Studi eksperimen dan pemodelan matematis efek socked time proses pack carburizing terhadap kekerasan permukaan baja karbon.
ISSN:
N: 2338-414X
Prosiding Konferensi
erensi Na
Nasional Engineering Perhotelan
rhotelan V – 2014
26 – 27 Juni, 2014
Ketua Editor
: Ainul Gh
Ghurri, S.T., M.T., Ph.D.
Editor Pelaksana : I Made G
Gatot Karohika, S.T., M.T.
I Ketut A
Adi Atmika, S.T., M.T.
IG Tedd
Teddy Prananda Surya, S.T., M.T.
Penyunting Ahli
: Prof.Dr. Tjok Gd. Tirta Nindhia (UNUD)
Prof.Dr. ING Antara M.Eng. (UNUD)
Prof.Dr.
Prof.Dr.Ir. IGB Wijaya Kusuma (UNUD)
Prof Joh
Johny Wahyuadi M, DEA (UI)
Prof. Dr
Dr. Kuncoro Diharjo, ST,MT. (UNS)
Dr Catu
Caturwati (UNTIRTA)
Prof.Dr.
Prof.Dr.Ing. Mulyadi Bur (Sekjen BKSTM)
Dr. Ir.
r. I Wayan Surata, MErg (UNUD)
Hak Cipta @ 2014 oleh KNEP V – 2014
Jurusan Teknik Mesin – Universitas
Universi Udayana.
Dilarang mereproduksi dan mendistribusi
bagian dari publikasii ini dalam
da
bentuk
maupun media apapun tanpa seijin
s
Jurusan
Teknik Mesin – Universitas
itas Udayana.
Uday
Dipublikasikan dan didistrib
didistribusikan oleh Jurusan Teknik Mesin – Universitas
Udayana, Kampus Bukit
ukit Jim
Jimbaran, Bali 80362, Indonesia.
i
!
"# "$ %
"&'(
) *
)
+ ,
) *
+ /
(0
1
+ - !
4 "&'(
2" ) *
3
.
-
.
)
,
)
+
5
.1
.
6
,
,
.
7
'.
:
,
*
8
8
,
,
,
,
,
,
".
8
,
, 9:
,
,
.
,
,
,
.
8
;.
,
,
(.
!
, :91 :9 ,
,
2. "
,
,
.
"# 8
8
,
,
,
.
,
,
,
.
#. $
%
! $
8
<
,
,
<
.
9
#(
.
,
,
,
,
,
,
.
1
,+
, "' %
"&'(
,
&' '
ii
' '
'('
DAFTAR ISI
Kata Pengantar
Daftar Isi
Makalah KNEP V - 2014
Grup Engineering Perhotelan
ii
iii
iii
EP 01
Sistem informasi geografis pemetaan hotel berbasis web - N.M.A.E.D. Wirastuti,
I.G.A.K. Diafari Djuni, I.G.A.S. Antariksa
EP 02
Evaluasi sistem pengelolaan limbah cair dengan proses biofilter anaerob-aerob dari industri
perhotelan di Bali - Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati
1
11
Grup Konversi Energi
KE 01
Analisis pengaruh posisi percabangan pipa distribusi reservoir terhadap kerugian head total
instalasi - H. Nasaruddin Salam
17
KE 02
Uji kinerja motor diesel menggunakan biowater diesel terbuat dari virgin coconut oil - Annisa
Bhikuning dan Reandy Ferdinanto
27
KE 03
Kajian simulasi koefisien perpindahan panas konveksi dan distribusi temperatur aliran fluida
pada counterflow heat exchanger dengan pipa spiral menggunakan solidworks - Sri Poernomo
Sari dan Sandy Suryady
KE 04
Paradigma dan peluang konservasi energi pada gedung komersial - I Made Astina, Anugrah
Erick Eryantono, Febryansyah
KE 05
Pengaruh model turbulensi pada analisis penggunaan blowing terhadap hambatan
aerodinamika model kendaraan - Rustan Tarakka, Jalaluddin, Baharuddin Mire, Muhammad
Noor Umar
33
41
53
KE 06
Kaji eksperimental pengaruh variasi ketebalan isolator terhadap efisiensi tungku biomassa
berbahan serbuk gergaji kayu - Ismail Thamrin dan Andriansyah
61
KE 07
Analisis laju aliran minyak pelumas pada bantalan jurnal dengan metode elemen hingga Irsyadi Yani dan Hasan Basri
67
KE 08
Pengaruh jumlah tingkat destilasi kontinyu terhadap kualitas dan kapasitas produksi arak bali
sebagai bahan bakar alternatif - IGK Sukadana, IGN Putu Tenaya
73
KE 09
Pengujian efisiensi kompor biomassa sederhana dengan debit airan udara yang bervariasi Ahmad Maulana K.
79
iii
KE 10
Analisis performansi kolektor surya pelat datar untuk pemanas air dengan sumber energi
matahari - Ketut Astawa, Nengah Suarnadwipa, IGK Dwijana
85
KE 11
Perbandingan dampak pemakaian campuran minyak goreng bekas dengan solar terhadap
emisi gas yang ditimbulkannya - Dewin Purnama, Richard A.M. Napitupulu
91
KE 12
Drag reduction suspense bakteri selulosa pada aliran crude oil dalam pipa spiral - Yanuar,
Kurniawan, Rendi, Habib, Edwin, Vaul
97
KE 13
Penggunaan minyak goreng bekas untuk kompor bertekanan - I Ketut Gede Wirawan
KE 14
Pengaruh pemanasan bahan bakar dengan media radiator terhadap emisi gas buang - IGN Putu
Tenaya, IGK Sukadana, I Wayan Marlon Managi
105
109
KE 15
Potensi tenaga air di Kabupaten Buleleng - Bali - Made Suarda
117
KE 16
Simulasi sistem pengering biji kopi dengan menggunakan energi surya - Isa Abdillah
125
KE 17
Potensi biogas dari substrat bio-limbah perhotelan - I Nyoman Suprapta Winaya, I Gusti Ngurah
Putu Tenaya, I Made Agus Putrawan
131
KE 18
Potensi pemanfaatan energi terbuang pada chiller dalam upaya mengoptimalkan energi
perhotelan - Suarnadwipa, Gunawan Tista, Wendya S
137
KE 19
Unjuk kerja destilasi air energi surya dengan penambahan kondensor pasif - I Gusti Ketut Puja,
Mayang Kapita, FA Rusdi Sambada
143
KE 20
Pengaruh bentuk penampang ring yang diletakkan pada permukaan silinder terhadap koefisien
drag - Si Putu Gede Gunawan Tista dan Ainul Ghurri
151
KE 21
Sintesis dan uji angka ester biodiesel jelantah minyak kelapa - Ni Made Suaniti, I Wayan
Bandem Adnyana
159
KE 22
Pengaruh jarak pitch longitudinal pengganggu aliran tersusun staggered terhadap performa
kolektor surya pemanas udara - Made Sucipta, I Putu Surya Pandita, Ketut Astawa
163
KE 23
Konduktivitas termal papan partikel sekam padi dan jerami - Effendy Arif, Syamsul Arifin,
Rombe Allo
169
KE 24
Sifat-sifat fisik papan partikel sekam padi dan jerami - Rombe Allo, Effendy Arif, Syamsul Arifin
iv
179
Grup Teknologi Pengujian dan Pengembangan Material
TPPM 01
Defusifitas unsur aluminium dengan unsure Fe pada baja cetakan guna menghindari fenomena
die soldering - Abdul Hay, Ilyas Djamal, Haerul Arsyad
TPPM 02
Studi eksperimen dan pemodelan matematis efek socked time proses pack carburizing
terhadap kekerasan permukaan baja karbon - AAIA Sri Komaladewi, I Dewa Made Krisnha Muku,
DNK Putra Negara
187
193
TPPM 03
Laju korosi dan kekuatan pipa komposit baja karbon-tembaga dalam air laut - Johannes
Leonard
199
TPPM 04
Pengaruh wetting agent terhadap densitas komposit matriks keramik Al2O3/Al Produk DIMOX
- G. N. Anastasia Sahari
205
TPPM 05
Pembuatan dan karakterisasi material komposit matriks logam paduan Al-4%Mg dengan
penguat serbuk SiC menggunakan metode stir casting - Abdul Aziz
211
TPPM 06
Pengaruh temperatur sintering pada penambahan penguat SiCw dan Al2O3 partikel terhadap
karakteristik aluminium matrik komposit - Ketut Suarsana
219
TPPM 07
TM
Aplikasi program Matlab pada perhitungan dan penentuan komposisi bahan penyusun rem
komposit - Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B., Aditianto R., Bagus B.
227
TPPM 08
Analysis on pulling and bending strength of composite having stengthener of peneapple leaf
fibre – epoxy by using alkalinity - Hammada Abbas, Reinyelda D. Latuheru, Abdul Hay
233
TPPM 09
Sifat Compression pada honeycomb sandwich structure dengan reinforcement serat alam Sofyan Djamil dan Patrick Kusworo
239
TPPM 10
Distribusi kekerasan dan total case depth baja karbon rendah setelah proses pack carburizing Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut Gede Sugita, IGN Arimbawa
245
TPPM 11
Mekanisme aus baja karbon AISI 1065 pada permukaan kontak basah akibat beban kontak
gelinding-luncur - I Made Widiyarta, I Made Parwata, I Made Gatot Karohika, I Putu Lokantara
dan Made Arie Satryawan
TPPM 12
Ketahanan api komposit plastik daur ulang berpenguat serat sabut kelapa dengan perlakuan
acrylic acid dan diammonium phospate pada fraksi berat yang berbeda - I Putu Lokantara dan
Ngakan Putu Gede Suardana
TPPM 13
Fraksi volume dan panjang serat berpengaruh terhadap kekuatan lentur komposit polyester
berpenguat serat tapis kelapa - I Made Astika dan I Gusti Komang Dwijana
v
249
255
263
TPPM 14
Keausan komposit akibat perubahan fraksi berat serat dan perlakuan vulcan AF21 - NPG
Suardana, NM. Suaniti, IP Lokantara, Sumadiasa P, Adi Prayudi
271
Grup Teknik dan Manajemen Manufaktur
TMM 01
Pengaruh dan pertimbangan faktor lingkungan untuk peningkatan kualitas pada lini produksi H Harisupriyanto
277
TMM 02
Analisa waktu baku elemen kerja pada pekerjaan penempelan cutting stiker di CV Cahaya
Thesani - I Wayan Sukania, Teddy Gunawan
284
TMM 03
Analisis beban kerja mahasiswa praktek di bengkel teknologi mekanik jurusan Teknik Mesin
Politeknik Negeri Bali - M. Yusuf dan Anom Santiana
295
TMM 04
Aspek keselamatan kerja pada proses pembentukan batu permata menggunakan mesin
gerinda - Anom Santiana dan M. Yusuf
301
TMM 05
Optimasi kondisi pemesinan untuk kekasaran permukaan pada proses slot milling baja tahan
karat AISI 304 - Amrifan Saladin Mohruni, Erna Yuliwati, Redy Kholif Muhrobin
307
TMM 06
Kajian eksperimental kekasaran permukaan polymer ertalone 6SA pada proses milling - Sobron
Lubis, Rosehan, Kevin Nataniel
315
TMM 07
Pemodelan desain sol sepatu dengan inovasi penambahan wave spring - Redyarsa Dharma
Bintara, Puspita Fajar Kharismaningtyas, Moch. Agus Choiron, Anindito Purnowidodo
323
TMM 08
Analisa gaya dan daya mesin pencacah rumput gajah berkapasitas 1350 kg/jam - Liza
Rusdiyana, Suhariyanto, Eddy Widiyono, Mahirul Mursid
327
TMM 09
Redesain tempat kerja untuk meningkatkan kenyamanan dalam proses peleburan paduan
perunggu perajin gamelan Bali di Desa Tihingan - IGN Priambadi dan IKG Sugita
339
TMM 10
Perbaikan performa traksi dengan modifikasi rasio gigi tansmisi - I Gusti Agung Kade Suriadi, I
Ketut Adi Atmika, I Made Dwi Budiana Penindra
347
TMM 11
Auto tuning PID controller untuk mengendalikan kecepatan DC servomotor robot gripper 5 Jari
- I Wayan Widhiada, Wayan Reza Yuda Ade Putra, Cok. G. Indra Partha
353
TMM 12
Meningkatkan pendapatan masyarakat dengan mesin pencacah sampah plastik - I Gede Putu
Agus Suryawan, Cok. Istri P. Kusuma Kencanawati, I Made Widiyarta
359
TMM 13
Effects of length/hole diameter ratio on stress intensity factor in stop hole method - Nurlia P.S.,
Yanuar R.A.P., Anggara D.P., Moch. Agus Choiron
363
vi
TMM 14
Pengembangan model elemen hingga indentasi bulat (spherical) untuk memprediksi kekerasan
Rockwell B (HRB) - I Nyoman Budiarsa
369
TMM 15
Pemodelan desain awal crash box dua segmen terhadap tabrakan arah frontal dan arah miring
- Moch. Agus Choiron
379
TMM 16
Aplikasi ergonomi total untuk meningkatkan kualitas dan produktivitas - I Wayan Surata
383
TMM 17
Analisis penyerapan energy dan deformasi crash box dengan variasi bentuk penampang - Fikrul
Akbar Alamsyah dan Moch. Agus Choiron
389
TMM 18
Kajian kinerja traksi dan perilaku guling kendaraan truk pengolah sampah - I Dewa Gede Ary
Subagia, I Ketut Adi Atmika, Tjok, Gde Tirta Nindhia
395
TMM 19
Aplikasi ergonomic function deployment untuk redesain kursi penumpang mini bus angkutan
pariwisata di Bali - I Gusti Komang Dwijana dan I Putu Lokantara
403
TMM 20
Karakteristik traksi sepeda motor dengan continuous variable transmission system - I Ketut Adi
Atmika dan I Dewa Gede Ary Subagia
409
TMM 21
Analisa distribusi tegangan pada helm industri dengan mengunakan metode elemen hingga I Made Gatot Karohika, I Made Dwi Budiana Penidra, DNK Putra Negara, Geovani
417
TMM 22
Aplikasi metode Six Sigma (DMAIC) untuk meningkatkan kualitas produk alat music sasando Damianus Manesi
423
Grup Bidang Umum
BU 01
Asupan nutrisi berupa segelas teh manis dan 75 gram kue ketan dapat menurunkan kelelahan
dan meningkatkan konsentrasi petani Subak Abian di Desa Taman Tanda Bedugul - I Ketut
Widana dan I Gede Oka Pujihadi
433
Grup Industri Pariwisata Kreatif
IPK 01
Introduksi teknologi tepat guna untuk perajin kulit kerang sebagai industri kreatif penunjang
pariwisata di Lombok – NTB - I Wayan Joniarta dan Made Wijana
vii
439
!" # !
" #$
$
Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80632
Komaladewijeged@yahoo.com
In material selection for a machining component, the properties of material and application of
component made have to be well considered. For example, for sliding or rubbing components
such as shaft, gear, and crankshaft require the hardness on the surface but remain ductile in the
core. Failure are often encountered due to lack of these property are wear, deformation, tear and
rupture. One way to obtain these properties is by giving surface hardening treatment through a
pack carburizing process. In this work the effect of socked time (holding time) and its
mathematical model on the surface hardness were studied. Mathematical model to be applied
were power, linier and square model. The material to be used was a medium carbon steel with a
0
carburizing medium charcoal coffee, energizer 20 % CaCO3. Heating was carried out at 850 C,
socked times at 4, 6 and 8 hours and cooling with air. The results showed that the higher of
socked time the higher hardness achieved. This increase reached a depth of 2 mm for 8 hours
socked time meanwhile for socked time 4 and 6 hours this increase only up to a depth of 1.5 mm.
The highest hardness of 297.793 VHN was obtained at the surface (0.5 mm from the outside), an
increase of approximately 46.3 % compared to that without treatment. The best mathematical
model to represent the relationship between socked time and surface hardness was presented
2,650
by a power relationship H = 127.869 t
with a +0.91 correlation coefficien.
%!
: Pack carburizing, surface hardening, hardness, mathematical model
Pengetahuan tentang sifat>sifat material dan aplikasi dari komponen yang dibuat merupakan hal
yang harus diketahui dalam pemilihan material. Misalnya untuk komponen yang meluncur atau
bergesekan seperti poros,
,
diperlukan sifat keras pada permukaan namun tetap
ulet pada bagian intinya. Kegagalan yang sering dijumpai karena sifat tersebut kurang dipenuhi
adalah keausan, deformasi, sobek dan pecah. Salah satu cara untuk mendapatkan sifat>sifat
tersebut adalah dengan memberikan perlakuan pengerasan permukaan yang salah satunya
adalah proses
. Pada penelitian ini diteliti efek
dan
model matematisnya terhadap kekerasan permukaan baja. Model matematis yang digunakan
adalah model power, linier dan kwadratik. Material yang digunakan adalah baja karbon sedang
0
dengan media karburasi arang kayu kopi, energizer 20 % CaCO3, pemanasan 850 C dan
pendinginan dengan udara. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin lama
kekerasan yang dicapai semakin tinggi pula. Peningkatan ini mencapai kedalaman 2 mm untuk
socked time 8 jam sedangkan untuk socked time 4 dan 6 jam peningkatan ini hanya sampai
kedalaman 1,5 mm. Kekerasan tertinggi diperoleh pada permukaan ( 0,5 mm dari luar) yaitu
297,793 VHN, meningkat sekitar 46,793 % dibandingkan yang tanpa perlakuan. Model terbaik
untuk menyatakan hubungan socked time dan kekerasan adalah hubungan power H =
2,650
127,869t
dengan coeficient correlation +0,91.
& Pack carburizing, pengerasan permukaan, kekerasan, model matematis
'( )
*
)
$+
Besi dan baja merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari kehidupan dan peradaban
manusia. Penggunannya meningkat dengan pesat di bidang konstruksi dan industri, memegang
peranan yang sangat besar dalam perkembangan ekonomi dan telah menjadi tulang punggung industri
logam berat dalam suatu negara. Sifat>sifat khas bahan industri yang dihasilkan dari logam perlu
diperhatikan dengan seksama karena bahan tersebut pada umumnya dipergunakan untuk berbagai
macam keperluan dalam berbagai aplikasi/keadaan. Sifat>sifat tersebut antara lain sifat mekanik
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan V, Universitas Udayana, 2014
193
(kekuatan, kekerasan, kekakuan, keuletan, kepekaan terhadap takikan atau kekuatan impak),
sifat>sifat fisik (ukuran, massa jenis, struktur) maupun sifat>sifat teknologi (mampu mesin, mampu
keras) dan lain sebagainya. Untuk aplikasi konstruksi mesin khususnya pada bagian komponen yang
meluncur atau bergesekan seperti poros,
,
diperlukan sifat keras pada permukaan
namun tetap ulet pada bagian intinya. Kegagalan yang sering dijumpai karena kekerasan permukaan
komponen yang rendah adalah keausan, deformasi, sobek dan pecah [1]. Salah satu cara untuk
mengurangi terjadinya kegagalan tersebut adalah dengan memberikan perlakuan pengerasan
permukaan atau
. Salah satu metode
adalah pack carburizing.
Dengan proses pack carburizing diharapkan baja memiliki kekerasan yang tinggi, ketahanan aus yang
cukup dan ketangguhan terhadap beban kejut yang memadai yang pada akhirnya akan memberikan
yang lebih lama [2].
Salah satu baja yang umumnya digunakan dalam dunia industri adalah baja karbon sedang.
Baja ini banyak dipakai dalam dunia industri karena memiliki sifat>sifat keuletan tinggi, kekuatan relatif
rendah, dan dapat dikeraskan. Tetapi dibalik kelebihanya itu baja jenis ini memiliki kelemahan yaitu
mudah aus, mudah korosi dan kekuatan relatif rendah. Biasanya baja karbon ini digunakan untuk baja
kontruksi mesin, untuk poros, roda gigi, rantai, rem dan lain>lain. Untuk memperbaiki kelemahannya
tersebut baja diberikan perlakuan pack carburising. Proses pack carburizing merupakan proses
pengerasan permukaan baja dengan mengubah komposisi kimia permukaan baja untuk memperkaya
unsur karbon pada permukaan baja [1]. Ada beberapa parameter proses yang berpengaruh dalam
proses pack carburizing yaitu, temperatur pemanasan,
(
), media pendingin
dan media karburasi yang digunakan [3]. Pada penelitian ini parameter proses yang diteliti adalah
dan sifat mekanis yang diamati adalah kekerasan. Material yang digunakan adalah baja
0
karbon sedang dengan media karburasi arang kayu kopi, energizer CaCO3, pemanasan 850 C dan
pendinginan dengan udara. Pola hubungan antara socked time dan kekerasan permukaan didekati
dengan model linier, power dan kwadratik. Model terbaik ditandai dengan nilai coeficient correlation
yang paling tingi. Dari model terbaik ini bisa digunakan untuk memprediksi kekerasan permukaan
untuk variasi socked time yang diberikan.
Carburizing adalah 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
atau
, proses
dan proses
. Pada proses
(gambar 1) digunakan arang yang dicampur dengan NaCO3, CaCO3 atau BaCO3 dengan komposisi
0>40 % [4] yang berfungsi sebagai
. Ke dalam campuran tersebut dimasukkan baja yang akan
dikeraskan, kotak ditutup rapat. Untuk menghindari adanya udara masuk ke dalam wadah, antara
wadah dan penutup diisi seal berupa tanah liat [5]. Wadah kemudian dimasukkan ke dalam dapur
0
pemanas dan dipanaskan sampai temperatur austenite (850 – 950 C), ditahan pada suhu tersebut
untuk beberapa lama kemudian didinginkan dengan media tertentu. Penambahan BaCO3 atau CaCO3
pada media arang aktif dapat mempercepat proses carburizing, yang pada suhu tinggi akan
mendekomposisi energi BaCO3 berubah menjadi gas CO.
BaCO3
BaO
CO2 + C
+ CO2
2 CO
(1)
(2)
Barium carbonate terurai akibat energi panas, karbon dioksida hasil penguraian tersebut
bereaksi dengan karbon dalam arang membentuk carbon monoxide (CO). Begitu pula yang terjadi
pada CaCO3 yang berubah menjadi gas CO.
CaCO3 CaO+ CO2
(3)
CO2 + C
(4)
2 CO
Carbon monoxide akan bereaksi dengan Fe
2CO + Fe >
Fe(C ) + CO2
(5)
Prosiding KNEP V 2014
ISSN 2338>414X 194
Selanjutnya terjadi proses difusi karbon dengan besi (Fe). Gas CO2 sisa hasil reaksi difusi
akan segera bereaksi kembali dengan C dari arang dan kembali membentuk CO. Proses reaksi ini
berlangsung terus menerus.
Arang aktif + energizer
Gambar 1. Proses pack karburising [4]
,(
-#
Material spesimen uji yang digunakan adalah baja karbon sedang dengan komposisi 0,34>0,5
C, 0,5>0,8 % Mn, 0,035% < P, 0,035% < S, 0,15>0,4 Si, 0,4 Cr, 0,1 Mo, 0,4 Ni dan 97,5% Fe.
Dimensi spesimen uji ditunjukkan seperti gambar 2. Sebagai media karburasi digunakan adalah arang
kayu kopi dengan komposisi 80% arang kayu kopi + 20% CaCO3. Spesimen uji dimasukkan kedalam
wadah dan diisi media karburasi dengan jarak antar specimen minimal 3 mm. Wadah baja ditutup rapat
0
kemudian dimasukan kedalam dapur pemanas (
) dan dipanaskan pada temperatur 850 C
ditahan selama 4 jam. Wadah baja dikeluarkan dari dapur pemanas, spesimen dikeluarkan dan
didinginkan dengan udara. Spesimen kemudian dipotong, dipolishing, dan dietsa. Selanjutnya
dilakukan pengukuran kekerasan pada penampang melintangnya dengan penambahan jarak titik
pengukuran 0,5 mm dari permukaan ke inti. Kekerasan diukur menggunakan metode Vikers.
Langkah yang sama dilakukan untuk socked time 6 dan 8 jam.
.( /
)# $
/
$
Dari pengukuran kekerasan terhadap spesimen tanpa perlakuan diperoleh kekerasan sebesar 203,419
VHN. Sedangkan untuk distribusi kekerasan dengan variasi socked time disajikan pada gambar 3. Dari gambar 3
terlihat bahwa semakin lama socked time yang diberikan semakin tinggi kekerasan yang dicapai. Hal ini
sejalan dengan penelitian yang dilakukan oleh Masyrukan [6], Nevada J. M. Nanulaitta [7] dan Eka [8]
walaupun dengan media karburasi, energizer dan temperatur pemanasan yang berbeda. Peningkatan
kekerasan terjadi sampai kedalaman 1,5 mm untuk soked time 8 jam dan hanya sampai kedalaman 1
mm untuk socked time 4 dan 6 jam. Setelah jarak tersebut kekerasan relatif sama dengan kekerasan
spesimen tanpa perlakuan. Hal ini menunjukkan bahwa difusi karbon hanya terjadi sampai kedalaman
1,5 mm untuk socked time 8 jam dan sampai kedalaman 1 mm untuk socked time 4 dan 6 jam.
Kekerasan tertinggi diperoleh pada socked time 8 jam pada jarak 0,5 mm dari permukaan yaitu
sebesar 297,793 VHN, meningkat sekitar 46,793 % dibandingkan dengan spesimen tanpa perlakuan.
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan V, Universitas Udayana, 2014
195
Gambar 3. Distribusi kekerasan pada variasi socked time
Hubungan
dan kekerasan permukaan didekati dengan tiga model matematis yaitu
b,
model power, linier dan kwadratik. Untuk model power didekati dengan H = at dimena H adalah
kekerasan, t adalah socked time, a dan b adalah konstanta. Model pangkat diubah ke dalam bentuk
linier diperoleh:
=
=
+
=
+
(6)
Koefisien a dan b dapat ditentukan dari persamaan linier simultan berikut berikut:
+
∑
=∑
=
=
(7)
∑
+
=
∑
=
=∑
=
(8)
Tabel 1. Data untuk model power pada jarak 0,5 mm dari permukaan
SSE
(H-Hmodel)
SSR
(Hmodel-Hmean)
2
2
1,627
1442,071
N
o
t
1
4
223,524
1,386
1,922
5,410
7,499
260,223
222,249
2
4
221,980
1,386
1,922
5,403
7,490
260,223
222,249
0,072
1442,071
3
4
228,255
1,386
1,922
5,430
7,528
260,223
222,249
36,073
1442,071
4
6
256,215
1,792
3,210
5,546
9,937
260,223
262,444
38,796
4,931
5
6
262,027
1,792
3,210
5,568
9,977
260,223
262,444
0,174
4,931
6
6
270,089
1,792
3,210
5,599
10,032
260,223
262,444
58,448
4,931
7
8
294,281
2,079
4,324
5,685
11,821
260,223
295,299
1,036
1230,283
8
8
313,977
2,079
4,324
5,749
11,955
260,223
295,299
348,860
1230,283
9
8
5,653
50,04
3
11,755
260,223
2342,01
0
295,299
103,584
1230,283
54
2,079
15,77
2
4,324
Σ
285,121
2355,47
0
2339,974
588,671
8031,857
H
ln t
(ln t)2
28,369
ln H
ln H. ln t
87,994
Hmean
Hmodel
Prosiding KNEP V 2014
ISSN 2338>414X 196
Persamaan 7 dan 8 diubah ke dalam bentuk matrik:
∑
∑( )
∑
∑
=
∑
Dengan memasukkan nilai>nilai yang bersesuaian pada tabel 1 ke dalam persamaan (9) diperoleh:
=
Dengan menyelesaikan secara simultan menggunakan invers matrik diperoleh:
=(
) −
−
=
−
=
Sehingga model matematisnya : H = 127,869t
2,650
Untuk menentukan tingkat signifikan hubungan antara socked time dan kekerasan permukaan
2
digunakan c
(r ), yang dirumuskan sebagai: [9]
2
r = SSR/SST = SSR/(SSR+SSE) = (8031,857/(8031,857+588,671) =
+ 0,93
Perbandingan persamaan untuk model power, model linier dan kwadratik serta nilai c
nya diperlihatkan pada tabel 2.
Tabel 2. Model matematis hubungan socked time dan kekerasan permukaan
Model
Persamaan
r2
Power
Linier
H = 127,869t2,650
H = -20289,15 + 3425,146t
+ 0,93
+ 0,52
Kwadratik
H = -20253,598 + 3429,782t-1,677t2
+ 0,5
Terlihat bahwa model power merupakan model terbaik untuk menyatakan hubungan antara
kekerasan permukaan dengan socked time karena memiliki
paling tinggi (+0,93).
Hal ini menunjukkan bahwa terdapat 93 % pasangan data yang fit pada model tersebut. Dengan model
ini bisa digunakan untuk memprediksi nilai kekerasan permukaan dengan sokect time tertentu dengan
0
parameter dan kondisi proses yang sama. Misalnya, untuk kondisi pemanasan 850 C, media karburasi
7 jam maka
80% arang kayu kopi dan 20% CaCO3, pendinginan dengan udara, untuk
prediksi kekerasan permukaannya adalah:
H = 127,869t2,650 = 127,869 (7)2,650 = 279,566 VHN
Jika dibandingkan dengan data dari tabel 1 terlihat bahwa nilai ini berada diantara kekerasan
dengan menggunakan socked time 6 jam dan 8 jam. Hal ini menunjukkan prediksi ini benar karena
nilainya lebih tinggi dibandingkan socked time 6 jam tetapai lebih rendah dari socked time 8 jam,
sehingga pernyataan bahwa semakin tinggi socked time semakin tinggi pula kekerasannya tetap
konsisten.
Model matematis hubungan antara socked time dan kekerasan ini berbeda dengan penelitian
yang dilakukan Linus O. Asuquo, and Ihom, P. Aondona [9], dimana dalam penelitiannya hubungan
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan V, Universitas Udayana, 2014
197
parameter ini didekati dengan model linier. Ada beberapa faktor yang menyebabkan perbedaan ini,
diantaranya; (a) pada penelitian Linus hanya dicoba satu model saja yaitu model linier sehingga tidak
bisa dibandingkan dengan model yang lain, (b) pengambilan datanya hanya dilakukan sekali tanpa
pengulangan, (c) parameter proses yang digunakan berbeda yaitu dengan media karburasi charcoal,
0
temperatur pemanasan 900 C dan tanpa mencantumkan media pendingin yang digunakan. (d)
komposisi kimia material baja yang digunakan berbeda. Namun satu hal yang sama adalah semakin
lama socked time semakin tinggi pula kekerasan permukaan yang dihasilkan.
0(
a.
b.
c.
d.
1) $
Kesimpulan dari penelitian ini adalah:
Semakin lama socked time semakin tinggi kekerasan permukaan
Peningkatan kekerasan terjadi sampai kedalaman 1,5 mm untuk socked time 8 jam, dan
sampai kedalaman 1 mm untuk socked time 4 dan 6 jam.
Kekerasan tertinggi dicapai pada socked time 8 jam dan pada jarak 0,5 mm dari permukaan
yaitu 297,793 VHN, meningkat 46,3 % dibandingkan kekerasan spesimen tanpa perlakuan.
2,650
Untuk kondisi parameter proses yang dipilih pada penelitian ini, model power H = 127,869t
merupakan model terbaik untuk menyatakan hubungan antara
dan kekerasan
permukaan dengan coeficient correlation +0,93.
1
$
*
/
Ucapan terima kasih yang sangat dalam kami sampaikan kepada Lembaga Penelitian dan
Pengabdian Masyarakat (LP2M) Universitas Udayana yang telah mendanai penelitian yang dimuat
pada peper ini melalui dana PNBP Unud tahun 2014 dengan Surat Perjanjian Penugasan Dalam
Rangka Pelaksanaan Penelitian Dosen Muda Anggaran 2014 No: 237>71/UN 14.2/PNL.0103.00/2014.
# 2 * 1
[1] Muhamad Sadat Hamzah dan Muh. Iqbal,
, Jurnal SMARTek, vol 6 no 3, Agustus 2008: p 169>175
[2]
Emmanuel Jose Ohize & Bernard Numgwo Atsumbe, 2013, ! "
#
"
$
%
& '"!
(
)
)
, Journal of Science, Technology, Mathematics & Education(JOSTMED), 9 (2), April,
2013.
[3]
Hochman R.,Burson J., 1966, (
Refining, pp.331.
[4]
Budinski, G.K.,1999,
Hall. New Jersey.
[5]
Fatai Olufemi Aramide, Simeon Ademola Ibitoye, Isiaka Oluwole Oledele and Joseph Olatunde
Borode, 2010,
"
)
&
+
,
-! "
"
, Leonardo Electronic Journal of Practices and technologies,
Issue 16, January>June 2010 p. 1>12, ISSN 1583>1078
[6]
"
Masyrukan,
)
, New York: API Division of
#
!
#
[7]
*
Prentice
)
*
. /
, MEDIA MESIN, Vol. 7, No. 1, Januari 2006, 40>46.
Nevada J. M. Nanulaitta, Alexander. A. Patty,2011,
)12
#
3
0
%
("
"
Jurnal TEKNOLOGI, Volume 8 Nomor 2, 2011; 927 – 935
[8]
Eka R. M. A. P. Lilipaly, 2011,
0
"
(
) ! )
, Volume 8 Nomor 2, 2011; 936 – 943
[9]
Douglas C. Montgomery,1976, #
USA.
[9]
)412
#
.
)
#
5
!
"
"
3
John Wiley & Son,
Linus .O. Asuquo, and Ihom, P. Aondona"
"
- ( %
%
)
3
!
(
( " & International Journal of Metal and Steel
Research Technology Vol. 1, No. 2, August 2013, PP: 19 > 25
Prosiding KNEP V 2014
ISSN 2338>414X 198
N: 2338-414X
Prosiding Konferensi
erensi Na
Nasional Engineering Perhotelan
rhotelan V – 2014
26 – 27 Juni, 2014
Ketua Editor
: Ainul Gh
Ghurri, S.T., M.T., Ph.D.
Editor Pelaksana : I Made G
Gatot Karohika, S.T., M.T.
I Ketut A
Adi Atmika, S.T., M.T.
IG Tedd
Teddy Prananda Surya, S.T., M.T.
Penyunting Ahli
: Prof.Dr. Tjok Gd. Tirta Nindhia (UNUD)
Prof.Dr. ING Antara M.Eng. (UNUD)
Prof.Dr.
Prof.Dr.Ir. IGB Wijaya Kusuma (UNUD)
Prof Joh
Johny Wahyuadi M, DEA (UI)
Prof. Dr
Dr. Kuncoro Diharjo, ST,MT. (UNS)
Dr Catu
Caturwati (UNTIRTA)
Prof.Dr.
Prof.Dr.Ing. Mulyadi Bur (Sekjen BKSTM)
Dr. Ir.
r. I Wayan Surata, MErg (UNUD)
Hak Cipta @ 2014 oleh KNEP V – 2014
Jurusan Teknik Mesin – Universitas
Universi Udayana.
Dilarang mereproduksi dan mendistribusi
bagian dari publikasii ini dalam
da
bentuk
maupun media apapun tanpa seijin
s
Jurusan
Teknik Mesin – Universitas
itas Udayana.
Uday
Dipublikasikan dan didistrib
didistribusikan oleh Jurusan Teknik Mesin – Universitas
Udayana, Kampus Bukit
ukit Jim
Jimbaran, Bali 80362, Indonesia.
i
!
"# "$ %
"&'(
) *
)
+ ,
) *
+ /
(0
1
+ - !
4 "&'(
2" ) *
3
.
-
.
)
,
)
+
5
.1
.
6
,
,
.
7
'.
:
,
*
8
8
,
,
,
,
,
,
".
8
,
, 9:
,
,
.
,
,
,
.
8
;.
,
,
(.
!
, :91 :9 ,
,
2. "
,
,
.
"# 8
8
,
,
,
.
,
,
,
.
#. $
%
! $
8
<
,
,
<
.
9
#(
.
,
,
,
,
,
,
.
1
,+
, "' %
"&'(
,
&' '
ii
' '
'('
DAFTAR ISI
Kata Pengantar
Daftar Isi
Makalah KNEP V - 2014
Grup Engineering Perhotelan
ii
iii
iii
EP 01
Sistem informasi geografis pemetaan hotel berbasis web - N.M.A.E.D. Wirastuti,
I.G.A.K. Diafari Djuni, I.G.A.S. Antariksa
EP 02
Evaluasi sistem pengelolaan limbah cair dengan proses biofilter anaerob-aerob dari industri
perhotelan di Bali - Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati
1
11
Grup Konversi Energi
KE 01
Analisis pengaruh posisi percabangan pipa distribusi reservoir terhadap kerugian head total
instalasi - H. Nasaruddin Salam
17
KE 02
Uji kinerja motor diesel menggunakan biowater diesel terbuat dari virgin coconut oil - Annisa
Bhikuning dan Reandy Ferdinanto
27
KE 03
Kajian simulasi koefisien perpindahan panas konveksi dan distribusi temperatur aliran fluida
pada counterflow heat exchanger dengan pipa spiral menggunakan solidworks - Sri Poernomo
Sari dan Sandy Suryady
KE 04
Paradigma dan peluang konservasi energi pada gedung komersial - I Made Astina, Anugrah
Erick Eryantono, Febryansyah
KE 05
Pengaruh model turbulensi pada analisis penggunaan blowing terhadap hambatan
aerodinamika model kendaraan - Rustan Tarakka, Jalaluddin, Baharuddin Mire, Muhammad
Noor Umar
33
41
53
KE 06
Kaji eksperimental pengaruh variasi ketebalan isolator terhadap efisiensi tungku biomassa
berbahan serbuk gergaji kayu - Ismail Thamrin dan Andriansyah
61
KE 07
Analisis laju aliran minyak pelumas pada bantalan jurnal dengan metode elemen hingga Irsyadi Yani dan Hasan Basri
67
KE 08
Pengaruh jumlah tingkat destilasi kontinyu terhadap kualitas dan kapasitas produksi arak bali
sebagai bahan bakar alternatif - IGK Sukadana, IGN Putu Tenaya
73
KE 09
Pengujian efisiensi kompor biomassa sederhana dengan debit airan udara yang bervariasi Ahmad Maulana K.
79
iii
KE 10
Analisis performansi kolektor surya pelat datar untuk pemanas air dengan sumber energi
matahari - Ketut Astawa, Nengah Suarnadwipa, IGK Dwijana
85
KE 11
Perbandingan dampak pemakaian campuran minyak goreng bekas dengan solar terhadap
emisi gas yang ditimbulkannya - Dewin Purnama, Richard A.M. Napitupulu
91
KE 12
Drag reduction suspense bakteri selulosa pada aliran crude oil dalam pipa spiral - Yanuar,
Kurniawan, Rendi, Habib, Edwin, Vaul
97
KE 13
Penggunaan minyak goreng bekas untuk kompor bertekanan - I Ketut Gede Wirawan
KE 14
Pengaruh pemanasan bahan bakar dengan media radiator terhadap emisi gas buang - IGN Putu
Tenaya, IGK Sukadana, I Wayan Marlon Managi
105
109
KE 15
Potensi tenaga air di Kabupaten Buleleng - Bali - Made Suarda
117
KE 16
Simulasi sistem pengering biji kopi dengan menggunakan energi surya - Isa Abdillah
125
KE 17
Potensi biogas dari substrat bio-limbah perhotelan - I Nyoman Suprapta Winaya, I Gusti Ngurah
Putu Tenaya, I Made Agus Putrawan
131
KE 18
Potensi pemanfaatan energi terbuang pada chiller dalam upaya mengoptimalkan energi
perhotelan - Suarnadwipa, Gunawan Tista, Wendya S
137
KE 19
Unjuk kerja destilasi air energi surya dengan penambahan kondensor pasif - I Gusti Ketut Puja,
Mayang Kapita, FA Rusdi Sambada
143
KE 20
Pengaruh bentuk penampang ring yang diletakkan pada permukaan silinder terhadap koefisien
drag - Si Putu Gede Gunawan Tista dan Ainul Ghurri
151
KE 21
Sintesis dan uji angka ester biodiesel jelantah minyak kelapa - Ni Made Suaniti, I Wayan
Bandem Adnyana
159
KE 22
Pengaruh jarak pitch longitudinal pengganggu aliran tersusun staggered terhadap performa
kolektor surya pemanas udara - Made Sucipta, I Putu Surya Pandita, Ketut Astawa
163
KE 23
Konduktivitas termal papan partikel sekam padi dan jerami - Effendy Arif, Syamsul Arifin,
Rombe Allo
169
KE 24
Sifat-sifat fisik papan partikel sekam padi dan jerami - Rombe Allo, Effendy Arif, Syamsul Arifin
iv
179
Grup Teknologi Pengujian dan Pengembangan Material
TPPM 01
Defusifitas unsur aluminium dengan unsure Fe pada baja cetakan guna menghindari fenomena
die soldering - Abdul Hay, Ilyas Djamal, Haerul Arsyad
TPPM 02
Studi eksperimen dan pemodelan matematis efek socked time proses pack carburizing
terhadap kekerasan permukaan baja karbon - AAIA Sri Komaladewi, I Dewa Made Krisnha Muku,
DNK Putra Negara
187
193
TPPM 03
Laju korosi dan kekuatan pipa komposit baja karbon-tembaga dalam air laut - Johannes
Leonard
199
TPPM 04
Pengaruh wetting agent terhadap densitas komposit matriks keramik Al2O3/Al Produk DIMOX
- G. N. Anastasia Sahari
205
TPPM 05
Pembuatan dan karakterisasi material komposit matriks logam paduan Al-4%Mg dengan
penguat serbuk SiC menggunakan metode stir casting - Abdul Aziz
211
TPPM 06
Pengaruh temperatur sintering pada penambahan penguat SiCw dan Al2O3 partikel terhadap
karakteristik aluminium matrik komposit - Ketut Suarsana
219
TPPM 07
TM
Aplikasi program Matlab pada perhitungan dan penentuan komposisi bahan penyusun rem
komposit - Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B., Aditianto R., Bagus B.
227
TPPM 08
Analysis on pulling and bending strength of composite having stengthener of peneapple leaf
fibre – epoxy by using alkalinity - Hammada Abbas, Reinyelda D. Latuheru, Abdul Hay
233
TPPM 09
Sifat Compression pada honeycomb sandwich structure dengan reinforcement serat alam Sofyan Djamil dan Patrick Kusworo
239
TPPM 10
Distribusi kekerasan dan total case depth baja karbon rendah setelah proses pack carburizing Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut Gede Sugita, IGN Arimbawa
245
TPPM 11
Mekanisme aus baja karbon AISI 1065 pada permukaan kontak basah akibat beban kontak
gelinding-luncur - I Made Widiyarta, I Made Parwata, I Made Gatot Karohika, I Putu Lokantara
dan Made Arie Satryawan
TPPM 12
Ketahanan api komposit plastik daur ulang berpenguat serat sabut kelapa dengan perlakuan
acrylic acid dan diammonium phospate pada fraksi berat yang berbeda - I Putu Lokantara dan
Ngakan Putu Gede Suardana
TPPM 13
Fraksi volume dan panjang serat berpengaruh terhadap kekuatan lentur komposit polyester
berpenguat serat tapis kelapa - I Made Astika dan I Gusti Komang Dwijana
v
249
255
263
TPPM 14
Keausan komposit akibat perubahan fraksi berat serat dan perlakuan vulcan AF21 - NPG
Suardana, NM. Suaniti, IP Lokantara, Sumadiasa P, Adi Prayudi
271
Grup Teknik dan Manajemen Manufaktur
TMM 01
Pengaruh dan pertimbangan faktor lingkungan untuk peningkatan kualitas pada lini produksi H Harisupriyanto
277
TMM 02
Analisa waktu baku elemen kerja pada pekerjaan penempelan cutting stiker di CV Cahaya
Thesani - I Wayan Sukania, Teddy Gunawan
284
TMM 03
Analisis beban kerja mahasiswa praktek di bengkel teknologi mekanik jurusan Teknik Mesin
Politeknik Negeri Bali - M. Yusuf dan Anom Santiana
295
TMM 04
Aspek keselamatan kerja pada proses pembentukan batu permata menggunakan mesin
gerinda - Anom Santiana dan M. Yusuf
301
TMM 05
Optimasi kondisi pemesinan untuk kekasaran permukaan pada proses slot milling baja tahan
karat AISI 304 - Amrifan Saladin Mohruni, Erna Yuliwati, Redy Kholif Muhrobin
307
TMM 06
Kajian eksperimental kekasaran permukaan polymer ertalone 6SA pada proses milling - Sobron
Lubis, Rosehan, Kevin Nataniel
315
TMM 07
Pemodelan desain sol sepatu dengan inovasi penambahan wave spring - Redyarsa Dharma
Bintara, Puspita Fajar Kharismaningtyas, Moch. Agus Choiron, Anindito Purnowidodo
323
TMM 08
Analisa gaya dan daya mesin pencacah rumput gajah berkapasitas 1350 kg/jam - Liza
Rusdiyana, Suhariyanto, Eddy Widiyono, Mahirul Mursid
327
TMM 09
Redesain tempat kerja untuk meningkatkan kenyamanan dalam proses peleburan paduan
perunggu perajin gamelan Bali di Desa Tihingan - IGN Priambadi dan IKG Sugita
339
TMM 10
Perbaikan performa traksi dengan modifikasi rasio gigi tansmisi - I Gusti Agung Kade Suriadi, I
Ketut Adi Atmika, I Made Dwi Budiana Penindra
347
TMM 11
Auto tuning PID controller untuk mengendalikan kecepatan DC servomotor robot gripper 5 Jari
- I Wayan Widhiada, Wayan Reza Yuda Ade Putra, Cok. G. Indra Partha
353
TMM 12
Meningkatkan pendapatan masyarakat dengan mesin pencacah sampah plastik - I Gede Putu
Agus Suryawan, Cok. Istri P. Kusuma Kencanawati, I Made Widiyarta
359
TMM 13
Effects of length/hole diameter ratio on stress intensity factor in stop hole method - Nurlia P.S.,
Yanuar R.A.P., Anggara D.P., Moch. Agus Choiron
363
vi
TMM 14
Pengembangan model elemen hingga indentasi bulat (spherical) untuk memprediksi kekerasan
Rockwell B (HRB) - I Nyoman Budiarsa
369
TMM 15
Pemodelan desain awal crash box dua segmen terhadap tabrakan arah frontal dan arah miring
- Moch. Agus Choiron
379
TMM 16
Aplikasi ergonomi total untuk meningkatkan kualitas dan produktivitas - I Wayan Surata
383
TMM 17
Analisis penyerapan energy dan deformasi crash box dengan variasi bentuk penampang - Fikrul
Akbar Alamsyah dan Moch. Agus Choiron
389
TMM 18
Kajian kinerja traksi dan perilaku guling kendaraan truk pengolah sampah - I Dewa Gede Ary
Subagia, I Ketut Adi Atmika, Tjok, Gde Tirta Nindhia
395
TMM 19
Aplikasi ergonomic function deployment untuk redesain kursi penumpang mini bus angkutan
pariwisata di Bali - I Gusti Komang Dwijana dan I Putu Lokantara
403
TMM 20
Karakteristik traksi sepeda motor dengan continuous variable transmission system - I Ketut Adi
Atmika dan I Dewa Gede Ary Subagia
409
TMM 21
Analisa distribusi tegangan pada helm industri dengan mengunakan metode elemen hingga I Made Gatot Karohika, I Made Dwi Budiana Penidra, DNK Putra Negara, Geovani
417
TMM 22
Aplikasi metode Six Sigma (DMAIC) untuk meningkatkan kualitas produk alat music sasando Damianus Manesi
423
Grup Bidang Umum
BU 01
Asupan nutrisi berupa segelas teh manis dan 75 gram kue ketan dapat menurunkan kelelahan
dan meningkatkan konsentrasi petani Subak Abian di Desa Taman Tanda Bedugul - I Ketut
Widana dan I Gede Oka Pujihadi
433
Grup Industri Pariwisata Kreatif
IPK 01
Introduksi teknologi tepat guna untuk perajin kulit kerang sebagai industri kreatif penunjang
pariwisata di Lombok – NTB - I Wayan Joniarta dan Made Wijana
vii
439
!" # !
" #$
$
Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80632
Komaladewijeged@yahoo.com
In material selection for a machining component, the properties of material and application of
component made have to be well considered. For example, for sliding or rubbing components
such as shaft, gear, and crankshaft require the hardness on the surface but remain ductile in the
core. Failure are often encountered due to lack of these property are wear, deformation, tear and
rupture. One way to obtain these properties is by giving surface hardening treatment through a
pack carburizing process. In this work the effect of socked time (holding time) and its
mathematical model on the surface hardness were studied. Mathematical model to be applied
were power, linier and square model. The material to be used was a medium carbon steel with a
0
carburizing medium charcoal coffee, energizer 20 % CaCO3. Heating was carried out at 850 C,
socked times at 4, 6 and 8 hours and cooling with air. The results showed that the higher of
socked time the higher hardness achieved. This increase reached a depth of 2 mm for 8 hours
socked time meanwhile for socked time 4 and 6 hours this increase only up to a depth of 1.5 mm.
The highest hardness of 297.793 VHN was obtained at the surface (0.5 mm from the outside), an
increase of approximately 46.3 % compared to that without treatment. The best mathematical
model to represent the relationship between socked time and surface hardness was presented
2,650
by a power relationship H = 127.869 t
with a +0.91 correlation coefficien.
%!
: Pack carburizing, surface hardening, hardness, mathematical model
Pengetahuan tentang sifat>sifat material dan aplikasi dari komponen yang dibuat merupakan hal
yang harus diketahui dalam pemilihan material. Misalnya untuk komponen yang meluncur atau
bergesekan seperti poros,
,
diperlukan sifat keras pada permukaan namun tetap
ulet pada bagian intinya. Kegagalan yang sering dijumpai karena sifat tersebut kurang dipenuhi
adalah keausan, deformasi, sobek dan pecah. Salah satu cara untuk mendapatkan sifat>sifat
tersebut adalah dengan memberikan perlakuan pengerasan permukaan yang salah satunya
adalah proses
. Pada penelitian ini diteliti efek
dan
model matematisnya terhadap kekerasan permukaan baja. Model matematis yang digunakan
adalah model power, linier dan kwadratik. Material yang digunakan adalah baja karbon sedang
0
dengan media karburasi arang kayu kopi, energizer 20 % CaCO3, pemanasan 850 C dan
pendinginan dengan udara. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin lama
kekerasan yang dicapai semakin tinggi pula. Peningkatan ini mencapai kedalaman 2 mm untuk
socked time 8 jam sedangkan untuk socked time 4 dan 6 jam peningkatan ini hanya sampai
kedalaman 1,5 mm. Kekerasan tertinggi diperoleh pada permukaan ( 0,5 mm dari luar) yaitu
297,793 VHN, meningkat sekitar 46,793 % dibandingkan yang tanpa perlakuan. Model terbaik
untuk menyatakan hubungan socked time dan kekerasan adalah hubungan power H =
2,650
127,869t
dengan coeficient correlation +0,91.
& Pack carburizing, pengerasan permukaan, kekerasan, model matematis
'( )
*
)
$+
Besi dan baja merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari kehidupan dan peradaban
manusia. Penggunannya meningkat dengan pesat di bidang konstruksi dan industri, memegang
peranan yang sangat besar dalam perkembangan ekonomi dan telah menjadi tulang punggung industri
logam berat dalam suatu negara. Sifat>sifat khas bahan industri yang dihasilkan dari logam perlu
diperhatikan dengan seksama karena bahan tersebut pada umumnya dipergunakan untuk berbagai
macam keperluan dalam berbagai aplikasi/keadaan. Sifat>sifat tersebut antara lain sifat mekanik
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan V, Universitas Udayana, 2014
193
(kekuatan, kekerasan, kekakuan, keuletan, kepekaan terhadap takikan atau kekuatan impak),
sifat>sifat fisik (ukuran, massa jenis, struktur) maupun sifat>sifat teknologi (mampu mesin, mampu
keras) dan lain sebagainya. Untuk aplikasi konstruksi mesin khususnya pada bagian komponen yang
meluncur atau bergesekan seperti poros,
,
diperlukan sifat keras pada permukaan
namun tetap ulet pada bagian intinya. Kegagalan yang sering dijumpai karena kekerasan permukaan
komponen yang rendah adalah keausan, deformasi, sobek dan pecah [1]. Salah satu cara untuk
mengurangi terjadinya kegagalan tersebut adalah dengan memberikan perlakuan pengerasan
permukaan atau
. Salah satu metode
adalah pack carburizing.
Dengan proses pack carburizing diharapkan baja memiliki kekerasan yang tinggi, ketahanan aus yang
cukup dan ketangguhan terhadap beban kejut yang memadai yang pada akhirnya akan memberikan
yang lebih lama [2].
Salah satu baja yang umumnya digunakan dalam dunia industri adalah baja karbon sedang.
Baja ini banyak dipakai dalam dunia industri karena memiliki sifat>sifat keuletan tinggi, kekuatan relatif
rendah, dan dapat dikeraskan. Tetapi dibalik kelebihanya itu baja jenis ini memiliki kelemahan yaitu
mudah aus, mudah korosi dan kekuatan relatif rendah. Biasanya baja karbon ini digunakan untuk baja
kontruksi mesin, untuk poros, roda gigi, rantai, rem dan lain>lain. Untuk memperbaiki kelemahannya
tersebut baja diberikan perlakuan pack carburising. Proses pack carburizing merupakan proses
pengerasan permukaan baja dengan mengubah komposisi kimia permukaan baja untuk memperkaya
unsur karbon pada permukaan baja [1]. Ada beberapa parameter proses yang berpengaruh dalam
proses pack carburizing yaitu, temperatur pemanasan,
(
), media pendingin
dan media karburasi yang digunakan [3]. Pada penelitian ini parameter proses yang diteliti adalah
dan sifat mekanis yang diamati adalah kekerasan. Material yang digunakan adalah baja
0
karbon sedang dengan media karburasi arang kayu kopi, energizer CaCO3, pemanasan 850 C dan
pendinginan dengan udara. Pola hubungan antara socked time dan kekerasan permukaan didekati
dengan model linier, power dan kwadratik. Model terbaik ditandai dengan nilai coeficient correlation
yang paling tingi. Dari model terbaik ini bisa digunakan untuk memprediksi kekerasan permukaan
untuk variasi socked time yang diberikan.
Carburizing adalah 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
atau
, proses
dan proses
. Pada proses
(gambar 1) digunakan arang yang dicampur dengan NaCO3, CaCO3 atau BaCO3 dengan komposisi
0>40 % [4] yang berfungsi sebagai
. Ke dalam campuran tersebut dimasukkan baja yang akan
dikeraskan, kotak ditutup rapat. Untuk menghindari adanya udara masuk ke dalam wadah, antara
wadah dan penutup diisi seal berupa tanah liat [5]. Wadah kemudian dimasukkan ke dalam dapur
0
pemanas dan dipanaskan sampai temperatur austenite (850 – 950 C), ditahan pada suhu tersebut
untuk beberapa lama kemudian didinginkan dengan media tertentu. Penambahan BaCO3 atau CaCO3
pada media arang aktif dapat mempercepat proses carburizing, yang pada suhu tinggi akan
mendekomposisi energi BaCO3 berubah menjadi gas CO.
BaCO3
BaO
CO2 + C
+ CO2
2 CO
(1)
(2)
Barium carbonate terurai akibat energi panas, karbon dioksida hasil penguraian tersebut
bereaksi dengan karbon dalam arang membentuk carbon monoxide (CO). Begitu pula yang terjadi
pada CaCO3 yang berubah menjadi gas CO.
CaCO3 CaO+ CO2
(3)
CO2 + C
(4)
2 CO
Carbon monoxide akan bereaksi dengan Fe
2CO + Fe >
Fe(C ) + CO2
(5)
Prosiding KNEP V 2014
ISSN 2338>414X 194
Selanjutnya terjadi proses difusi karbon dengan besi (Fe). Gas CO2 sisa hasil reaksi difusi
akan segera bereaksi kembali dengan C dari arang dan kembali membentuk CO. Proses reaksi ini
berlangsung terus menerus.
Arang aktif + energizer
Gambar 1. Proses pack karburising [4]
,(
-#
Material spesimen uji yang digunakan adalah baja karbon sedang dengan komposisi 0,34>0,5
C, 0,5>0,8 % Mn, 0,035% < P, 0,035% < S, 0,15>0,4 Si, 0,4 Cr, 0,1 Mo, 0,4 Ni dan 97,5% Fe.
Dimensi spesimen uji ditunjukkan seperti gambar 2. Sebagai media karburasi digunakan adalah arang
kayu kopi dengan komposisi 80% arang kayu kopi + 20% CaCO3. Spesimen uji dimasukkan kedalam
wadah dan diisi media karburasi dengan jarak antar specimen minimal 3 mm. Wadah baja ditutup rapat
0
kemudian dimasukan kedalam dapur pemanas (
) dan dipanaskan pada temperatur 850 C
ditahan selama 4 jam. Wadah baja dikeluarkan dari dapur pemanas, spesimen dikeluarkan dan
didinginkan dengan udara. Spesimen kemudian dipotong, dipolishing, dan dietsa. Selanjutnya
dilakukan pengukuran kekerasan pada penampang melintangnya dengan penambahan jarak titik
pengukuran 0,5 mm dari permukaan ke inti. Kekerasan diukur menggunakan metode Vikers.
Langkah yang sama dilakukan untuk socked time 6 dan 8 jam.
.( /
)# $
/
$
Dari pengukuran kekerasan terhadap spesimen tanpa perlakuan diperoleh kekerasan sebesar 203,419
VHN. Sedangkan untuk distribusi kekerasan dengan variasi socked time disajikan pada gambar 3. Dari gambar 3
terlihat bahwa semakin lama socked time yang diberikan semakin tinggi kekerasan yang dicapai. Hal ini
sejalan dengan penelitian yang dilakukan oleh Masyrukan [6], Nevada J. M. Nanulaitta [7] dan Eka [8]
walaupun dengan media karburasi, energizer dan temperatur pemanasan yang berbeda. Peningkatan
kekerasan terjadi sampai kedalaman 1,5 mm untuk soked time 8 jam dan hanya sampai kedalaman 1
mm untuk socked time 4 dan 6 jam. Setelah jarak tersebut kekerasan relatif sama dengan kekerasan
spesimen tanpa perlakuan. Hal ini menunjukkan bahwa difusi karbon hanya terjadi sampai kedalaman
1,5 mm untuk socked time 8 jam dan sampai kedalaman 1 mm untuk socked time 4 dan 6 jam.
Kekerasan tertinggi diperoleh pada socked time 8 jam pada jarak 0,5 mm dari permukaan yaitu
sebesar 297,793 VHN, meningkat sekitar 46,793 % dibandingkan dengan spesimen tanpa perlakuan.
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan V, Universitas Udayana, 2014
195
Gambar 3. Distribusi kekerasan pada variasi socked time
Hubungan
dan kekerasan permukaan didekati dengan tiga model matematis yaitu
b,
model power, linier dan kwadratik. Untuk model power didekati dengan H = at dimena H adalah
kekerasan, t adalah socked time, a dan b adalah konstanta. Model pangkat diubah ke dalam bentuk
linier diperoleh:
=
=
+
=
+
(6)
Koefisien a dan b dapat ditentukan dari persamaan linier simultan berikut berikut:
+
∑
=∑
=
=
(7)
∑
+
=
∑
=
=∑
=
(8)
Tabel 1. Data untuk model power pada jarak 0,5 mm dari permukaan
SSE
(H-Hmodel)
SSR
(Hmodel-Hmean)
2
2
1,627
1442,071
N
o
t
1
4
223,524
1,386
1,922
5,410
7,499
260,223
222,249
2
4
221,980
1,386
1,922
5,403
7,490
260,223
222,249
0,072
1442,071
3
4
228,255
1,386
1,922
5,430
7,528
260,223
222,249
36,073
1442,071
4
6
256,215
1,792
3,210
5,546
9,937
260,223
262,444
38,796
4,931
5
6
262,027
1,792
3,210
5,568
9,977
260,223
262,444
0,174
4,931
6
6
270,089
1,792
3,210
5,599
10,032
260,223
262,444
58,448
4,931
7
8
294,281
2,079
4,324
5,685
11,821
260,223
295,299
1,036
1230,283
8
8
313,977
2,079
4,324
5,749
11,955
260,223
295,299
348,860
1230,283
9
8
5,653
50,04
3
11,755
260,223
2342,01
0
295,299
103,584
1230,283
54
2,079
15,77
2
4,324
Σ
285,121
2355,47
0
2339,974
588,671
8031,857
H
ln t
(ln t)2
28,369
ln H
ln H. ln t
87,994
Hmean
Hmodel
Prosiding KNEP V 2014
ISSN 2338>414X 196
Persamaan 7 dan 8 diubah ke dalam bentuk matrik:
∑
∑( )
∑
∑
=
∑
Dengan memasukkan nilai>nilai yang bersesuaian pada tabel 1 ke dalam persamaan (9) diperoleh:
=
Dengan menyelesaikan secara simultan menggunakan invers matrik diperoleh:
=(
) −
−
=
−
=
Sehingga model matematisnya : H = 127,869t
2,650
Untuk menentukan tingkat signifikan hubungan antara socked time dan kekerasan permukaan
2
digunakan c
(r ), yang dirumuskan sebagai: [9]
2
r = SSR/SST = SSR/(SSR+SSE) = (8031,857/(8031,857+588,671) =
+ 0,93
Perbandingan persamaan untuk model power, model linier dan kwadratik serta nilai c
nya diperlihatkan pada tabel 2.
Tabel 2. Model matematis hubungan socked time dan kekerasan permukaan
Model
Persamaan
r2
Power
Linier
H = 127,869t2,650
H = -20289,15 + 3425,146t
+ 0,93
+ 0,52
Kwadratik
H = -20253,598 + 3429,782t-1,677t2
+ 0,5
Terlihat bahwa model power merupakan model terbaik untuk menyatakan hubungan antara
kekerasan permukaan dengan socked time karena memiliki
paling tinggi (+0,93).
Hal ini menunjukkan bahwa terdapat 93 % pasangan data yang fit pada model tersebut. Dengan model
ini bisa digunakan untuk memprediksi nilai kekerasan permukaan dengan sokect time tertentu dengan
0
parameter dan kondisi proses yang sama. Misalnya, untuk kondisi pemanasan 850 C, media karburasi
7 jam maka
80% arang kayu kopi dan 20% CaCO3, pendinginan dengan udara, untuk
prediksi kekerasan permukaannya adalah:
H = 127,869t2,650 = 127,869 (7)2,650 = 279,566 VHN
Jika dibandingkan dengan data dari tabel 1 terlihat bahwa nilai ini berada diantara kekerasan
dengan menggunakan socked time 6 jam dan 8 jam. Hal ini menunjukkan prediksi ini benar karena
nilainya lebih tinggi dibandingkan socked time 6 jam tetapai lebih rendah dari socked time 8 jam,
sehingga pernyataan bahwa semakin tinggi socked time semakin tinggi pula kekerasannya tetap
konsisten.
Model matematis hubungan antara socked time dan kekerasan ini berbeda dengan penelitian
yang dilakukan Linus O. Asuquo, and Ihom, P. Aondona [9], dimana dalam penelitiannya hubungan
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan V, Universitas Udayana, 2014
197
parameter ini didekati dengan model linier. Ada beberapa faktor yang menyebabkan perbedaan ini,
diantaranya; (a) pada penelitian Linus hanya dicoba satu model saja yaitu model linier sehingga tidak
bisa dibandingkan dengan model yang lain, (b) pengambilan datanya hanya dilakukan sekali tanpa
pengulangan, (c) parameter proses yang digunakan berbeda yaitu dengan media karburasi charcoal,
0
temperatur pemanasan 900 C dan tanpa mencantumkan media pendingin yang digunakan. (d)
komposisi kimia material baja yang digunakan berbeda. Namun satu hal yang sama adalah semakin
lama socked time semakin tinggi pula kekerasan permukaan yang dihasilkan.
0(
a.
b.
c.
d.
1) $
Kesimpulan dari penelitian ini adalah:
Semakin lama socked time semakin tinggi kekerasan permukaan
Peningkatan kekerasan terjadi sampai kedalaman 1,5 mm untuk socked time 8 jam, dan
sampai kedalaman 1 mm untuk socked time 4 dan 6 jam.
Kekerasan tertinggi dicapai pada socked time 8 jam dan pada jarak 0,5 mm dari permukaan
yaitu 297,793 VHN, meningkat 46,3 % dibandingkan kekerasan spesimen tanpa perlakuan.
2,650
Untuk kondisi parameter proses yang dipilih pada penelitian ini, model power H = 127,869t
merupakan model terbaik untuk menyatakan hubungan antara
dan kekerasan
permukaan dengan coeficient correlation +0,93.
1
$
*
/
Ucapan terima kasih yang sangat dalam kami sampaikan kepada Lembaga Penelitian dan
Pengabdian Masyarakat (LP2M) Universitas Udayana yang telah mendanai penelitian yang dimuat
pada peper ini melalui dana PNBP Unud tahun 2014 dengan Surat Perjanjian Penugasan Dalam
Rangka Pelaksanaan Penelitian Dosen Muda Anggaran 2014 No: 237>71/UN 14.2/PNL.0103.00/2014.
# 2 * 1
[1] Muhamad Sadat Hamzah dan Muh. Iqbal,
, Jurnal SMARTek, vol 6 no 3, Agustus 2008: p 169>175
[2]
Emmanuel Jose Ohize & Bernard Numgwo Atsumbe, 2013, ! "
#
"
$
%
& '"!
(
)
)
, Journal of Science, Technology, Mathematics & Education(JOSTMED), 9 (2), April,
2013.
[3]
Hochman R.,Burson J., 1966, (
Refining, pp.331.
[4]
Budinski, G.K.,1999,
Hall. New Jersey.
[5]
Fatai Olufemi Aramide, Simeon Ademola Ibitoye, Isiaka Oluwole Oledele and Joseph Olatunde
Borode, 2010,
"
)
&
+
,
-! "
"
, Leonardo Electronic Journal of Practices and technologies,
Issue 16, January>June 2010 p. 1>12, ISSN 1583>1078
[6]
"
Masyrukan,
)
, New York: API Division of
#
!
#
[7]
*
Prentice
)
*
. /
, MEDIA MESIN, Vol. 7, No. 1, Januari 2006, 40>46.
Nevada J. M. Nanulaitta, Alexander. A. Patty,2011,
)12
#
3
0
%
("
"
Jurnal TEKNOLOGI, Volume 8 Nomor 2, 2011; 927 – 935
[8]
Eka R. M. A. P. Lilipaly, 2011,
0
"
(
) ! )
, Volume 8 Nomor 2, 2011; 936 – 943
[9]
Douglas C. Montgomery,1976, #
USA.
[9]
)412
#
.
)
#
5
!
"
"
3
John Wiley & Son,
Linus .O. Asuquo, and Ihom, P. Aondona"
"
- ( %
%
)
3
!
(
( " & International Journal of Metal and Steel
Research Technology Vol. 1, No. 2, August 2013, PP: 19 > 25
Prosiding KNEP V 2014
ISSN 2338>414X 198