Karakterisasi material pegas ulir kereta api 1. Uji komposisi kimia Desain pegas ulir kereta api 1. Pembebanan pada bogi

154 4. HASIL PENELITIAN 4.1. Analisi Kegagalan pegas . Hasil pengamatan terhadap bentuk patahan pegas secara makro dapat dilihat pada Gambar 6 dibawah ini: Gambar 6. Pengamatan Makro Bentuk Patahan Pegas Ulir Luar Kereta Api Untuk mendapatkan informasi lebih dalam mengenai penyebab kegagalan pada pegas ulir luar K5, dilakukan uji Dye Penetrant penetran cair merupakan inspeksi pada cacat yang menggunakan prinsip kapilaritas pada cairan. Hasil uji dye penetrant terhadap bentuk patahan dapat dilihat pada Gambar 7 dibawah ini: Gambar 7. Hasil Uji Dye Penetrant penetran cair Dari fenomena hasil pengujian tersebut, sangat mendukung pada hasil pengamatan bentuk patahan secara makro. Dimana dari pengamatan bentuk patahan secara makro ditemukan bentuk patahan yang cenderung masuk pada patahan tipe getas. Pada umumnya untuk material pegas bentuk patahan yang terjadi adalah tipe ulet. Temuan ini menunjukkan bahwa pada material pegas ulir K5 yang memiliki kekerasan yang relatif besar dibandingkan dengan ketentuan yang disyaratkan, maka bentuk patahan yang dihasilkan adalah tipe patahan getas. Sehingga jika dikategorikan dalam bentuk kegagalan komponen, maka tipe kegagalan seperti ini sangat barbahaya sekali. 4.2. Karakterisasi material pegas ulir kereta api 4.2.1. Uji komposisi kimia Untuk mengetahui unsur penyusun material pegas ulir dan pengelompokkan jenis material maka dilakukan pengujian komposisi dengan hasilpengujian seperti Tabel 4 berikut: Tabel 4. Hasil Pengujian Komposisi Materil Pegas Ulir Kereta K5 Spesimen Unsur Paduan Fe C Si Mn Cr Unsur lain Pegas Ulir K5 96,2 0,51 0,59 0,89 0,0,92 Dibandingkan dengan material pegas standar JIS G 4801 SUP 9 0,56 0,25 0,80 0,80 SUP 9A 0,60 0,25 0,85 0,85 4.2.2. Uji kekerasan Dari uji kekerasan terhadap 3 spesimen pegas ulir luar K5 yang mengalami patah, didapatkan nilai kekerasan rata-rata seperti pada Tabel 5 berikut ini: 155 Tabel 5. Hasil Pengujian Kekerasan Pada Patahan Pegas Spesimen Rata-rata nilai kekerasan HRC Standar kekerasan baja SUP 9 HRC Patahan 1. 48,8 HRC 35 – 45 HRC Patahan 2. 54,0 HRC Patahan 3. 49,5 HRC Dari pengujian komposisi dapat diketahui bahwa material pegas yang digunakan untuk pegas ulir luar K5 merupakan material jenis Baja Pegas SUP 9 SUP 9A, DIN 5155 atau DIN 55Cr3. Sehingga secara komposisi material pegas ulir luar K5 sedah memenuhi standar. Sedangkan dari pengujian kekerasan material pegas luar K5 dapat diketahui bahwa nilai kekerasan material pegas K5 jauh lebih besar dari standar kekerasan material pegas baik SUP 9 SUP 9A, DIN 5155 atau DIN 55Cr3. 4.3. Desain pegas ulir kereta api 4.3.1. Pembebanan pada bogi Pada satu gerbong terdapat 8 pasang pegas ulir bogie, yang setiap pasangnya terdiri atas satu pegas ulir bogie dalam dan satu pegas ulir bogie luar Tabel 6. Tabel 6. Data Pegas Ulir Pada Bogie Kereta Data Pegas Ulir Pegas ulir luar Pegas ulir dalam Diameter ulir 226 mm 140 mm Diameter material 35 mm 23 mm Tinggi pegas 296 mm 296 mm Jumlah ulir 5,25 7.50 Adapun data pembebanan yang diterima oleh bogi kereta secara detai dapat digambarkan sebagai berikut, Tabel 7: Tabel 7. Data Pembebanan Bogi Kereta Jenis beban Beban Gerbong kosong 30 000 kg Penumpang 64 tempat duduk 65 kg x 64 = 4160 kg Barangbagasi 20 kg x 64 = 1280 kg Jumlah beban 35440 kg Safety factor = 1,2 42528 kg Dari Tabel 7 tersebut diatas dapat diketahui bahwa total berat yang diterima bogi atau 8 pasang pegas adalah 42.528 kg, sehingga beban W yang diterima oleh tiap pasang pegas yaitu 5322,75. Sedangkan baban untuk pegas ulir luar W1 dan beban untuk pegas ulir dalam W2 dapat diturunkan dari persamaan defleksi sebagai berikut: Perbandingan antara beban pegas ulir luar W1 dan pegas ulir dalam W2 dihasilkan persamaan sebagai berikut: 156 Dengan data beban yang diterima oleh pegas ulir luar W1= 3435,92 kg kemudian dilakukan pemilihan materila yaitu Baja SUP 9 dan dilakukan perhitungan dengan bantuan software dengan hasil seperti Gambar 8 dan 9 sebagai berikut: Gambar 8. Perhitungan Pegas Gambar 9. Simulasi Pembebanan Pegas Dengan S oftware ScanSolve™ Dari perhitungan diatas bahwa material pegas SUP 9 mampu menahan beban W max = 3520 kg, sedangkan beban yang diterima pegas W1 = 3435,92 kg, sehingga secara hitungan material SUP 9 mampu digunakan sebagai bahan pegas ulir luar pada kereta api. 4.4. Hasil pengujian performance 4.4.1. Pembuatan prototipe pegas ulir