesudah proses nitridasi, serta mampu mengetahui proses

post-treatment terhadap pengaruh karakteristik lapisan plasama nitridasi pada

thrust washer diffrensial. Proses pelapisan plasma nitridasi menggunakan gar

nitrogen dan argon, serta proses pelapisan post-treatment menggunakan gas

argon. Setelah dilakukan proses pelapisan post-treatment plasma nitridasi, thrust

washer akan dilakukan pengujian keausan menggunakan alat Ogoshi high speed

universal wear testing machine type OAT-U untuk mengetahui laju keausan

benda uji.

8

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Differential

Differential merupakan salah satu komponen power train yang berfungsi

untuk meneruskan tenaga putaran transmisi melalui propeller shaft yang

selanjutnya akan membuat penyaluran tenaga lebih halus ke final drive atau

roda-roda penggerak dan membuat kecepatan roda kiri dan kanan berbeda saat

membelok. Differensial terdiri atas sususnan roda-roda gigi yang berbentuk

kerucut (bevevl drive pinion) seperti pada Gambar 2.1. Saat kendaraan berjalan

belok atau pada jalan yang buruk akan terjadi jarak tempuh yang beda anatara

roda kanan dan kiri. Jika kedua roda berputar pada kecepatan sama, roda dengan

jarak tempuh lebih pendek akan slip. Tujuan differential ini akan secara otomatis

membuat kecepatan roda berbeda antara roda kiri dan roda kanan sehingga

perputaran menjadi halus. Differential akan mengurangi keausan ban dan

kerusakan shaft differential.

Differential terbagi menjadi 2 bagian utama yaitu final gear dan differential

gear. Final gear terdiri dari drive pinion/pinion shaft dan ring gear/bevel gear,

dan berfungsi untuk memperbesar momen dan mengubah arah putaran sebesar

90°. Sedangkan differential gear terdiri dari side gear, dan berfungsi untuk

membedakan kecepatan putaran roda kiri dan kanan saat membelok[9].

Gambar 2.1 Differensial

Sumber: Nugroho, (2005)[9]

9

2.2.2 Thrust Washer

Thrust Washer merupakan salah satu komponen yang berfungsi menjaga

keausan antara dua komponen utama differential yang saling bergerak satu

dengan yang lainnya, sehingga pada komponen ini sangat dianjurkan untuk

memiliki karakteristik yang kuat, seperti yang di tunjukkan pada Gambar 2.2[9].

Gambar 2.2 Thrust Washer

Sumber: Huda, (2017)[9]

2.2.3 Data Matrial Thrust Washer Differential

Komponen thrust washer differential termasuk kedalam baja paduan rendah

(low alloy steel). baja ini memiliki sifat tensile strength yang tinggi, tahan

terhadap abrasi, mudah dibentuk, tahan terhadap korosi, ulet, sifat mampu mesin

yang baik dan sifat mampu las yang tinggi. Baja ini memiliki kadar karbon

rendah sehingga relatif lunak dan liat, sehingga mudah dalam pembentukan dan

pengelasa. Untuk mendapatkan sifat - sifat diatas maka baja diproses secara

khusus dengan menambahkan unsur - unsur paduan seperti tembaga (Cu), nikel

(Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), vanadium (Va) dan columbium, dengan

jumlah total tidak lebih dari 5%. Struktur yang dimiliki oleh baja sangat

ditentukan oleh kandungan karbonnya. Pada baja karbon rendah, struktur

didominasi oleh ferit dan diikuti oleh sedikit perlit. Komponen thrust washer

differential termasuk spesifikasi The American Iron and Steel Institute (AISI)

type 5120. Angka lima dalam type menunjukan bahwa matrial thrust washer

10

merupakan baja paduan chromium steel, angka satu menunjukan bahwa matrial

thrust washer merupakan baja paduan rendah dengan komposisi chromium (Cr)

sebesar 0,80% - 1,50% dan ditambahkan dengan sulfur (S) sebesar 0% - 0,04%,

sedangkan angka 20 menunjukan matrial thrust washer masuk dalam golongan

low carbon steel dengan kandungan carbon (C) sebesar 0,20%.

2.2.4 Surface Treatment

Surface treatment adalah suatu perlakuan untuk menghasilkan terbentuknya

kulit lapisan pada permukaan matrial, dimana lapisan tersebut memiliki

sifat-sifat lebih baik dibandingkan dengan bagian dalam pada matrial. Perlakuan

permukaan ini bertujuan untuk meningkatkan sifat permukaan matrial[10].

2.2.5 Difusi

Banyak reaksi dan proses yang penting dalam perawatan material yang

bergantung pada transfer massa benda padat yang spesifik (solid specific), cairan

(liquid), atau dari gas. Transfer massa ini harus dicapai dengan difusi, sebuah

fenomena transportasi material dengan gerakan atom. Fenomena difusi ini dapat

didemonstrasikan dengan menggunakan sebuah diffusion couple, yang mana

bergabungnya dua unsur logam yang berbeda menjadi satu. Fenomena tersebut

akan diilustrasikan oleh dua unsur berbeda yaitu Cu dan Ni, seperti yang

ditunjukan pada Gambar 2.3. Pada titik pertemuan antara Cu dan Ni ada

sebagian unsur yang saling berpindah tempat, seperti yang ditunjukan dan

Gambar 2.4. Sebagian unsur Ni ada yang berpindah ke wilayah Cu begitupun

sebaliknya, inilah yang disebut fenomena difusi[11].

11

Keterangan:

a) Pasangan difusi antara Cu dan Ni sebelum temperatur tinggi pada heat

treatment.

b) Representasi skematik letak atom dalam pasangan difusi Cu (lingkaran

merah) dan Ni (lingkaran abu-abu).

c) Konsentrasi dari Cu dan Ni menyebrang ke seluruh pasangan difusi.

Gambar 2.3 Fenomena Difusi Sebelum Temperatur Tinggi

Sumber: Callister, (2001)[11]

12

Keterangan:

a) Pasangan difusi Cu dan Ni setelah temperatur tinggi pada heat treatment,

menunjukkan zona paduan difusi.

b) Representasi skematik letak atom dalam pasangan difusi Cu (lingkaran

merah) dan Ni (lingkaran abu-abu).

c) Konsentrasi dari Cu dan Ni menyebrang ke seluruh pasangan difusi.

Gambar 2.4 Fenomena Difusi Setelah Temperatur Tinggi

Sumber: Callister, (2001)[11]

Dilihat dari prespektif atom, difusi hanya perpindahan bertahap atom dari

bagian satu kebagian lainnya. Faktanya, atom yang ada pada material padat

bergerak konstan dan berubah posisi dengan sangat cepat. Agar atom melakukan

gerakan seperti itu, maka ada dua kondisi yang harus dipenuhi:

a) Harus ada lokasi yang kosong yang berdekatan.

b) Atom harus memiliki energi yang cukup untuk memutuskan ikatan dengan

atom lainnya dan kemudian menyebabkan beberapa distorsi kisi saat

melakukan perpindahan. Energi tersebut bersifat vibrasional.

13

Pada suhu tertentu beberapa fraksi kecil dari jumlah total atom mampu

melakukan gerakan difusi, berdasarkan besarnya energi vibrasi mereka. Fraksi

ini akan meningkat seiring bertambahnya suhu[11].

2.2.6 Shot-Peening

Shot peening adalah metode kerja dingin dimana tegangan tekan diinduksi

pada lapisan permukaan yang terbuka dari bagian logam oleh pelapisan aliran

tembakan, diarahkan pada permukaan logam dengan kecepatan tinggi di bawah

kondisi yang terkendali. Tujuan shot peening sendiri adalah untuk meningkatkan

kekuatan kelelahan. Proses ini memiliki aplikasi lain yang bermanfaat, seperti

menghilangkan tegangan tarik yang berkontribusi terhadap tegangan korosi,

membentuk dan melurusakan bagian-bagian logam, dan pengujian adhesi plat

pada baja[2].

2.2.7 Nitridasi

Proses nitridasi merupakan salah satu proses perlakuan panas kimia (thermo

chemical treatment) yang bertujuan untuk meningkatkan kekerasan pada

permukaan. Pengerasan permukaan tersebut dilakukan dengan jalan mendifusikan

atom nitrogen ke permukaan baja yang berada dalam fasa ferrit pada temperatur

500-590 ˚C. Pada temperatur ini tidak terjadi perubahan fasa selama pendinginan,

sehingga dapat menghindari terjadinya distorsi dan memberikan kontrol dimensi

yang lebih baik. Reaksi antara nitrogen dan besi menyebabkan pembentukan

nitrida pada permukaan sehingga mengakibatkan kekerasan pada permukaan

meningkat. Nitridasi bertujuan untuk:

Memperoleh kekerasan yang tinggi pada permukaan saja.

Meningkatkan ketahanan aus.

Meningkatkan fatigue life[12].

2.2.8 Plasma Nitridasi

Plasma nitridasi adalah suatu proses pengerasan permukaan dengan

menambahkan unsur nitrogen pada permukaan benda kerja (biasanya baja).

Proses nitridasi dilakukan dengan metode plasma chemeical vapor deposition

14

(CVD). Metode ini mampu mendeposisikan lapisan pada tempratur yang rendah

sehingga kemungkinan stress pada material akibat pemuaian dapat dikurangi[13].

2.2.9 Plasma Chemical Vapor Deposition (CVD)

Plasma chemeical vapor deposition CVD merupakan proses CVD yang

dibantu/ditingkatkan dengan bantuan plasma untuk dapat mendeposisikan

lapisan. Pendeposisian lapisan menggunakan plasma CVD memberikan

keuntungan yaitu proses pendeposisian dapat dilakukan pada temperatur rendah

daripada CVD thermal. Plasma CVD menggunakan reaksi suhu antara 300 ˚C

hingga 700 ˚C. Dalam proses CVD plasma, stress yang diakibatkan pemuaian

panas berkurang dan substrat dari tempratur yang sensitive lebih siap untuk

dilapisi. Proses plasma CVD menggunakan gas hidrokarbon (seperti metana,

nitrogen, benzana, dan lain-lain) yang diuraikan dalam ruang vakum menjadi ion

hidrogen dan karbon sehingga menubruk permukaan substrat karena adanya

pemberian tenaga. Sumber tenaga yang digunakan dalam proses plasma CVD

dapat berupa arus bolak-balik (dengan penggunaan radio frekuensi), atau arus

searah[11].

2.2.10 Abrasion Testing With Revolving Disc

Keausan adalah hilangnya sejumlah lapisan permukaan material karena

adanya gesekan antara permukaan padatan dengan benda lain akibat interaksi

mekanis. Pengujian keausan dapat dilakukan dengan berbagai macam metode

dan teknik, yang semuanya bertujuan untuk mensimulasikan kondisi keausan

aktual. Salah satunya adalah dengan metode ogoshi dimana benda uji

memperoleh beban gesek dari disk yang berputar (revolving disk). Pembebanan

gesek ini akan menghasilkan kontak antara permukaan yang berulang-ulang

yang pada akhirnya akan mengambil sebagian material pada permukaan benda

uji. Besarnya jejak permukaan dari material tergesek itulah yang dijadikan dasar

penentuan tingkat keausan pada material. Semakin besar dan dalam jejak

keausan maka semakin tinggi volume material yang terlepas dari benda uji.

Gambar 2.5 menunjukan ilustrasi skematis dari kontak permukaan antara

revolving disc dan benda uji.

15

Keterangan:

W = Volume matrial yang terabrasi.

P = Beban.

r = Jari-jari revolving disc.

h = Kedalaman bekan injakan.

b = Lebar bekas injakan.

B = Tebal revolving disc.

V = Kecepatan putaran.

Gambar 2.5 Ilustrasi Uji Keausan Metode Ogoshi

Sumber: Www.WordPress.com[14]

Rumus yang digunakan dalam metode ini seperti Persamaan (2.1).

]15[3

)1.2..(................................................................................12.rbBW

Keterangan:

W = Volume matrial yang terabrasi(mm3).

B = Tebal revolving disc (mm).

r = Jari-jari disc (mm).

b = Lebar celah matrial yang terabrasi (mm).

16

Keausan dapat juga di ungkapkan dengan keausan spesifik, Keausan

spesifik dihitung berdasarkan lebar keausan benda uji yang termakan oleh

pengausan yang berputar. Keausan spesifik seperti Persamaan (2.2) (WS dalam

kgmm3 ) dinyatakan dengan:

]15[

.

3

)2.2.......(..................................................................................8.

OOS lPr

bBW

Keterangan:

WS = Keausan spesifk ( kgmm3 ).

B = Lebar disk (piringan) pengaus (mm).

b = Lebar keausan pada benda uji (mm).

r = Radius piringan pengaus (mm).

PO = Beban tekan pada saat pengausan (kg).

Lo = Jarak tempuh dari proses pengausan (mm).

17

BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian

Jenis penelitian dalam tugas akhir ini adalah experiment yang bertujuan

untuk meningkatkan kualitas material pada komponen thrush washer.

3.2 Tempat PenelitianDan Waktu Penelitian

Penelitian ini di lakukan di Workshop Teknik Mesin Politeknik Negeri

Balikpapan dan Laboraturium uji bahan BATAN (Badan Tenaga Nuklir

Nasional) Yogyakarta. Waktu penelitian dimulai dari 26 Februari sampai 9 Juni

2018.

3.3 Persiapan Benda Uji

Penelitian ini membutuhkan alat dan bahan serta sempel uji thrust washer

differential, adapun hal-hal yang dibutuhkan antara lain:

3.3.1 Alat dan Bahan

Persiapan alat dan bahan yang dibutuhkan sebelum melakukan proses

penelitian thrust washer differential antara lain:

Thrust washer differential

Mesin uji laju keausan ogohi untuk mengetahui nilai laju keausan material.

Mesin plasma nitridasi untuk melapisi specimen dengan gas karbon.

Mesin gerinda potong untuk memotong material.

Mesin potong frais/milling untuk membagi beberapa bagian material setelah

dipotong dengan mesin Gerinda.

Mesin pemoles (polisher) digunakan agar memperoleh permukaan spesimen

yang rata.

Amplas 180, 400, 600, 800, 1000, 1500 hingga 2000.

Majun, Kapas, pelumas dan tisu.

Alcohol 95% untuk membersihkan bagian permukaan.

18

Autosol digunakan pada saat penyelesaian dengan kain velvet.

Kain velvet (kain beludru) untuk mengkilapkan permukaan spesimen.

Larutan resin dan katalis digunakan untuk membuat holder agar

mempermudah proses pengamplasan dan pemolesan.

3.3.2 Proses Pekerjaan

Proses pekerjaan penelitian thrust washer diffetential, dilakukan dalam

beberapa proses antara lain:

A. Proses Pemotongan Benda Uji

Benda uji (Thrust washer) yang akan dilakukan pengujian, terlebih dahulu

dilakukan proses pemotongan agar mempermudah saat melakukan proses

pengujian. Pemotongan benda uji menggunakan mesin gerinda potong dan

pembagian benda uji setelah dipotong menggunakan mesin potong frais/milling.

B. Proses Pembuatan Holder Pada Benda Uji

Benda uji yang akan dilakukan proses pemolesan, terlebih dahulu

dibersihkan dan dibuatkan holder agar mempermudah saat melakukan proses

pemolesan. Pembuatan holder benda uji menggunakan bahan katalis dan resin

dengan perbandingan 1:30. Setelah campuran katalis dan resin tercampur

didalam cetakan, tunggu dalam sehari sampai campuran resin dan katalis

mengeras seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Hasil Setelah Dilakukan Proses Holder

19

C. Proses Pemolesan Benda Uji

Benda yang akan diuji dilakukan pemolesan menggunakan amplas dengan

urutan kekasaran amplas 180, 400, 600, 800, 1000, 1500 hingga 2000, proses

pemolesan benda uji dapat dilihat pada Gambar 3.2. Langkah finishing dilakukan

pemolesan menggunakan kain beludru (velvet) dengan pasta metal polish dan

alkohol 96%. Benda uji yang telah dipoles dibungkus dengan kertas tissue,

selanjutnya disimpan di dalam plastik klip dengan ditambahkan silica gel. Alat

yang digunakan pada saat melakukan proses pemolesan ditunjukan pada Gambar

3.3.

Gambar 3.2 Proses Pemolesan

Gambar 3.3 Mesin Poles

20

D. Proses Pelapisan Plasma Nitridasi Pada Benda Uji

Benda uji yang akan dilakukan pelapisan plasma nitridasi terlebih dahulu

dibersihkan menggunakan ultrasonic cleaner milik PSTA-BATAN Yogyakarta.

Media larutan menggunakan larutan alkohol 96% dan pembersihan dilakukan

selama 15 menit. Pelapisan pelasama nitridasi pada benda uji thrust washer

menggunakan alat plasma nitridasi milik PSTA-BATAN Yogyakarta. Skema

alat plasma nitridasi ditunjukan pada Gambar 3.4. Bahan pelapis menggunakan

campuran gas argon dan gas nitrogen. Proses pelapisan plasma nitridasi

dilakukan dengan parameter sepe rti yang ditunjukkan di dalam Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Parameter Proses Pelapisan Plasma Nitridasi

No Tekanan Suhu Waktu

1. 1,6 mbar 400 ℃ 4 Jam

2. 1,8 mbar 400 ℃ 4 Jam

Gambar 3.4 Peralatan Nitridasi Plasma BATAN

Sumber: Bandriyana, (2017)[16]

E. Proses Pelapisan Post-Treatment Pada Benda Uji

Setelah lapisan plasma nitridasi tadi terbentuk pada permukaan kemudian

dilanjutkan dengan proses post-treatment menggunakan gas mulia yaitu argon.

Gas tersebut dialirkan kedalam tabung lucutan (kondisi vakum), dimana material

yang akan dikeraskan diletakkan pada elektroda bawah (katoda) dalam tabung

21

tersebut. Karena adanya beda potensial yang terpasang diantara 2 elektroda,

maka gas mulia akan terionisasi. Ion-ion tersebut karena adanya pengaruh

medan listrik akan menumbuk permukaan material tersebut, kemudian

memadatkan lapisan karbon yang telah terbentuk sebelumnya, sehingga

menghasilkan kekerasan permukaan material yang lebih baik. Proses

post-treatment dilakukan dengan parameter seperti yang ditunjukkan di dalam

Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Parameter Proses Post-Treatment

No Tekanan Suhu Waktu

1. 1 mbar 400 ℃ 10 menit

2. 1 mbar 400 ℃ 20 menit

3 1 mbar 400 ℃ 30 menit

4 1 mbar 400 ℃ 40 menit

5 1 mbar 400 ℃ 50 menit

F. Proses Pembuatan Holder Laju Keausan Pada Benda Kerja.

Benda uji yang akan dilakukan proses uji keausan, terlebih dahulu

dibersihkan dan dibuatkan holder agar mempermudah saat melakukan proses uji

laju keasauan. Pembuatan holder benda uji menggunakan bahan katalis dan resin

dengan perbandingan 1:30. Setelah campuran katalis dan resin tercampur didalam

cetakan, tunggu dalam sehari sampai campuran resin dan katalis mengeras seperti

yang ditunjukan pada Gambar 3.5.

22

Gambar 3.5 Hasil Setelah Dilakukan Proses Holder

3.4 Proses Uji Keausan Pada Benda Uji

Benda uji yang sudah dilapisi plasma nitridasi akan masuk ke proses

keausan, untuk melihat laju keausan matrial setelah dilakukan prose pelapisan

plasma nitridasi. Alat yang digunakan pada proses ini yaitu ogoshi high speed

universal wear testing machine type OAT-U yang ditunjukan pada Gambar 3.6.

Fungsi ogoshi high speed universal wear testing machine type OAT-U adalah

untuk menentukan laju keausan suatu material dimana benda uji memperoleh

beban gesek dari disk yang berputar (revolving disc). Pembebanan ini akan

menghasilkan kontak yang pada akhirnya akan mengambil sebagian material

pada benda uji. Besarnya jejak permukaan dari material yang tergesek itulah

yang dijadikan dasar penentuan tingkat keausan pada material.

Gambar 3.6 Ogoshi High Speed Universal Wear Testing Machine Type OAT-U

Sumber: Www.Digilib.unila.ac.id[17]

23

3.5 Metodologi Penelitian

Diagram alir metode penelitian dapat ditunjukkan dalam Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Flow Chart Penelitian

24

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Laju Keausan Lapisan Plasma Nitridasi

Hasil dari pengujian laju keausan untuk tekanan pelapisan 1,6 mbar adalah

sebesar 22 × 10-5 ,.3 mkgmm sedangkan untuk tekanan pelapisan 1,8 mbar nilai

laju keausannya sebesar 26 × 10-5 ..3 mkgmm Perbedaan tekanan pelapisan

berpengaruh terhadap nilai keausan spesifiknya, dari hasil pengujian nilai

keausan spesifik untuk tekanan 1,8 mbar lebih besar di bandingkan dengan

tekanan pelapisan 1,6 mbar. Perbedaan ini disebabkan karena pada tekanan 1,8

mbar gas nitrogen yang terdifusi lebih banyak dibandingkan pada tekanan 1,6

mbar, sehingga untuk tekanan 1,8 mbar tegangan antar partikelnya masih tinggi.

Pada temperatur konstan terdapat hukum gas ideal seperti pada persamaan (4.1).

vmP × R × T.……………............................................................………(4.1)[18]

Dimana P adalah tekanan dalam bentuk satuan (Pa) kemudian V adalah

volume dalam (m3) dan M adalah massa dalam bentuk (kg). Dari 3 variabel ini

kita sudah bisa membuktikan jika tekanan tinggi maka massa yang dibutuhkan

jumlahnya banyak, dalam kata lain tekanan berbanding lurus dangan massa.

Persamaan ini terbukti bahwa untuk tekanan pelapisan 1,8 mbar difusi atom

nitrogen lebih banyak dibandingkan dengan tekanan pelapisan 1,6 mbar.

4.2 Pengujian Laju Keausan Post-Treatment Terhadap Lapisan Nitridasi

Material yang telah dilakukan pelapisan plasma nitridasi selanjutnya diberi

perlakuan post-treatment dengan parameter yang telah diatur pada metodologi

penelitian. Hasil pengujian keausan spesifik lapisan material setelah dilakukan

proses post-treatment bisa dilihat pada Gambar 4.1 bagian menit ke 10 sampai 50,

gambar tersebut adalah grafik hasil pengujian keausan spesifik terhadap waktu

post-treatment. Dari grafik Gambar 4.1 menunjukan bahwa dari 2 parameter

tekanan pelapisan yang berbeda menghasilkan perbedaan nilai keausan spesifik

yang signifikan.

25

Pengujian keausan spesifik untuk tekanan pelapisan 1,6 mbar pada menit ke

10 sebesar 38 ×10-5 ,.3 mkgmm bisa dilihat grafik pada Gambar 4.1 menunjukan

nilai keausan spesifik meningkat dari peroses pelapisan nitridasi. Peningkatan

dimenit pertama post-treatment pada tekanan pelapisan 1,6 mbar disebabkan

karena atom nitrogen yang terdifusi ke benda uji kurang sempurna. Setelah menit

ke 10 nilai keausan spesifik terus menurun sampai menit ke 40 dan mencapai titik

minimum pada menit 40 dengan nilai keausan spesifik 2,5 × 10-5 ..3 mkgmm .

Gambar 4.1 Grafik Nilai Keausan Spesifik Terhadap Waktu Post-treatment

Penurunan nilai keausan spesifik pada proses post-tratment disebabkan

karena atom argon yang menumbuk dan memadatkan lapisan plasma nitridasi

pada benda uji, pada proses ini atom argon tidak menyatu dengan benda uji

karena gas argon adalah gas yang bersifat mulia. ilustrasi penumbukan pada

proses pelapisan plasma nitridasi bisa dilihat pada Gambar 4.2. Efek tubrukan

diilustrasikan seperti pada proses shot peening. Shot peening adalah proses

menembakan permukaan benda uji dengan bola baja berukuran kecil dengan

tekanan tertentu. Shot peening bertujuan untuk menghilangkan tegangan tarik

yang berkontribusi terhadap tegangan korosi, membentuk dan melurusakan

bagian-bagian logam, dan pengujian adhesi plat pada baja[2]. Sedangkan dalam

26

post-treatment atom argon yang menjadi media shot peening. Efek dari proses ini

menghasilkan indentasi kecil atau lesung pada permukaan benda uji, sehingga

nilai kerapatan atomnya menjadi tinggi. Proses ini terjadi akibat adanya

perpindahan elektron dari anoda ke katoda dengan benda uji berada diposisi

katoda. Proses perpindahan elektron menyebabkan fenomena ionisasi, energi

yang dihasilkan dari ionisasi membantu memberi tekanan pada proses

penumbukan. Proses post-treatment berpengaruh terhadap nilai kekerasan pada

lapisan plasma nitridasi thrust washer differential

.

Gambar 4.2. Ilustrasi Penumbukan Pada Proses Post-treatment

Peningkatan nilai keausan spesifik untuk tekanan 1,6 mbar pada menit ke 50

disebabkan karena permukaan benda kerja mengalami proses rekristalisasi, faktor

utamanya adalah tempratur post-treatment yang konstan namun waktu terus

bertambah. Pada Gambar 4.3 terdapat hubungan waktu dengan temperature yang

27

akan menyebabkan fasa rekristalisai, dimana jika temperatur tinggi maka waktu

yang dibutuhkan untuk rekristalisasi pendek dan begitupun sebaliknya jika

tempratur rendah maka waktu yang dibutuhkan untuk rekristalisasi lama.

Gambar 4.3 Rekristalisasi

Sumber: Handbook, (1994)[19]

Pengujian keausan spesifik untuk parameter tekanan pelapisan 1,8 mbar

memiliki alur nilai keausan spesifik yang berbeda, untuk tekanan pelapisan ini

proses post-treatment terus menurunkan nilai keausan spesifik sampai mencapai

titik minimum pada menit 20 sebesar 0,8 × 10-5 ,.3 mkgmm setelah menit ke 20

nilai keausan spesifik meningkat sampai menit ke 50. Penyebab dari penurunan

dan kenaikan nilai keausan spesifik untuk tekanan pelapisan 1,8 mbar sama saja

seperti pada tekanan pelapisan 1,6 mbar.

Proses post-treatment terbukti berpengaruh terhadap nilai keausan spesifik

lapisan plasma nitridasi thrust washer differential. Pada grafik Gambar 4.1

menunjukan bahwa untuk tekanan pelapisan 1,6 mbar maupun tekanan pelapisan

1,8 mbar, ada proses kenaikan dan penuruan nilai keausan spesifik. Dari latar

belakang proses tumbukan yang terjadi karena perpindahan elektron dari anoda

ke katoda pada post-treatment, karena gas argon berukuran atom maka ini juga

mendasari untuk penelitian selanjutnya yaitu nano shot peening.

28

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian “Pengaruh Waktu Post-Treatment Lapisan

Nitridasi Terhadap Laju Keausan Pada Thrust Washer Differential” maka penulis

dapat menyimpulkan: .

1. Nilai keausan spesifik setelah pelapisan plasma nitridasi pada tekanan 1,6

mbar adalah 22 × 10-5 mkgmm .3 dan pada tekanan pelapisan 1,8 mbar

adalah 26 × 10-5 ..3 mkgmm

2. Proses post-treatment mampu mempengaruhi nilai keausan spesifik

lapisan yang disebabkan tumbukan oleh gas mulia (argon). Melalui

proses post-treatment dengan tekanan 1 mbar, nilai keausan spesifik

minimum untuk tekanan pelapisan 1,6 mbar sebesar 2,5 × 10-5

,.3 mkgmm sedangkan untuk tekanan pelapisan 1,8 mbar sebesar 0,8 ×

10-5 ..3 mkgmm

5.2 Saran

Adapun saran dari penulis dalam penelitian ini adalah

1. Perlu dilakukan pengujian SEM untuk melihat perubahan ketebalan

lapisan disetiap waktu post-tratment. Hal ini untuk membuktikan bahwa

terjadi tumbukan oleh atom-atom gas mulia dengan ditandai perubahan

ketebalan lapisan.

29

DAFTAR PUSTAKA

i

[1] Wahyu Anhar., Patria Rachmawaty., Triana Nofika Dewi., 2017,

Pengaruh Tempratur Annealing Terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro

Komponen Thrust Washer Differential, Politeknik Negeri Balikpapan,

hal 1-2.

[2] ASM Handbook, 1994, Surface Engineering, vol. 5.

[3] Shen, L.R Wang, K., Tie, J., Tong, H.H., Chen, Q.C., Tang, D.L., Fu,

R.K.Y., Chu, P.K., 2005, Modification of high-chromium cast iron alloy

by N and Ti ion implantation, Surface & Coatings Technology 196, hal

349-352.

[4] Wahyu Anhar., Nurwahidah Jamal., Suprapto., 2017, Pengaruh

Post-Treatment Plasma CVD Lapisan Diamond Like Carbon Terhadap

Kekerasan Permukaan Baja AISI 410, Politeknik Negeri Balikpapan, hal

62-63.

[5] Suprapto., BA. Tjipto Sujitno1., Taufik., Adnan Abdussalam., Dwi

Priyantoro., 2016, Analisa Permukaan Alumunium Paduan (AlSiCu)

Hasil Nitridasi Ion, Teknologi Akselerator BATAN, hal 65-73.

[6] Lely Susita R.M., Bambang Siswanto., Ilhwanul Aziz, Anjar Anggraini

H., Sudjatmoko., 2015, Pengaruh Dosis Ion Nitrogen Pada Ketahanan

Korosi, Struktur Mikro Dan Struktur Fase Biomaterial Stainless Stell

Austenitik 316L, Teknologi Akselerator BATAN, hal 48-53.

[7] Aris Widyo Nugroho., Harun Nur Rosyid., Tjipto Sujitno., 2015, Effect

Of Plasma Nitrocaburizing On The Mechanical And Corrosion

Properties Of SS 304, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, hal

125-129.

[8] Libor Trško., 2011, The Effect Of Different Shot Peening Intensities On

Fatigue Life Of AW 7075 Aluminium Alloy, University of Zilina, hal

167-172.

30

[9] Khairul Huda., 2017, Pengaruh Normalizing Terhadap Angka Kekerasan

dan Struktur Mikro Komponen Thrust Washer Differential Unit Dump

Truck Quon, Politeknik Negeri Balikpapan, hal 2-6.

[10] Ahmad Jailani., 2017, Pengaruh Post-Treatment Lapisan Metana Karbon

Terhadap Sikap Permukaan Trust Washer Differential, Politeknik Negri

Balikpapan, hal 7.

[11] William D. Callister, Jr., 2001, Fundamentals Of Materials Science And

Engineering, New York, hal 127-128.

[12] Albertus Budi Setiawan, Wiwik Purwadi., 2009, Pengaruh Temprature

Dan Waktu Proses Nitridasi Terhadap Kekerasan Permukaan FCD 700

Dengan Media Nitridasi Urea, hal-35.

[13] Alfia Hanim, Emy Mulyani, Tjipto Sudjitno., 2013, Simulasi Kurva

Paschen Pada Plasma Enhance Chemically Vapour Deposition (CVD)

Untuk Aplikasi Deposisi Diamond-Like Carbon (DLC) Coating,

Teknologi Akselerator BATAN, hal 95.

[14] Www.WordPress.com.

[15] Instruction Manual, Oghosi Hight Speed Universal Wear Testing

Machine (Type OAT-U), hal 1-12.

[16] B.Bandriyana., Tutun Nugraha., 2017, Teknologi Nitridasi Plasma Untuk

Pengerasan Permukaan Bahan Komponen Industri, Teknologi

Akselerator BATAN, hal 9.

[17] Www.Digilib.unila.ac.id.

[18] Cengel, Y.A., Boles, M.A., 1989, Thermodybamics: an engineering

approach, International Edtion, Mc Graw-Hill Book Co., Singapura.

[19] Handbook Fundamental Of Materials Science and

Engineering“Recristallization” Chapter 8, HAL 217