Kekerasan Baja AISI 4118 setelah proses pack carburizing dengan media karburasi arang tulang bebek dan arang pelepah kelapa.
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
16. Pengaruh Pemanasan Bahan Bakar dengan Media Radiator pada Mesin Bensin
Bertipe Injeksi Terhadap Unjuk Kerja Mesin, I Gusti Ngurah Putu Tenaya, I
Gusti Ketut Sukadana, dan I Gusti Ngurah Bagus Surya Pratama
17. Strain-Hardening Baja Karbon AISI 1065 Akibat Beban Gelinding-Gesek, I Made
Astika, Tjokorda Gde Tirta Nindhia, I Made Widiyarta, I Gusti Komang
Dwijana dan I Ketut Adhi Sukma Gusmana
18. Pengaruh Temperatur Tuang Paduan Perunggu Terhadap Sifat Kekerasannya Pada
Proses Pembuatan Genta Dengan Metoda Pasir Cetak (Sand Casting), I Made
Gatot Karohika, I Nym Gde Antara
19. Ketahanan Aus Baja Carbon AISI 1065 dengan Pengerasan Permukaan Kontak
(Quench-Hardening) terhadap Beban Gelinding-Luncur, I Made Widiyarta, Tjok
Gde Tirta Nindia, I Putu Lokantara, I Made Gatot Karohika dan I Ketut Windu
Segara
20. Pengembangan Kurva P-h dalam Pemodelan Elemen Hingga Vickers Indentasi
untuk Memprediksi Kekerasan Vickers (HV), I Nyoman Budiarsa
21. Studi Profil Temperatur Reaktor Fluidized Bed Pada Gasifikasi Sewage Sludge,
I Nyoman Suprapta Winaya, I Nyoman Adi Subagia, Rukmi Sari Hartati
22. Pengaruh Pemasangan Ring Berpenampang Segiempat dengan Posisi Miring
pada Permukaan Silinder terhadap Koefisien Drag, Si Putu Gede Gunawan Tista,
Ketut Astawa, Ainul Ghurri
23. Pengaruh Perlakuan Diammonium Phosphate (DAP) Terhadap Ketahanan Api
Komposit Plastik Daur Ulang-Serat Alam, I Putu Lokantara, NPG Suardana
24. Analisa Pengaruh Viskositas Pelumas terhadap Permukaan Penampang Material
pada Proses Ekstrusi Pengerjaan Dingin, Jhonni Rahman
25. Simulasi Numerik Aero-Akustik Aliran Udara Yang Melalui Silinder Pada
Bilangan Reynolds 90000 Menggunakan Model Turbulensi Les Dan Model
Akustik FWH, M. Luthfi, Sugianto
26. Pengaruh Konsentrasi Kalium Hidroksida (KOH) pada Elektrolit terhadap
Performa Alkaline Fuel Cell, Made Sucipta, I Made Suardamana, I Ketut Gede
Sugita, Made Suarda
27. Makrostruktur dan Permukaan Patah dalam Uji Tarik terhadap Perlakuan Panas
pada Baja Karbon Rendah, Nofriady H. dan Ismet Eka P.
28. Model Penentuan Koefisien Serap (Absorbsi) dan Kekuatan Tarik Material
Komposit Epoxy dengan Pengisi Serat Rockwool sebagai Knalpot Rendah Bising
Secara Eksperimen, Nurdiana, Zulkifli , Mutya Vonnisa
29. Pengaruh Waktu Tahan dan Laju Pemanasan terhadap Besar Butir Austenit dan
Kekerasan pada Proses Heat Treatment Baja HSLA, Richard A.M. Napitupulu,
Otto H. S, Charles Manurung, Humisar Sibarani
30. Analisa Kualitas Permukaan Baja AISI 4340 terhadap Variasi Arus pada Electrical
Discharge Machining (EDM), Sobron Lubis, Sofyan Djamil, Ivan Dion
31. Rancangan Launcher Roket Air, Suherlan, Dzulfi S Prihartanto, Gede Eka
Lesmana, Yohannes Dewanto
32. Analisa Kerja Roket Air Satu Tingkat, Ahmad Hidayat Furqon, Mochammad
Ilham Attharik, Pirnardi, dan I Gede Eka Lesmana
33. Analisis Penggunaan Differensial Proteksi pada Motor-Motor Listrik, PLTU
Buatan China, Suryo Busono
34. Efektivitas Alat Penukar Kalor Double Pipe Bersirip Helical sebagai Pemanas Air
dengan Memanfaatkan Gas Buang Mesin Diesel, Zainuddin, Jufrizal, Eswanto
115
124
133
141
149
158
166
173
180
186
195
203
208
218
224
234
240
247
255
| vi
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
35. Analisa Performansi Destilasi Air Laut Tenaga Surya Menggunakan Penyerap
Radiasi Surya Tipe Bergelombang yang Berbahan Dasar Campuran Semen
dengan Pasir, Ketut Astawa, Made Sucipta, I Gusti Ngurah Suryana
36. Pemodelan Fungsi Terpadu yang Diterapkan pada Multi-Gripper Fingers dengan
Metode Vacuum-Suction, W. Widhiada
37. Proses Perancangan Ulang pada Alat Penghemat Bahan Bakar Kendaraan Roda
Dua Berkapasitas 115cc Menggunakan Metode DFM, Aschandar Ad Hariadi,
Bimo Pratama, Gede Eka Lesmana, Yohannes Dewanto
38. Karakteristik Kekerasan Permukaan Baja Karbon Rendah Dengan Perlakuan
Boronisasi Padat, Erwin Siahaan
39. Analisis Kekasaran Permukaan pada Proses Pembubutan Baja AISI 4340
Menggunakan Mata Pahat Ceramic dan Carbide, Rosehan, Sobron Lubis, Adiyan
Wiradhika
40. Perancangan Turbin Air Helik (Helical Turbine) untuk Sistem PLTMH Guna
Memanfaatkan Energi Aliran Irigasi Way Tebu di Desa Banjar Agung Udik
Kabupaten Tanggamus, Jorfri B. Sinaga
41. Analisa Performansi Tungku Pembakaran Biomassa dari Limbah Kelapa Sawit,
Barlin, Heriansyah
42. Pengaruh Variable Kecepatan Angin terhadap Turbin Angin Horizontal Aksial
dengan Profil Airfoil Blade Sesuai Standar NACA 2418, Abraham Markus
Martinus, Abrar Riza, Steven Darmawan
43. Program Perancangan Karakteristik Daya Turbin Angin Tipe Horizontal dengan
Variasi Sudut Serang, Darwin Andreas, Abrar Riza, I Made Kartika D.
44. Optimasi Bentuk Rangka dengan Menggunakan Prestress pada Prototipe
Kendaraan Listrik, Didi Widya Utama, William Denny Chandra, R. Danardono
A.S.
45. Desain Reaktor Co-Gasifikasi Fluidized Bed untuk Bahan Bakar Limbah Sampah,
Biomasa dan Batubara, I N. Suprapta Winaya, Rukmi Sari Hartati, I Putu
Lokantara, I GAN Subawa
46. Pembuatan Model Aliran Arus Laut Penggerak Turbin, I Gusti Bagus Wijaya
Kusuma
Bidang Teknik Industri
1. Faktor-Faktor yang Berpengaruh Terhadap Keberhasilan Usaha Industri Kecil
Sukses, Aam Amaningsih Jumhur
2. Pengembangan Structural Equation Modeling untuk Pengukuran Kualitas,
Kepuasan, dan Loyalitas Layanan Travel X, Ardriansyah Taufik Krisyandra
3. Kajian Tarif Angkutan Umum Terkait dengan Kebijakan Pemerintah dalam
Penetapan Harga Bahan Bakar Minyak Secara Nasional, (Studi Kasus: Angkutan
Kota di Kota Bandung), Aviasti, Asep Nana Rukmana, Djamaludin
4. Peluang Efisiensi Energi Listrik Gedung Hotel X, Badaruddin
5. Analisis Jenis dan Jumlah Kendaraan Terhadap Tingkat Kebisingan di Kawasan
Perkantoran di Kota Denpasar, Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati
6. Peningkatan Produktivitas pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin
Universitas Udayana Melalui Perancangan Sistem Pengukuran Kinerja yang
Terintegrasi, I Made Dwi Budiana Penindra
7. Analisa Perilaku Guling Kendaraan Truk Angkutan Barang (Studi Kasus pada
Jalur Denpasar-Gilimanuk), I Ketut Adi Atmika, I Made Gatot Karohika, Kadek
Oktapianus Prapta
263
271
280
297
309
315
324
332
340
346
354
363
371
379
388
397
403
409
417
| vii
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
Pengukuran Kelayakan Beban Kerja pada Proses Palletizing di PT. XYZ dengan
Metode Perhitungan NIOSH, Felicia Wibowo, Helena J. Kristina
Peningkatan Kualitas Daya Listrik dan Penghematan Energi di Industri Tekstil
Menggunakan Filter Harmonisa, Hamzah Hilal
Analisa Kinerja Traksi Kendaraan Truk Muatan Berlebih (Studi Kasus: Pada Jalur
Denpasar-Gilimanuk), I Ketut Adi Atmika, I Made Gatot Karohika, I Kadek
Agus Dwi Adnyana
Analisa Kegagalan Produk Pengecoran Aluminium (Studi Kasus di CV. Nasa
Jaya Logam), Is Prima Nanda
Pemanfaatkan Energi Matahari untuk Tata Udara Ruangan dengan Dinding Lilin,
Isman Harianda
Usulan Penentuan Jumlah Tenaga Kerja dengan Penambahan Kebutuhan Lini
Konveyor dengan Analisa Transfer Line pada PT. Astra Komponen Indonesia,
Lina Gozali, Andres, Andrian Hartanto
Perencanaan Persediaan Bahan-Bahan Baku PFG 120 pada PT XYZ, Mellisa
Handryani Christine, Laurence
Penilaian Kinerja Suatu Perusahaan dengan Kriteria Malcolm Baldrige, Syahida
Nurul Haq, Aam Amaningsih Jumhur
Potensi Risiko Kelelahan Pengemudi Travel Jakarta-Bandung Berdasarkan
Lamanya Waktu Kerja dan Usulan Penanggulangannya, Rida Zuraida, Nike
Septivani
Peningkatan Kualitas Produksi Karung Plastik Bermerk pada PT. XYZ
Menggunakan Metode DMAIC, Samuel Cahya Saputra, Yuliana
Pengembangan Model Pengukuran dan Pengevaluasian Jam Tangan Pria dan
Kemasannya dengan Mempertimbangkan Faktor Emosi Konsumen Berdasarkan
Konsep Kansei Engineering, Tommy Hilman, Bagus Arthaya dan Johanna
Renny Octavia Hariandja
Rancang Bangun Alat Proses Penggorengan Kemplang (Kerupuk) dengan Bahan
Bakar Gas Elpiji untuk Industri Rumahan di Pedesaan Pulau Bangka, Zulfan Yus
Andi, Dhanni Tri Andini Setyaning, Wenny Azela, Isfarina, Rismandika
Logistik Bencana Berbasis SCM Komersial: Pembelajaran dari Erupsi Gunung
Merapi 2010, Adrianus Ardya Patriatama dan Agustinus Gatot Bintoro
Usulan Peningkatkan Kualitas Produksi PIN Di PT. X, Lithrone Laricha
Salomon, Moree Wibowo, Andres
Identifikasi Variabel-Variabel yang Mempengaruhi Minat Konsumen dalam
Pembelian Produk Handphone Samsung dengan Menggunakan Structural
Equation Modeling, Hendang Setyo Rukmi, Hari Adianto, Martin
Aplikasi Metode Service Quality (Servqual) untuk Peningkatan Kualitas
Pelayanan Kawasan Wisata Kawah Putih Perum Perhutani Unit III Jawa Barat dan
Banten, Hendang Setyo Rukmi, Ambar Hasrsono, Sesar Triwibowo
Pemilihan Tempat Konferensi Nasional dengan Menggunakan Metode Analytical
Hierarchy Process, Hendang Setyo Rukmi, Hari Adianto, Muhammad Reza
Utama
Multidisciplinary Research: Perspectives from Industrial and Systems
Engineering, Strategic Management and Psychology, Khristian Edi Nugroho
Soebandrija
Optimasi Penentuan Kapasitas Produksi dengan Menggunakan Metode Simplek
(Studi Kasus), Mulyadi Ilyas
424
435
442
450
456
464
472
481
486
493
502
511
520
528
536
545
555
564
573
| viii
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
27. Pengembangan Model Sistem Produksi Industri Kecil dan Menengah yang Berada
dalam Lingkungan Just in Time, Slamet Setio Wigati dan Agustinus Gatot
Bintoro
28. Analisa Efektifitas Modifikasi Filter Oli pada Compressor Atlas Copco dengan
Overall Equipment Effectiveness di PT. GTU, Silvi Ariyanti, Yusup Hardiana
29. Usulan Peningkatan Produktifitas Melalui Perbaikan Stasiun Kerja dan Metode
Kerja (Studi Kasus: di PT. X), I Wayan Sukania, Nofi Erni, Handika
30. Pengurangan Penumpukan Produk Pada Stasiun Kerja Dengan Menggunakan
Analisis Sistem Antrian di PT. KMM, Ahmad
31. Pengukuran Tingkat Kepuasan Pelanggan Terhadap Layanan di Bengkel XYZ
Dengan menggunakan Metode Servqual, IPA, dan Kano, Ahmad, Wilson Kosasih
578
588
598
604
613
| ix
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
KEKERASAN BAJA AISI 4118 SETELAH PROSES PACK
KARBURISING DENGAN MEDIA KARBURASI ARANG TULANG
BEBEK DAN ARANG PELEPAH KELAPA
Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Dewa Made Krisnha Muku,
AA I A Sri Komala Dewi
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran, Bali - Indonesia
Phone: 0361 703321, Fax: 0361 70332
e-mail: devputranegara@yahoo.com
Abstrak
Roda gigi merupakan salah satu komponen permesinan yang berfungsi mentransmisikan daya.
Roda gigi memerlukan sifat keras pada permukaan namun tetap ulet pada bagian inti. Hal ini
disebabkan karena pada bagian permukaan roda gigi saling menekan dan bergesekan dengan
pasangannya, sementara untuk menghindari terjadinya keretakan pada bagian inti harus tetap
ulet. Umumnya roda gigi dibuat dari baja karbon sedang atau baja karbon tinggi, namun
harganya cukup mahal dibandingkan baja karbon rendah. Baja karbon rendah bisa digunakan
sebagai suatu alternatif dengan memberikan proses pengerasan permukaan. Tujuan dari
penelitian ini adalah untuk mengetahui distribusi kekerasan baja karbon rendah (AISI 4118)
setelah proses pack karburizing dengan media karburasi M1 = 20% BaCO3 + 80% arang
tulang bebek dan M2 =20% BaCO3 + 80% arang pelepah kelapa. Temperatur proses yang
digunakan adalah 950 0 C, ditahan selama 4 jam dan didinginkan dengan oli. Dibuat 9
spesimen, 3 spesimen tanpa perlakuan dan masing -masing 3 spesimen dengan perlak uan
menggunakan media karburasi M1 dan M2. Kekerasan diukur menggunakan metode Vikers
dengan penambahan jarak ukur 0,5 mm dari permukaan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
terjadi peningkatan kekerasan setelah diberikan perlakuan. Sampai kedalaman 2 mm,
kekerasan spesimen dengan menggunakan media arang pelepah kelapa lebih tinggi
dibandingkan dengan media arang tulang bebek. Setelah kedalaman 2 mm kekerasannya relatif
sama. Kekerasan tertinggi (238,178 VHN) diperoleh pada jarak 0,5 mm dari permukaan
dengan media arang pelepah kelapa, meningkat 44,646% dibandingkan spesimen tanpa
perlakuan dan hanya berbeda 5,352% dibandingkan spesimen dengan menggunakan media
arang tulang bebek. Kekerasan ini berada pada kisaran kekerasan baja S40C dan S45C yang
sering digunakan sebagai material roda gigi.
Kata kunci: Pack karburizing, Kekerasan Vikers, Media Karburasi, Pengerasan permukaan
1. Pendahuluan
Sistem transmisi pada suatu kendaraan berfungsi untuk meneruskan daya dari
sumber penggerak kendaraan ke roda dengan mengatur putaran sesuai tingkat kecepatan
yang diinginkan ( Dalmasius G S, 2011). Roda gigi merupakan salah satu system transmisi
yang umum dipakai. Dalam aplikasinya, roda gigi memerlukan sifat keras pada bagian
permukaan dan ulet pada bagian intinya. Hal ini disebabkan karena pada bagian
permukaan gigi bekerja sangat berat dan saling bergesekan dengan permukaan gigi
pasangannya. Sedangkan pada pada bagian inti tetap ulet untuk menghindari terjadinya
keretakan ataupun patah pada saat roda gigi saling menekan dengan pasangannya.
Kombinasi sifat ini menjamin komponen memiliki ketahanan aus yang cukup,
ketangguhan terhadap beban kejut yang memadai yang pada akhirnya akan memberikan
life time yang lebih lama. Umumnya roda gigi dibuat dari baja karbon sedang. Sayangnya
baja jenis ini harganya lebih mahal dibandingkan baja karbon rendah. Sebagai suatu
alternatif, baja karbon rendah bisa digunakan sebagai pengganti dengan memberikan suatu
proses pengerasan permukaan. Baja jenis ini tidak bisa dikeraskan secara langsung karena
kandungan karbonnya yang rendah. Untuk bisa dikeraskan pada baja ini harus diberikan
penambahan karbon kedalamnya. Salah satu metode yang bisa dilakukan untuk keperluan
TM-10 | 67
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
tersebut adalah melalui proses pack carburizing yaitu proses penambahan unsur karbon
pada baja karbon rendah secara difusi dimana karbon dari media karburasi akan masuk ke
permukaan baja sehingga kadar karbon pada permukaan baja akan meningkat. Namun
demikian, dalam upaya untuk mendapatkan kekerasan permukaan yang maksimal
diperlukan suatu kondisi proses yang tepat dengan mencoba berbagai alternatif parameter
proses. Salah satu parameter penting yang menarik untuk diteliti adalah media karburasi.
Ini dikarenakan setiap media memiliki tingkat efektifitas karburasi yang berbeda pula. Dari
penelitiaan-penelitian yang pernah dilakukan, beberapa media karburasi yang pernah
digunakan antara lain cangkang keong emas, pohon jati (Masyrukan, 2006), arang bakau
(Arianto L S, Mujiyono, 2009), sekam padi (Arianto L S, 2009) arang tempurung kelapa
(Bethony, F.R, 2007 dan Iqbal, M, 2007), cangkang kerang (Nevada J. M. Nanulaitta,
Alexander. A. Patty, 2011). Pada penelitian ini digunakan dua media karburasi yaitu arang
tulang bebek dan arang pelepah pohon kelapa.
2. Dasar Teori
Pengerasan permukaan pada baja meliputi dua jenis yaitu Induction Hardening dan
Thermo Chemical Treatment. Prinsip kerja Induction Hardening adalah memanaskan
permukaan baja hingga temperatur austenit yang sesuai dengan baja yang bersangkutan,
kemudian disemprotkan pendingin sehingga permukaan menjadi keras. Proses ini
dilakukan terhadap baja yang memiliki kadar karbon lebih dari 0,3%. Sedangkan prinsip
kerja dari Thermo Chemical Treatment (TCT) dengan sistem difusi, yaitu suatu cara untuk
mengubah sifat-sifat permukaan logam dengan menambahkan suatu bahan yang akan
terdifusi ke permukaan logam. TCT dilakukan terhadap baja yang mempunyai kadar
karbon di bawah 0,3% karena pada kadar karbon ini tidak memungkinkan terjadinya fasa
martensit yang keras (Muhammad Iqbal, 2008). Salah satu cara yang digunakan untuk
proses ini adalah karburising, yaitu suatu proses penambahan kadar karbon pada
permukaan baja yang dilakukan dengan cara memanaskan baja dalam lingkungan yang
banyak mengandung unsur karbon aktif. Berdasarkan medianya, proses carburizing
dikelompokkan atas tiga jenis yaitu proses solid atau pack carburizing, proses liquid
carburizing dan proses gas carburizing.
Proses pack carburizing merupakan proses pelapisan permukaan baja dengan
karbon padat pada temperatur tinggi yaitu 850 0 C-9500 C (Amanto,1999). Proses ini terdiri
dari dua metode perlakuan terhadap komponen, yaitu perlakuan termokimia karena
komposisi kimia permukaan baja diubah dengan difusi karbon dan transformasi fasa akibat
pemanasan dan pendinginan cepat permukaan luar.
Gambar 1. Pemodelan terjadinya difusi (Budinski, 1992)
Proses pack karburizing (gambar 2) dilakukan dengan menempatkan spesimen uji
pada suatu wadah yang berisi media yang mengandung karbon aktif. Untuk mempercepat
proses pada media karburasi ditambahkan pengaktif karbon (energizer) antara lain berupa
barium carbonate (BaCO 3 ), calsium carbonate (CaCO 3 ) dan natrium carbonate (Na2 CO3 ).
Penambahan energizer mencapai 10-40% berat media carburizing (Budinski, 1999).
TM-10 | 68
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
Wadah ditutup rapat sehingga tidak ada udara bisa masuk. Wadah kemudian dimasukkan
ke dalam dapur pemanas. Karbon-karbon yang dikandung oleh media karburisasi
kemudian akan terdifusi kebagian-bagian sebelah dalam permukaan baja dengan tahapan
sebagai berikut. Pada temperatur tinggi BaCO 3 akan terurai menjadi BaO dan CO 2 . CO 2
akan mengikat carbon dan membentuk gas CO dengan reakasi:
BaCO 3 à BaO + CO 2
(1)
(2)
CO2 + C à 2 CO
Carbon monoksida yang terbentuk akan bereaksi dengan Fe. Selanjutnya terjadi
proses difusi karbon dengan besi (Fe). Gas CO 2 sisa hasil reaksi difusi akan segera
bereaksi kembali dengan C dari arang dan kembali membentuk CO. Proses reaksi ini
berlangsung secara terus menerus.
2CO + Fe à Fe(C ) + CO2
(3)
Tebal lapisan karbon yang terdifusi kedalam permukaan baja tergantung pada
waktu, suhu, dan bahan pengkarbonannya (Krar, S.F, 1998).
Gambar 2. Proses pack karburizing (Budinski, 1992)
3. Metode Penelitian
Material spesimen uji yang digunakan adalah adalah Baja AISI 4118 dengan
komposisi kimia 0,18-0,22% C (karbon), 0,6-0,95% Mn (mangan), 0,035% max P (fosfor),
0,02-0,035% S (sulfur), 0,15-0,4 Si, 0,4-0,55 Cr, 0,4-0,5 Mo, 0,02-0,05 Al dan sisanya Fe
(besi). Dimensi spesimen uji ditunjukkan seperti gambar 3. Sebagai media karburasi
digunakan arang tulang bebek dan arang pelepah kelapa dengan komposisi M1 = 20%
BaCO 3 + 80% arang tulang bebek dan M2 =20% BaCO 3 + 80% arang pelepah kelapa. Dari
hasil uji komposisi diperoleh arang tulang bebek mengandung 19,64% C dan arang
pelepah kelapa mengandung 14,01% C.
Gambar 3. Dimensi spesimen uji
Gambar 4. Penyusunan spesimen uji
TM-10 | 69
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
Spesimen uji dimasukkan kedalam wadah dan diisi media karburasi dengan
susunan seperti gambar 4. Wadah baja ditutup rapat kemudian dimasukan kedalam dapur
pemanas (furnace) dan dipanaskan pada temperatur 9500 C ditahan selama 4 jam. Wadah
baja dikeluarkan dari dapur pemanas, spesimen dikeluarkan dan didinginkan dengan oli.
Spesimen kemudian dipotong, dipolishing, dan dietsa kemudian dilakukan pengukuran
kekerasan pada penampang melintangnya dengan penambahan jarak titik pengukuran 0,5
mm dari permukaan ke inti (gambar 5). Kekerasan diukur menggunakan metode Vikers.
Gambar 5. Arah pengukuran kekerasan
4. Hasil dan Pembahasan
Tabel 1. Hasil pengukuran kekerasan
Gambar 6. Grafik hubungan jarak pengukuran dan kekerasan spesimen
tanpa dan dengan perlakuan.
TM-10 | 70
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
Dari tabel 1 dan gambar 6 terlihat bahwa terdapat peningkatan kekerasan yang
cukup signifikan spesimen setelah diberikan proses pack karburizing. Kekerasan material
menurun seiring dengan semakin menjauhnya jarak pengukuran dari permukaan. Sampai
kedalaman 2 mm, kekerasan spesimen dengan menggunakan media arang tulang bebek
(M1) lebih rendah dibandingkan kekerasan dengan menggunakan media arang pelepah
kelapa (M2, setelah jarak tersebut kekerasan spesimen menggunakan kedua media ini
relatif sama. Dilihat dari kandungan karbonnya, arang tulang bebek memiliki kandungan
karbon lebih besar dibandingkan arang pelepah kelapa namun menghasilkan kekerasan
lebih rendah sampai kedalaman 2 mm. Disini terdapat suatu fenomena bahwa kandungan
karbon yang lebih tinggi tidak secara otomatis memberikan kekerasan yang lebih besar.
Ada kemungkinan bahwa walaupun kandungan karbonnya lebih rendah, arang pelepah
kelapa memiliki kemampuan difusi yang lebih baik dibandingkan arang tulang bebek.
Namun untuk lebih menjawab fenomena ini diperlukan pengukuran kandungan karbon
untuk masing-masing titik pengukuran yang akan dilakukan pada penelitian selanjutnya.
Tabel 2. Material yang umum digunakan sebagai roda gigi
Sumber: Sularso (1980)
Peningkatan kekerasan dengan media M1 mencapai 42,57% pada 0,5 mm dan
30,19% pada jarak 7,5 mm. Sedangkan dengan media M2 peningkatan kekerasan mencapai
44,64% pada jarak 0,5 mm dan 29,91% pada jarak 7,5 mm. Kekerasan tertinggi dicapai
sebesar 238,178 VHN dengan menggunakan media M2 pada jarak 0,5 mm dari
permukaan, hanya berbeda 5,35% dibandingkan dengan menggunakan media M1. Jika
kekerasan ini dibandingkan dengan material baja yang sering digunakan sebagai material
roda gigi seperti terlihat pada tabel 2, maka kekerasan yang dicapai mendekati kisaran
kekerasan S40C dan S45C.
5. Kesimpulan
1. Terjadi peningkatan kekerasan yang signifikan setelah spesimen diberikan proses pack
karburising. Sampai kedalaman 2 mm kekerasan spesimen dengan menggunakan media
arang pelepah kelapa lebih tinggi dibandingkan dengan arang tulang bebek. Setelah
kedalaman 2 mm kekerasan relatif sama.
2. Kekerasan tertinggi dicapai dengan media arang pelepah kelapa pada 0,5 mm dari
permukaan yaitu sebesar 238,178 Vikers, meningkat sebesar 44,646% dari spesimen
tanpa perlakuan. Jika dibandingkan dengan media arang tulang bebek pada jarak
tersebut hanya terjadi perbedaan kekerasan sebesar 5,352%. Kekerasan ini mendekati
kisaran kekerasan baja S40C dan S45C.
3. Arang pelepah kelapa memiliki efektifitas difusi yang lebih baik dibandingkan dengan
arang tulang bebek.
TM-10 | 71
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
Daftar Pustaka
1. Arianto Leman Soemowidagdo, Mujiyono (2009), Meningkatkan Efektivitas Arang
Bakau Pada Proses Karburising Padat Baja Karbon Rendah Menggunakan Barium
Karbonat, Jurnal Ilmiah Semesta Teknika, Vol. 12, No.2, 124-132.
2. Amanto, H. & Daryanto (1999), Ilmu Bahan, Bumi Aksara, Jakarta.
3. Budinski, G.K. (1992). Engineering Materials Properties Selection “Fourth Edition”.
Prentice Hall. New Jersey.
4. Herman Yudiono (2003), Karakteristik Fisikokimia Gelatin Hasil Perendaman Tulang
Sapi dalam Campuran Ca(OH)2 -CaCl2 , Skripsi Program Studi Kimia Jurusan Kimia
Fakultas MIPA, Institut Teknologi Pertanian Bogor
5. Iqbal, M. (2007), Pengaruh Proses Pack Carburizing Media Arang Tempurung
Kelapa-Barium Karbonat Terhadap Kekerasan dan Keausan Baja Karbon AISI 1020.
Seminar Nasional Metalurgi dan Material (SENAMM) no G1-04. Universitas
Indonesia. Depok
6. Krar, S.F. (1998), Technology of machine tools. Mc Graw Hill International.
Singapore.
7. Sularso, 1980, Dasar-Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradnya
Paramita, Jakarta
TM-10 | 72
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
16. Pengaruh Pemanasan Bahan Bakar dengan Media Radiator pada Mesin Bensin
Bertipe Injeksi Terhadap Unjuk Kerja Mesin, I Gusti Ngurah Putu Tenaya, I
Gusti Ketut Sukadana, dan I Gusti Ngurah Bagus Surya Pratama
17. Strain-Hardening Baja Karbon AISI 1065 Akibat Beban Gelinding-Gesek, I Made
Astika, Tjokorda Gde Tirta Nindhia, I Made Widiyarta, I Gusti Komang
Dwijana dan I Ketut Adhi Sukma Gusmana
18. Pengaruh Temperatur Tuang Paduan Perunggu Terhadap Sifat Kekerasannya Pada
Proses Pembuatan Genta Dengan Metoda Pasir Cetak (Sand Casting), I Made
Gatot Karohika, I Nym Gde Antara
19. Ketahanan Aus Baja Carbon AISI 1065 dengan Pengerasan Permukaan Kontak
(Quench-Hardening) terhadap Beban Gelinding-Luncur, I Made Widiyarta, Tjok
Gde Tirta Nindia, I Putu Lokantara, I Made Gatot Karohika dan I Ketut Windu
Segara
20. Pengembangan Kurva P-h dalam Pemodelan Elemen Hingga Vickers Indentasi
untuk Memprediksi Kekerasan Vickers (HV), I Nyoman Budiarsa
21. Studi Profil Temperatur Reaktor Fluidized Bed Pada Gasifikasi Sewage Sludge,
I Nyoman Suprapta Winaya, I Nyoman Adi Subagia, Rukmi Sari Hartati
22. Pengaruh Pemasangan Ring Berpenampang Segiempat dengan Posisi Miring
pada Permukaan Silinder terhadap Koefisien Drag, Si Putu Gede Gunawan Tista,
Ketut Astawa, Ainul Ghurri
23. Pengaruh Perlakuan Diammonium Phosphate (DAP) Terhadap Ketahanan Api
Komposit Plastik Daur Ulang-Serat Alam, I Putu Lokantara, NPG Suardana
24. Analisa Pengaruh Viskositas Pelumas terhadap Permukaan Penampang Material
pada Proses Ekstrusi Pengerjaan Dingin, Jhonni Rahman
25. Simulasi Numerik Aero-Akustik Aliran Udara Yang Melalui Silinder Pada
Bilangan Reynolds 90000 Menggunakan Model Turbulensi Les Dan Model
Akustik FWH, M. Luthfi, Sugianto
26. Pengaruh Konsentrasi Kalium Hidroksida (KOH) pada Elektrolit terhadap
Performa Alkaline Fuel Cell, Made Sucipta, I Made Suardamana, I Ketut Gede
Sugita, Made Suarda
27. Makrostruktur dan Permukaan Patah dalam Uji Tarik terhadap Perlakuan Panas
pada Baja Karbon Rendah, Nofriady H. dan Ismet Eka P.
28. Model Penentuan Koefisien Serap (Absorbsi) dan Kekuatan Tarik Material
Komposit Epoxy dengan Pengisi Serat Rockwool sebagai Knalpot Rendah Bising
Secara Eksperimen, Nurdiana, Zulkifli , Mutya Vonnisa
29. Pengaruh Waktu Tahan dan Laju Pemanasan terhadap Besar Butir Austenit dan
Kekerasan pada Proses Heat Treatment Baja HSLA, Richard A.M. Napitupulu,
Otto H. S, Charles Manurung, Humisar Sibarani
30. Analisa Kualitas Permukaan Baja AISI 4340 terhadap Variasi Arus pada Electrical
Discharge Machining (EDM), Sobron Lubis, Sofyan Djamil, Ivan Dion
31. Rancangan Launcher Roket Air, Suherlan, Dzulfi S Prihartanto, Gede Eka
Lesmana, Yohannes Dewanto
32. Analisa Kerja Roket Air Satu Tingkat, Ahmad Hidayat Furqon, Mochammad
Ilham Attharik, Pirnardi, dan I Gede Eka Lesmana
33. Analisis Penggunaan Differensial Proteksi pada Motor-Motor Listrik, PLTU
Buatan China, Suryo Busono
34. Efektivitas Alat Penukar Kalor Double Pipe Bersirip Helical sebagai Pemanas Air
dengan Memanfaatkan Gas Buang Mesin Diesel, Zainuddin, Jufrizal, Eswanto
115
124
133
141
149
158
166
173
180
186
195
203
208
218
224
234
240
247
255
| vi
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
35. Analisa Performansi Destilasi Air Laut Tenaga Surya Menggunakan Penyerap
Radiasi Surya Tipe Bergelombang yang Berbahan Dasar Campuran Semen
dengan Pasir, Ketut Astawa, Made Sucipta, I Gusti Ngurah Suryana
36. Pemodelan Fungsi Terpadu yang Diterapkan pada Multi-Gripper Fingers dengan
Metode Vacuum-Suction, W. Widhiada
37. Proses Perancangan Ulang pada Alat Penghemat Bahan Bakar Kendaraan Roda
Dua Berkapasitas 115cc Menggunakan Metode DFM, Aschandar Ad Hariadi,
Bimo Pratama, Gede Eka Lesmana, Yohannes Dewanto
38. Karakteristik Kekerasan Permukaan Baja Karbon Rendah Dengan Perlakuan
Boronisasi Padat, Erwin Siahaan
39. Analisis Kekasaran Permukaan pada Proses Pembubutan Baja AISI 4340
Menggunakan Mata Pahat Ceramic dan Carbide, Rosehan, Sobron Lubis, Adiyan
Wiradhika
40. Perancangan Turbin Air Helik (Helical Turbine) untuk Sistem PLTMH Guna
Memanfaatkan Energi Aliran Irigasi Way Tebu di Desa Banjar Agung Udik
Kabupaten Tanggamus, Jorfri B. Sinaga
41. Analisa Performansi Tungku Pembakaran Biomassa dari Limbah Kelapa Sawit,
Barlin, Heriansyah
42. Pengaruh Variable Kecepatan Angin terhadap Turbin Angin Horizontal Aksial
dengan Profil Airfoil Blade Sesuai Standar NACA 2418, Abraham Markus
Martinus, Abrar Riza, Steven Darmawan
43. Program Perancangan Karakteristik Daya Turbin Angin Tipe Horizontal dengan
Variasi Sudut Serang, Darwin Andreas, Abrar Riza, I Made Kartika D.
44. Optimasi Bentuk Rangka dengan Menggunakan Prestress pada Prototipe
Kendaraan Listrik, Didi Widya Utama, William Denny Chandra, R. Danardono
A.S.
45. Desain Reaktor Co-Gasifikasi Fluidized Bed untuk Bahan Bakar Limbah Sampah,
Biomasa dan Batubara, I N. Suprapta Winaya, Rukmi Sari Hartati, I Putu
Lokantara, I GAN Subawa
46. Pembuatan Model Aliran Arus Laut Penggerak Turbin, I Gusti Bagus Wijaya
Kusuma
Bidang Teknik Industri
1. Faktor-Faktor yang Berpengaruh Terhadap Keberhasilan Usaha Industri Kecil
Sukses, Aam Amaningsih Jumhur
2. Pengembangan Structural Equation Modeling untuk Pengukuran Kualitas,
Kepuasan, dan Loyalitas Layanan Travel X, Ardriansyah Taufik Krisyandra
3. Kajian Tarif Angkutan Umum Terkait dengan Kebijakan Pemerintah dalam
Penetapan Harga Bahan Bakar Minyak Secara Nasional, (Studi Kasus: Angkutan
Kota di Kota Bandung), Aviasti, Asep Nana Rukmana, Djamaludin
4. Peluang Efisiensi Energi Listrik Gedung Hotel X, Badaruddin
5. Analisis Jenis dan Jumlah Kendaraan Terhadap Tingkat Kebisingan di Kawasan
Perkantoran di Kota Denpasar, Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati
6. Peningkatan Produktivitas pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin
Universitas Udayana Melalui Perancangan Sistem Pengukuran Kinerja yang
Terintegrasi, I Made Dwi Budiana Penindra
7. Analisa Perilaku Guling Kendaraan Truk Angkutan Barang (Studi Kasus pada
Jalur Denpasar-Gilimanuk), I Ketut Adi Atmika, I Made Gatot Karohika, Kadek
Oktapianus Prapta
263
271
280
297
309
315
324
332
340
346
354
363
371
379
388
397
403
409
417
| vii
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
Pengukuran Kelayakan Beban Kerja pada Proses Palletizing di PT. XYZ dengan
Metode Perhitungan NIOSH, Felicia Wibowo, Helena J. Kristina
Peningkatan Kualitas Daya Listrik dan Penghematan Energi di Industri Tekstil
Menggunakan Filter Harmonisa, Hamzah Hilal
Analisa Kinerja Traksi Kendaraan Truk Muatan Berlebih (Studi Kasus: Pada Jalur
Denpasar-Gilimanuk), I Ketut Adi Atmika, I Made Gatot Karohika, I Kadek
Agus Dwi Adnyana
Analisa Kegagalan Produk Pengecoran Aluminium (Studi Kasus di CV. Nasa
Jaya Logam), Is Prima Nanda
Pemanfaatkan Energi Matahari untuk Tata Udara Ruangan dengan Dinding Lilin,
Isman Harianda
Usulan Penentuan Jumlah Tenaga Kerja dengan Penambahan Kebutuhan Lini
Konveyor dengan Analisa Transfer Line pada PT. Astra Komponen Indonesia,
Lina Gozali, Andres, Andrian Hartanto
Perencanaan Persediaan Bahan-Bahan Baku PFG 120 pada PT XYZ, Mellisa
Handryani Christine, Laurence
Penilaian Kinerja Suatu Perusahaan dengan Kriteria Malcolm Baldrige, Syahida
Nurul Haq, Aam Amaningsih Jumhur
Potensi Risiko Kelelahan Pengemudi Travel Jakarta-Bandung Berdasarkan
Lamanya Waktu Kerja dan Usulan Penanggulangannya, Rida Zuraida, Nike
Septivani
Peningkatan Kualitas Produksi Karung Plastik Bermerk pada PT. XYZ
Menggunakan Metode DMAIC, Samuel Cahya Saputra, Yuliana
Pengembangan Model Pengukuran dan Pengevaluasian Jam Tangan Pria dan
Kemasannya dengan Mempertimbangkan Faktor Emosi Konsumen Berdasarkan
Konsep Kansei Engineering, Tommy Hilman, Bagus Arthaya dan Johanna
Renny Octavia Hariandja
Rancang Bangun Alat Proses Penggorengan Kemplang (Kerupuk) dengan Bahan
Bakar Gas Elpiji untuk Industri Rumahan di Pedesaan Pulau Bangka, Zulfan Yus
Andi, Dhanni Tri Andini Setyaning, Wenny Azela, Isfarina, Rismandika
Logistik Bencana Berbasis SCM Komersial: Pembelajaran dari Erupsi Gunung
Merapi 2010, Adrianus Ardya Patriatama dan Agustinus Gatot Bintoro
Usulan Peningkatkan Kualitas Produksi PIN Di PT. X, Lithrone Laricha
Salomon, Moree Wibowo, Andres
Identifikasi Variabel-Variabel yang Mempengaruhi Minat Konsumen dalam
Pembelian Produk Handphone Samsung dengan Menggunakan Structural
Equation Modeling, Hendang Setyo Rukmi, Hari Adianto, Martin
Aplikasi Metode Service Quality (Servqual) untuk Peningkatan Kualitas
Pelayanan Kawasan Wisata Kawah Putih Perum Perhutani Unit III Jawa Barat dan
Banten, Hendang Setyo Rukmi, Ambar Hasrsono, Sesar Triwibowo
Pemilihan Tempat Konferensi Nasional dengan Menggunakan Metode Analytical
Hierarchy Process, Hendang Setyo Rukmi, Hari Adianto, Muhammad Reza
Utama
Multidisciplinary Research: Perspectives from Industrial and Systems
Engineering, Strategic Management and Psychology, Khristian Edi Nugroho
Soebandrija
Optimasi Penentuan Kapasitas Produksi dengan Menggunakan Metode Simplek
(Studi Kasus), Mulyadi Ilyas
424
435
442
450
456
464
472
481
486
493
502
511
520
528
536
545
555
564
573
| viii
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
27. Pengembangan Model Sistem Produksi Industri Kecil dan Menengah yang Berada
dalam Lingkungan Just in Time, Slamet Setio Wigati dan Agustinus Gatot
Bintoro
28. Analisa Efektifitas Modifikasi Filter Oli pada Compressor Atlas Copco dengan
Overall Equipment Effectiveness di PT. GTU, Silvi Ariyanti, Yusup Hardiana
29. Usulan Peningkatan Produktifitas Melalui Perbaikan Stasiun Kerja dan Metode
Kerja (Studi Kasus: di PT. X), I Wayan Sukania, Nofi Erni, Handika
30. Pengurangan Penumpukan Produk Pada Stasiun Kerja Dengan Menggunakan
Analisis Sistem Antrian di PT. KMM, Ahmad
31. Pengukuran Tingkat Kepuasan Pelanggan Terhadap Layanan di Bengkel XYZ
Dengan menggunakan Metode Servqual, IPA, dan Kano, Ahmad, Wilson Kosasih
578
588
598
604
613
| ix
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
KEKERASAN BAJA AISI 4118 SETELAH PROSES PACK
KARBURISING DENGAN MEDIA KARBURASI ARANG TULANG
BEBEK DAN ARANG PELEPAH KELAPA
Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Dewa Made Krisnha Muku,
AA I A Sri Komala Dewi
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran, Bali - Indonesia
Phone: 0361 703321, Fax: 0361 70332
e-mail: devputranegara@yahoo.com
Abstrak
Roda gigi merupakan salah satu komponen permesinan yang berfungsi mentransmisikan daya.
Roda gigi memerlukan sifat keras pada permukaan namun tetap ulet pada bagian inti. Hal ini
disebabkan karena pada bagian permukaan roda gigi saling menekan dan bergesekan dengan
pasangannya, sementara untuk menghindari terjadinya keretakan pada bagian inti harus tetap
ulet. Umumnya roda gigi dibuat dari baja karbon sedang atau baja karbon tinggi, namun
harganya cukup mahal dibandingkan baja karbon rendah. Baja karbon rendah bisa digunakan
sebagai suatu alternatif dengan memberikan proses pengerasan permukaan. Tujuan dari
penelitian ini adalah untuk mengetahui distribusi kekerasan baja karbon rendah (AISI 4118)
setelah proses pack karburizing dengan media karburasi M1 = 20% BaCO3 + 80% arang
tulang bebek dan M2 =20% BaCO3 + 80% arang pelepah kelapa. Temperatur proses yang
digunakan adalah 950 0 C, ditahan selama 4 jam dan didinginkan dengan oli. Dibuat 9
spesimen, 3 spesimen tanpa perlakuan dan masing -masing 3 spesimen dengan perlak uan
menggunakan media karburasi M1 dan M2. Kekerasan diukur menggunakan metode Vikers
dengan penambahan jarak ukur 0,5 mm dari permukaan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
terjadi peningkatan kekerasan setelah diberikan perlakuan. Sampai kedalaman 2 mm,
kekerasan spesimen dengan menggunakan media arang pelepah kelapa lebih tinggi
dibandingkan dengan media arang tulang bebek. Setelah kedalaman 2 mm kekerasannya relatif
sama. Kekerasan tertinggi (238,178 VHN) diperoleh pada jarak 0,5 mm dari permukaan
dengan media arang pelepah kelapa, meningkat 44,646% dibandingkan spesimen tanpa
perlakuan dan hanya berbeda 5,352% dibandingkan spesimen dengan menggunakan media
arang tulang bebek. Kekerasan ini berada pada kisaran kekerasan baja S40C dan S45C yang
sering digunakan sebagai material roda gigi.
Kata kunci: Pack karburizing, Kekerasan Vikers, Media Karburasi, Pengerasan permukaan
1. Pendahuluan
Sistem transmisi pada suatu kendaraan berfungsi untuk meneruskan daya dari
sumber penggerak kendaraan ke roda dengan mengatur putaran sesuai tingkat kecepatan
yang diinginkan ( Dalmasius G S, 2011). Roda gigi merupakan salah satu system transmisi
yang umum dipakai. Dalam aplikasinya, roda gigi memerlukan sifat keras pada bagian
permukaan dan ulet pada bagian intinya. Hal ini disebabkan karena pada bagian
permukaan gigi bekerja sangat berat dan saling bergesekan dengan permukaan gigi
pasangannya. Sedangkan pada pada bagian inti tetap ulet untuk menghindari terjadinya
keretakan ataupun patah pada saat roda gigi saling menekan dengan pasangannya.
Kombinasi sifat ini menjamin komponen memiliki ketahanan aus yang cukup,
ketangguhan terhadap beban kejut yang memadai yang pada akhirnya akan memberikan
life time yang lebih lama. Umumnya roda gigi dibuat dari baja karbon sedang. Sayangnya
baja jenis ini harganya lebih mahal dibandingkan baja karbon rendah. Sebagai suatu
alternatif, baja karbon rendah bisa digunakan sebagai pengganti dengan memberikan suatu
proses pengerasan permukaan. Baja jenis ini tidak bisa dikeraskan secara langsung karena
kandungan karbonnya yang rendah. Untuk bisa dikeraskan pada baja ini harus diberikan
penambahan karbon kedalamnya. Salah satu metode yang bisa dilakukan untuk keperluan
TM-10 | 67
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
tersebut adalah melalui proses pack carburizing yaitu proses penambahan unsur karbon
pada baja karbon rendah secara difusi dimana karbon dari media karburasi akan masuk ke
permukaan baja sehingga kadar karbon pada permukaan baja akan meningkat. Namun
demikian, dalam upaya untuk mendapatkan kekerasan permukaan yang maksimal
diperlukan suatu kondisi proses yang tepat dengan mencoba berbagai alternatif parameter
proses. Salah satu parameter penting yang menarik untuk diteliti adalah media karburasi.
Ini dikarenakan setiap media memiliki tingkat efektifitas karburasi yang berbeda pula. Dari
penelitiaan-penelitian yang pernah dilakukan, beberapa media karburasi yang pernah
digunakan antara lain cangkang keong emas, pohon jati (Masyrukan, 2006), arang bakau
(Arianto L S, Mujiyono, 2009), sekam padi (Arianto L S, 2009) arang tempurung kelapa
(Bethony, F.R, 2007 dan Iqbal, M, 2007), cangkang kerang (Nevada J. M. Nanulaitta,
Alexander. A. Patty, 2011). Pada penelitian ini digunakan dua media karburasi yaitu arang
tulang bebek dan arang pelepah pohon kelapa.
2. Dasar Teori
Pengerasan permukaan pada baja meliputi dua jenis yaitu Induction Hardening dan
Thermo Chemical Treatment. Prinsip kerja Induction Hardening adalah memanaskan
permukaan baja hingga temperatur austenit yang sesuai dengan baja yang bersangkutan,
kemudian disemprotkan pendingin sehingga permukaan menjadi keras. Proses ini
dilakukan terhadap baja yang memiliki kadar karbon lebih dari 0,3%. Sedangkan prinsip
kerja dari Thermo Chemical Treatment (TCT) dengan sistem difusi, yaitu suatu cara untuk
mengubah sifat-sifat permukaan logam dengan menambahkan suatu bahan yang akan
terdifusi ke permukaan logam. TCT dilakukan terhadap baja yang mempunyai kadar
karbon di bawah 0,3% karena pada kadar karbon ini tidak memungkinkan terjadinya fasa
martensit yang keras (Muhammad Iqbal, 2008). Salah satu cara yang digunakan untuk
proses ini adalah karburising, yaitu suatu proses penambahan kadar karbon pada
permukaan baja yang dilakukan dengan cara memanaskan baja dalam lingkungan yang
banyak mengandung unsur karbon aktif. Berdasarkan medianya, proses carburizing
dikelompokkan atas tiga jenis yaitu proses solid atau pack carburizing, proses liquid
carburizing dan proses gas carburizing.
Proses pack carburizing merupakan proses pelapisan permukaan baja dengan
karbon padat pada temperatur tinggi yaitu 850 0 C-9500 C (Amanto,1999). Proses ini terdiri
dari dua metode perlakuan terhadap komponen, yaitu perlakuan termokimia karena
komposisi kimia permukaan baja diubah dengan difusi karbon dan transformasi fasa akibat
pemanasan dan pendinginan cepat permukaan luar.
Gambar 1. Pemodelan terjadinya difusi (Budinski, 1992)
Proses pack karburizing (gambar 2) dilakukan dengan menempatkan spesimen uji
pada suatu wadah yang berisi media yang mengandung karbon aktif. Untuk mempercepat
proses pada media karburasi ditambahkan pengaktif karbon (energizer) antara lain berupa
barium carbonate (BaCO 3 ), calsium carbonate (CaCO 3 ) dan natrium carbonate (Na2 CO3 ).
Penambahan energizer mencapai 10-40% berat media carburizing (Budinski, 1999).
TM-10 | 68
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
Wadah ditutup rapat sehingga tidak ada udara bisa masuk. Wadah kemudian dimasukkan
ke dalam dapur pemanas. Karbon-karbon yang dikandung oleh media karburisasi
kemudian akan terdifusi kebagian-bagian sebelah dalam permukaan baja dengan tahapan
sebagai berikut. Pada temperatur tinggi BaCO 3 akan terurai menjadi BaO dan CO 2 . CO 2
akan mengikat carbon dan membentuk gas CO dengan reakasi:
BaCO 3 à BaO + CO 2
(1)
(2)
CO2 + C à 2 CO
Carbon monoksida yang terbentuk akan bereaksi dengan Fe. Selanjutnya terjadi
proses difusi karbon dengan besi (Fe). Gas CO 2 sisa hasil reaksi difusi akan segera
bereaksi kembali dengan C dari arang dan kembali membentuk CO. Proses reaksi ini
berlangsung secara terus menerus.
2CO + Fe à Fe(C ) + CO2
(3)
Tebal lapisan karbon yang terdifusi kedalam permukaan baja tergantung pada
waktu, suhu, dan bahan pengkarbonannya (Krar, S.F, 1998).
Gambar 2. Proses pack karburizing (Budinski, 1992)
3. Metode Penelitian
Material spesimen uji yang digunakan adalah adalah Baja AISI 4118 dengan
komposisi kimia 0,18-0,22% C (karbon), 0,6-0,95% Mn (mangan), 0,035% max P (fosfor),
0,02-0,035% S (sulfur), 0,15-0,4 Si, 0,4-0,55 Cr, 0,4-0,5 Mo, 0,02-0,05 Al dan sisanya Fe
(besi). Dimensi spesimen uji ditunjukkan seperti gambar 3. Sebagai media karburasi
digunakan arang tulang bebek dan arang pelepah kelapa dengan komposisi M1 = 20%
BaCO 3 + 80% arang tulang bebek dan M2 =20% BaCO 3 + 80% arang pelepah kelapa. Dari
hasil uji komposisi diperoleh arang tulang bebek mengandung 19,64% C dan arang
pelepah kelapa mengandung 14,01% C.
Gambar 3. Dimensi spesimen uji
Gambar 4. Penyusunan spesimen uji
TM-10 | 69
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
Spesimen uji dimasukkan kedalam wadah dan diisi media karburasi dengan
susunan seperti gambar 4. Wadah baja ditutup rapat kemudian dimasukan kedalam dapur
pemanas (furnace) dan dipanaskan pada temperatur 9500 C ditahan selama 4 jam. Wadah
baja dikeluarkan dari dapur pemanas, spesimen dikeluarkan dan didinginkan dengan oli.
Spesimen kemudian dipotong, dipolishing, dan dietsa kemudian dilakukan pengukuran
kekerasan pada penampang melintangnya dengan penambahan jarak titik pengukuran 0,5
mm dari permukaan ke inti (gambar 5). Kekerasan diukur menggunakan metode Vikers.
Gambar 5. Arah pengukuran kekerasan
4. Hasil dan Pembahasan
Tabel 1. Hasil pengukuran kekerasan
Gambar 6. Grafik hubungan jarak pengukuran dan kekerasan spesimen
tanpa dan dengan perlakuan.
TM-10 | 70
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
Dari tabel 1 dan gambar 6 terlihat bahwa terdapat peningkatan kekerasan yang
cukup signifikan spesimen setelah diberikan proses pack karburizing. Kekerasan material
menurun seiring dengan semakin menjauhnya jarak pengukuran dari permukaan. Sampai
kedalaman 2 mm, kekerasan spesimen dengan menggunakan media arang tulang bebek
(M1) lebih rendah dibandingkan kekerasan dengan menggunakan media arang pelepah
kelapa (M2, setelah jarak tersebut kekerasan spesimen menggunakan kedua media ini
relatif sama. Dilihat dari kandungan karbonnya, arang tulang bebek memiliki kandungan
karbon lebih besar dibandingkan arang pelepah kelapa namun menghasilkan kekerasan
lebih rendah sampai kedalaman 2 mm. Disini terdapat suatu fenomena bahwa kandungan
karbon yang lebih tinggi tidak secara otomatis memberikan kekerasan yang lebih besar.
Ada kemungkinan bahwa walaupun kandungan karbonnya lebih rendah, arang pelepah
kelapa memiliki kemampuan difusi yang lebih baik dibandingkan arang tulang bebek.
Namun untuk lebih menjawab fenomena ini diperlukan pengukuran kandungan karbon
untuk masing-masing titik pengukuran yang akan dilakukan pada penelitian selanjutnya.
Tabel 2. Material yang umum digunakan sebagai roda gigi
Sumber: Sularso (1980)
Peningkatan kekerasan dengan media M1 mencapai 42,57% pada 0,5 mm dan
30,19% pada jarak 7,5 mm. Sedangkan dengan media M2 peningkatan kekerasan mencapai
44,64% pada jarak 0,5 mm dan 29,91% pada jarak 7,5 mm. Kekerasan tertinggi dicapai
sebesar 238,178 VHN dengan menggunakan media M2 pada jarak 0,5 mm dari
permukaan, hanya berbeda 5,35% dibandingkan dengan menggunakan media M1. Jika
kekerasan ini dibandingkan dengan material baja yang sering digunakan sebagai material
roda gigi seperti terlihat pada tabel 2, maka kekerasan yang dicapai mendekati kisaran
kekerasan S40C dan S45C.
5. Kesimpulan
1. Terjadi peningkatan kekerasan yang signifikan setelah spesimen diberikan proses pack
karburising. Sampai kedalaman 2 mm kekerasan spesimen dengan menggunakan media
arang pelepah kelapa lebih tinggi dibandingkan dengan arang tulang bebek. Setelah
kedalaman 2 mm kekerasan relatif sama.
2. Kekerasan tertinggi dicapai dengan media arang pelepah kelapa pada 0,5 mm dari
permukaan yaitu sebesar 238,178 Vikers, meningkat sebesar 44,646% dari spesimen
tanpa perlakuan. Jika dibandingkan dengan media arang tulang bebek pada jarak
tersebut hanya terjadi perbedaan kekerasan sebesar 5,352%. Kekerasan ini mendekati
kisaran kekerasan baja S40C dan S45C.
3. Arang pelepah kelapa memiliki efektifitas difusi yang lebih baik dibandingkan dengan
arang tulang bebek.
TM-10 | 71
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
Daftar Pustaka
1. Arianto Leman Soemowidagdo, Mujiyono (2009), Meningkatkan Efektivitas Arang
Bakau Pada Proses Karburising Padat Baja Karbon Rendah Menggunakan Barium
Karbonat, Jurnal Ilmiah Semesta Teknika, Vol. 12, No.2, 124-132.
2. Amanto, H. & Daryanto (1999), Ilmu Bahan, Bumi Aksara, Jakarta.
3. Budinski, G.K. (1992). Engineering Materials Properties Selection “Fourth Edition”.
Prentice Hall. New Jersey.
4. Herman Yudiono (2003), Karakteristik Fisikokimia Gelatin Hasil Perendaman Tulang
Sapi dalam Campuran Ca(OH)2 -CaCl2 , Skripsi Program Studi Kimia Jurusan Kimia
Fakultas MIPA, Institut Teknologi Pertanian Bogor
5. Iqbal, M. (2007), Pengaruh Proses Pack Carburizing Media Arang Tempurung
Kelapa-Barium Karbonat Terhadap Kekerasan dan Keausan Baja Karbon AISI 1020.
Seminar Nasional Metalurgi dan Material (SENAMM) no G1-04. Universitas
Indonesia. Depok
6. Krar, S.F. (1998), Technology of machine tools. Mc Graw Hill International.
Singapore.
7. Sularso, 1980, Dasar-Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradnya
Paramita, Jakarta
TM-10 | 72