Pemanfaatan Arang kayu bakar sebagai media karburasi pada proses pack carburazing.
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
PEMANFAATAN ARANG KAYU BAKAR SEBAGAI MEDIA
KARBURASI PADA PROSES PACK KARBURISING
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: dewamuku@yahoo.com
Abstrak
Komponen permesinan seperti gear dan shaft memerlukan sifat keras pada permukaan dan
ulet pada bagian inti. Dengan sifat ini komponen akan memiliki ketahanan aus dan ketahanan
retak yang tinggi. Proses pack karburizing adalah proses yang biasanya digunakan untuk
mendapatkan sifat ini. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui distribusi kekerasan
baja KRUPP 1191 setelah proses pack karburizing menggunakan media karburasi arang kayu
kopi. Variasi temperatur pemanasan adalah 8500 C, 900 0C, 9500 C, holding time selama 3 jam
dan didinginkan di udara. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin jauh dari permukaan
semakin menurun kekerasan yang terjadi. Kekerasan tertinggi ( 264,619 VHN) diperoleh pada
jarak 0,5 mm dari permukaan pada temperatur pemanasan 950 0 C. Perbedaan kekerasan
hanya terjadi sampai kedalaman 1,5 mm dari permukaan, setelah itu kekerasan spesimen
dengan perlakuan dan tanpa perlakuan relatif sama.
Kata kunci: Pack carburizing, KRUPP 1191 steel, Vikers hardness, Arang kayu kopi
1. Pendahuluan
Dewasa ini, baja merupakan pilihan utama dalam pemilihan material kebutuhan
desain dan proses produksi suatu komponen. Dalam aplikasinya komponen-komponen
mesin seperti poros, roda gigi dan piston membutuhkan sifat yang keras pada permukaan
namun ductile pada bagian intinya. Kombinasi sifat ini menjamin komponen memiliki
ketahanan aus yang cukup dan ketangguhan terhadap beban kejut yang memadai yang pada
akhirnya akan memberikan life time yang lebih lama. Salah satu metode yang bisa dipakai
untuk mendapatkan sifat-sifat tersebut adalah proses pack carburizing. Carburising
merupakan proses penambahan unsur karbon pada baja karbon secara difusi sehingga
karbon dari media karburising akan masuk ke permukaa n baja dan meningkatkan kadar
karbon pada permukaan.
Baja KRUPP 1191 merupakan baja yang banyak dipakai dalam dunia industri
selain karena mudah didapat juga karena memiliki sifat-sifat keuletan tinggi, kekuatan
relatif rendah, dan dapat di keraskan. Tetap i dibalik kelebihanya itu baja KRUPP 1191
memiliki kelemahan yaitu mudah aus, mudah korosi, 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 di diberikan perlakuan pack
carburising.
Parameter yang mempengaruhi pack carburizing adalah temperatur pemanasan,
holding time, media pendinginan dan media karburising. Temperatur pemanasan umumnya
diberikan sampai temperatur austenitsasi, holding time diberikan untuk memberikan
kesempatan carbon terdifusi dengan baik, media pendingin berkaitan dengan kecepatan
pendinginan untuk mendapatkan struktur yang diinginkan. Sedangkan media karburasi
merupakan media yang berisi carbon aktif yang bisa diperoleh dari bermacam media.
Arianto L S, Mujiyono, 2009, menggunakan cangkang keong emas, pohon jati dan arang
bakau sebagai media korborising. Bentony dan Iqbal M, 2007, menggunakan media
karborisasi arang tempurung kelapa. Herman Yudiono, 2003, menggunakan arang tulang
sapi sebagai media karborising. Viktor Malau, Khasani (2008), menyatakan bahwa variasi
TM-16 | 109
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
temperatur pada proses pack carborizing dengan media arang kelapa memberikan efek
yang signifikan terhadap laju keausan baja karbon rendah. Dengan komposisi karbonat
20% memberikan kekerasan tertinggi kepada material. Penelitian yang dilakukan
Masyrukan, 2006 menunjukkan bahwa media arang kayu jati juga memberikan efek yang
signifikan terhadap kekerasan permukaan baja karbon rendah. Arianto Leman
Soemowidagdo, Mujiyono, 2009, menggunakan arang bakau pada proses karburising
padat baja karbon rendah dan juga memberikan efek signifikan pada kekerasan permukaan
baja karbon rendah.
Secara teoritis material yang mengandung unsur carbon bisa digunakan sebagai
media karborisasi. Untuk alasan itu perlu diteliti bahan alternatif media karborisasi, dalam
hal ini adalah arang kayu kopi. Dalam penelitian ini diteliti efek perubahan temperatur
pemanasan proses pack karborising dengan media karorisasi arang kayu bakar terhadap
kekerasan permukaan baja KRUPP 1191.
2. Dasar Teori
Proses pengerasan permukaan dilakukan untuk mendapatkan bagian-bagian mesin
yang keras pada permukannya sedangkan pada bagian inti tetap lunak. Permukaan yang
keras diperlukan oleh elemen mesin yang meluncur atau bergesekan satu sama lain.
Sedangkan bagian inti yang kuat dan ulet diperlukan supaya bagian mesin itu juga tangguh
terhadap beban kejut. Sifat ini dapat dicapai dengan pengerasan permukaan yang disebut
juga case hardening. Bagian-bagian yang permukaannya keras menujukkan kepekaan
terhadap takikan, gesekan dan batas kelelahan yang tinggi pada pembebanan dinamis.
Dengan pengerasan permukaan akan menyebabkan lapisan permukaan menjadi lebih keras,
sedangkan pada bagian dalamnya masih tetap lunak sehingga secara keseluruhan material
masih tetap ulet dan tangguh. Secara umum metode ini ada 2 yaitu dengan mengubah
komposisi kimia dan tanpa mengubah komposisi kimia dari material. Salah satu metode
yang umum dipakai adalah pack carburizing.
Pack Carburizing
Proses pack carburizing merupakan proses pelapisan permukaan baja dengan
karbon padat pada temperatur tinggi yaitu 8500 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)
Difusi adalah gerak spontan dari atom atau molekul di dalam bahan yang
cenderung membentuk komposisi yang seragam. Karbon-karbon yang dikandung oleh
media karburisasi kemudian akan terdifusi kebagian-bagian sebelah dalam permukaan baja.
Tebal lapisan karbon yang terdifusi kedalam permukaan baja tergantung pada waktu, suhu,
dan bahan pengkarbonannya (Krar, S.F, 1998). Untuk memperoleh hasil yang maksimal
maka media carburizing ditambahkan dengan zat pengaktif karbon (energizer) antara lain
TM-16 | 110
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
berupa barium carbonate (BaCO 3 ), calsium carbonate (CaCO 3 ) dan natrium carbonate
(Na2 CO3 ), penambahan energizer mencapai 10-40% berat media carburizing (Budinski,
1999).
Gambar 2. Proses pack karburizing (Budinski, 1992)
Pada temperatur tinggi BaCO 3 terurai menjadi BaO dan CO 2 . CO2 akan mengikat
carbon dan membentuk gas CO.
BaCO 3 + panas → BaO + CO 2
(1)
CaCo3 → CaO + CO 2
(2)
CO 2 + C (arang) → 2CO
(3)
(4)
2CO + Fe à Fe(C ) + CO2
Carbon monoksida 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 terus
menerus.
3. Metode Penelitian
Bahan untuk spesimen uji adalah Baja KRUPP 1191 dengan komposisi kimia 0,340,55% C (karbon), 0,5-0,8% Mn (mangan), 0,035% max P (fosfor), 0,035% max S (sulfur),
dan sisanya Fe (besi). Dimensi spesimen uji ditunjukkan seperti gambar 3. Sebagai media
karburasi digunakan arang pohon kopi aktif dengan komposisi campuran berdasarkan
prosentase berat, yaitu 75% arang kayu kopi, 20% BaCO3 dan 5 % CaCO3. Spesimen uji
dimasukkan kedalam wadah dan diisi media karborising. Wadah baja ditutup rapat
kemudian dimasukan kedalam dapur pemanas (furnace) dan dipanaskan pada temperatur
9500 C dengan waktu penahanan selama 3 jam. Setelah selesai wadah baja dikeluarkan dari
dapur pemanas (furnance), kemudian spesimen dikeluarkan dan didinginkan di udara.
Spesimen kemudian dipolishing kemudian dilakukan pengukuran kekerasan. Uji kekerasan
yang digunakan adalah uji Vikers, mengunakan Zwick Hardness Testing Machine tipe
3212 B buatan Zwick Gmbh & Co, Jerman. Mesin pengujian kekerasan ini didasarkan
pada standard DIN 51225 (Jerman) dan ISO/R 146 dengan beban pengujian 10 kg.
Gambar 3. Dimensi spesimen uji
TM-16 | 111
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
4. Hasil dan Pembahasan
Tabel 1. Kekerasan spesimen tanpa perlakuan
Tabel 2. Kekerasan spesimen setelah pack karburizing
Gambar 4. Grafik hubungan distribusi kekerasan terhadap jarak ukur
Dari gambar 4. terlihat bahwa semakin mendekati inti kekerasan material semakin
menurun untuk ketiga variasi temperatur. Hal ini menunjukkan bahwa semakin ke inti
difusi karbon yang terjadi semakin sedikit pula. Semakin tinggi temperatur pemanasan
semakin tinggi tingkat kekerasan yang dicapai. Kekerasan tertinggi diperoleh pada
kedalaman 0,5 mm dari permukaan untuk masing- masing perlakuan dan nilai kekerasan
tertinggi adalah sebesar 264,619 VHN untuk temperatur pemanasan 9500 C.
TM-16 | 112
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
Tabel 3. Hasil uji statistik (uji t)
Tabel 4. Prosentase peningkatan kekerasan
Untuk mengetahui sampai kedalaman berapa terjadi perbedaan kekerasan yang
signifikan antara spesimen tanpa perlakuan dan dengan perlakuan temperatur pemanasan
dilakukan uji t. Uji t dilakukan untuk data berpasangan untuk masing- masing kedalaman
pengukuran kekerasan dan hasilnya ditunjukkan pada tabel 3. Dari tabel 3 terlihat bahwa
ketiga temperatur pemanasan ( 850 0 C, 9000 C, 9500C) memberikan efek peningkatan
kekerasan secara signifikan sampai kedalaman 1,5 mm, dimana sampai kedalaman tersebut
hipotesa Ho ditolak yang berarti terdapat perbedaan kekerasan yang signifikan antara
spesimen tanpa perlakuan dan spesimen menggunakan arang tulang sapi sebagai media
karborising. Pada kedalaman 2 mm, 2,5 mm, dan seterusnya Ho diterima yang berarti
tidak terdapat perbedaan kekerasan secara signifikan antara spesimen tanpa perlakuan dan
spesimen dengan perlakuan ketiga temperatur pemanasan. Dari sini pula dapat dikatakan
bahwa difusi karbon ke spesimen hanya efektif sampai kedalaman 1,5 mm. Prosentase
peningkatan kekerasan ditunjukkan pada tabel 4, dimana prosentase peningkatan kekerasan
tertinggi terjadi pada kedalaman 0,5 mm yaitu sebesar 23,178% untuk temperatur
pemanasan 9500 C, disusul sebesar 9,95% dan 3,065% masing- masing untuk temperatur
pemanasan 9000 C dan 8500 C.
5.
1.
2.
3.
Kesimpulan
Semakin ke inti kekerasan material semakin menurun dan semakin tinggi temperatur
kekerasan yang dicapai semakin tinggi pula. Kekerasan tertinggi diperoleh pada jarak
0,5 mm dari permukaan yaitu sebesar 264,619 VHN pada temperatur pemanasan
9500 C.
Difusi karbon terjadi secara baik sampai kedalaman 1,5 mm untuk semua variasi
temperatur.
Peningkatan kekerasan terjadi secara signifikan untuk ketiga variasi temperatur sampai
kedalaman 1,5 mm. Setelah kedalaman tersebut kekerasan spesimen dengan pros es
pack karburising hampir sama dengan kekerasan spesimen tanpa perlakuan
TM-16 | 113
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, 1999.
3. Budinski, G.K. (1992), Engineering Materials Properties Selection “Fourth Edition”.
Prentice Hall. New Jersey.
4. Douglas C. Montgomery (1976), Design and Analysis of Exsperiment, John Wiley &
Son, USA.
5. 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
6. 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
7. Krar, S.F. (1998), Technology of machine tools. Mc Graw Hill International. Singapore.
8. KRUPPINDO Machinery Steel http://www.krupindo.com “info@krupindo.com”
Jakarta
TM-16 | 114
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
PEMANFAATAN ARANG KAYU BAKAR SEBAGAI MEDIA
KARBURASI PADA PROSES PACK KARBURISING
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: dewamuku@yahoo.com
Abstrak
Komponen permesinan seperti gear dan shaft memerlukan sifat keras pada permukaan dan
ulet pada bagian inti. Dengan sifat ini komponen akan memiliki ketahanan aus dan ketahanan
retak yang tinggi. Proses pack karburizing adalah proses yang biasanya digunakan untuk
mendapatkan sifat ini. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui distribusi kekerasan
baja KRUPP 1191 setelah proses pack karburizing menggunakan media karburasi arang kayu
kopi. Variasi temperatur pemanasan adalah 8500 C, 900 0C, 9500 C, holding time selama 3 jam
dan didinginkan di udara. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin jauh dari permukaan
semakin menurun kekerasan yang terjadi. Kekerasan tertinggi ( 264,619 VHN) diperoleh pada
jarak 0,5 mm dari permukaan pada temperatur pemanasan 950 0 C. Perbedaan kekerasan
hanya terjadi sampai kedalaman 1,5 mm dari permukaan, setelah itu kekerasan spesimen
dengan perlakuan dan tanpa perlakuan relatif sama.
Kata kunci: Pack carburizing, KRUPP 1191 steel, Vikers hardness, Arang kayu kopi
1. Pendahuluan
Dewasa ini, baja merupakan pilihan utama dalam pemilihan material kebutuhan
desain dan proses produksi suatu komponen. Dalam aplikasinya komponen-komponen
mesin seperti poros, roda gigi dan piston membutuhkan sifat yang keras pada permukaan
namun ductile pada bagian intinya. Kombinasi sifat ini menjamin komponen memiliki
ketahanan aus yang cukup dan ketangguhan terhadap beban kejut yang memadai yang pada
akhirnya akan memberikan life time yang lebih lama. Salah satu metode yang bisa dipakai
untuk mendapatkan sifat-sifat tersebut adalah proses pack carburizing. Carburising
merupakan proses penambahan unsur karbon pada baja karbon secara difusi sehingga
karbon dari media karburising akan masuk ke permukaa n baja dan meningkatkan kadar
karbon pada permukaan.
Baja KRUPP 1191 merupakan baja yang banyak dipakai dalam dunia industri
selain karena mudah didapat juga karena memiliki sifat-sifat keuletan tinggi, kekuatan
relatif rendah, dan dapat di keraskan. Tetap i dibalik kelebihanya itu baja KRUPP 1191
memiliki kelemahan yaitu mudah aus, mudah korosi, 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 di diberikan perlakuan pack
carburising.
Parameter yang mempengaruhi pack carburizing adalah temperatur pemanasan,
holding time, media pendinginan dan media karburising. Temperatur pemanasan umumnya
diberikan sampai temperatur austenitsasi, holding time diberikan untuk memberikan
kesempatan carbon terdifusi dengan baik, media pendingin berkaitan dengan kecepatan
pendinginan untuk mendapatkan struktur yang diinginkan. Sedangkan media karburasi
merupakan media yang berisi carbon aktif yang bisa diperoleh dari bermacam media.
Arianto L S, Mujiyono, 2009, menggunakan cangkang keong emas, pohon jati dan arang
bakau sebagai media korborising. Bentony dan Iqbal M, 2007, menggunakan media
karborisasi arang tempurung kelapa. Herman Yudiono, 2003, menggunakan arang tulang
sapi sebagai media karborising. Viktor Malau, Khasani (2008), menyatakan bahwa variasi
TM-16 | 109
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
temperatur pada proses pack carborizing dengan media arang kelapa memberikan efek
yang signifikan terhadap laju keausan baja karbon rendah. Dengan komposisi karbonat
20% memberikan kekerasan tertinggi kepada material. Penelitian yang dilakukan
Masyrukan, 2006 menunjukkan bahwa media arang kayu jati juga memberikan efek yang
signifikan terhadap kekerasan permukaan baja karbon rendah. Arianto Leman
Soemowidagdo, Mujiyono, 2009, menggunakan arang bakau pada proses karburising
padat baja karbon rendah dan juga memberikan efek signifikan pada kekerasan permukaan
baja karbon rendah.
Secara teoritis material yang mengandung unsur carbon bisa digunakan sebagai
media karborisasi. Untuk alasan itu perlu diteliti bahan alternatif media karborisasi, dalam
hal ini adalah arang kayu kopi. Dalam penelitian ini diteliti efek perubahan temperatur
pemanasan proses pack karborising dengan media karorisasi arang kayu bakar terhadap
kekerasan permukaan baja KRUPP 1191.
2. Dasar Teori
Proses pengerasan permukaan dilakukan untuk mendapatkan bagian-bagian mesin
yang keras pada permukannya sedangkan pada bagian inti tetap lunak. Permukaan yang
keras diperlukan oleh elemen mesin yang meluncur atau bergesekan satu sama lain.
Sedangkan bagian inti yang kuat dan ulet diperlukan supaya bagian mesin itu juga tangguh
terhadap beban kejut. Sifat ini dapat dicapai dengan pengerasan permukaan yang disebut
juga case hardening. Bagian-bagian yang permukaannya keras menujukkan kepekaan
terhadap takikan, gesekan dan batas kelelahan yang tinggi pada pembebanan dinamis.
Dengan pengerasan permukaan akan menyebabkan lapisan permukaan menjadi lebih keras,
sedangkan pada bagian dalamnya masih tetap lunak sehingga secara keseluruhan material
masih tetap ulet dan tangguh. Secara umum metode ini ada 2 yaitu dengan mengubah
komposisi kimia dan tanpa mengubah komposisi kimia dari material. Salah satu metode
yang umum dipakai adalah pack carburizing.
Pack Carburizing
Proses pack carburizing merupakan proses pelapisan permukaan baja dengan
karbon padat pada temperatur tinggi yaitu 8500 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)
Difusi adalah gerak spontan dari atom atau molekul di dalam bahan yang
cenderung membentuk komposisi yang seragam. Karbon-karbon yang dikandung oleh
media karburisasi kemudian akan terdifusi kebagian-bagian sebelah dalam permukaan baja.
Tebal lapisan karbon yang terdifusi kedalam permukaan baja tergantung pada waktu, suhu,
dan bahan pengkarbonannya (Krar, S.F, 1998). Untuk memperoleh hasil yang maksimal
maka media carburizing ditambahkan dengan zat pengaktif karbon (energizer) antara lain
TM-16 | 110
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
berupa barium carbonate (BaCO 3 ), calsium carbonate (CaCO 3 ) dan natrium carbonate
(Na2 CO3 ), penambahan energizer mencapai 10-40% berat media carburizing (Budinski,
1999).
Gambar 2. Proses pack karburizing (Budinski, 1992)
Pada temperatur tinggi BaCO 3 terurai menjadi BaO dan CO 2 . CO2 akan mengikat
carbon dan membentuk gas CO.
BaCO 3 + panas → BaO + CO 2
(1)
CaCo3 → CaO + CO 2
(2)
CO 2 + C (arang) → 2CO
(3)
(4)
2CO + Fe à Fe(C ) + CO2
Carbon monoksida 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 terus
menerus.
3. Metode Penelitian
Bahan untuk spesimen uji adalah Baja KRUPP 1191 dengan komposisi kimia 0,340,55% C (karbon), 0,5-0,8% Mn (mangan), 0,035% max P (fosfor), 0,035% max S (sulfur),
dan sisanya Fe (besi). Dimensi spesimen uji ditunjukkan seperti gambar 3. Sebagai media
karburasi digunakan arang pohon kopi aktif dengan komposisi campuran berdasarkan
prosentase berat, yaitu 75% arang kayu kopi, 20% BaCO3 dan 5 % CaCO3. Spesimen uji
dimasukkan kedalam wadah dan diisi media karborising. Wadah baja ditutup rapat
kemudian dimasukan kedalam dapur pemanas (furnace) dan dipanaskan pada temperatur
9500 C dengan waktu penahanan selama 3 jam. Setelah selesai wadah baja dikeluarkan dari
dapur pemanas (furnance), kemudian spesimen dikeluarkan dan didinginkan di udara.
Spesimen kemudian dipolishing kemudian dilakukan pengukuran kekerasan. Uji kekerasan
yang digunakan adalah uji Vikers, mengunakan Zwick Hardness Testing Machine tipe
3212 B buatan Zwick Gmbh & Co, Jerman. Mesin pengujian kekerasan ini didasarkan
pada standard DIN 51225 (Jerman) dan ISO/R 146 dengan beban pengujian 10 kg.
Gambar 3. Dimensi spesimen uji
TM-16 | 111
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
4. Hasil dan Pembahasan
Tabel 1. Kekerasan spesimen tanpa perlakuan
Tabel 2. Kekerasan spesimen setelah pack karburizing
Gambar 4. Grafik hubungan distribusi kekerasan terhadap jarak ukur
Dari gambar 4. terlihat bahwa semakin mendekati inti kekerasan material semakin
menurun untuk ketiga variasi temperatur. Hal ini menunjukkan bahwa semakin ke inti
difusi karbon yang terjadi semakin sedikit pula. Semakin tinggi temperatur pemanasan
semakin tinggi tingkat kekerasan yang dicapai. Kekerasan tertinggi diperoleh pada
kedalaman 0,5 mm dari permukaan untuk masing- masing perlakuan dan nilai kekerasan
tertinggi adalah sebesar 264,619 VHN untuk temperatur pemanasan 9500 C.
TM-16 | 112
Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional
Jakarta, 14 November 2013
Tabel 3. Hasil uji statistik (uji t)
Tabel 4. Prosentase peningkatan kekerasan
Untuk mengetahui sampai kedalaman berapa terjadi perbedaan kekerasan yang
signifikan antara spesimen tanpa perlakuan dan dengan perlakuan temperatur pemanasan
dilakukan uji t. Uji t dilakukan untuk data berpasangan untuk masing- masing kedalaman
pengukuran kekerasan dan hasilnya ditunjukkan pada tabel 3. Dari tabel 3 terlihat bahwa
ketiga temperatur pemanasan ( 850 0 C, 9000 C, 9500C) memberikan efek peningkatan
kekerasan secara signifikan sampai kedalaman 1,5 mm, dimana sampai kedalaman tersebut
hipotesa Ho ditolak yang berarti terdapat perbedaan kekerasan yang signifikan antara
spesimen tanpa perlakuan dan spesimen menggunakan arang tulang sapi sebagai media
karborising. Pada kedalaman 2 mm, 2,5 mm, dan seterusnya Ho diterima yang berarti
tidak terdapat perbedaan kekerasan secara signifikan antara spesimen tanpa perlakuan dan
spesimen dengan perlakuan ketiga temperatur pemanasan. Dari sini pula dapat dikatakan
bahwa difusi karbon ke spesimen hanya efektif sampai kedalaman 1,5 mm. Prosentase
peningkatan kekerasan ditunjukkan pada tabel 4, dimana prosentase peningkatan kekerasan
tertinggi terjadi pada kedalaman 0,5 mm yaitu sebesar 23,178% untuk temperatur
pemanasan 9500 C, disusul sebesar 9,95% dan 3,065% masing- masing untuk temperatur
pemanasan 9000 C dan 8500 C.
5.
1.
2.
3.
Kesimpulan
Semakin ke inti kekerasan material semakin menurun dan semakin tinggi temperatur
kekerasan yang dicapai semakin tinggi pula. Kekerasan tertinggi diperoleh pada jarak
0,5 mm dari permukaan yaitu sebesar 264,619 VHN pada temperatur pemanasan
9500 C.
Difusi karbon terjadi secara baik sampai kedalaman 1,5 mm untuk semua variasi
temperatur.
Peningkatan kekerasan terjadi secara signifikan untuk ketiga variasi temperatur sampai
kedalaman 1,5 mm. Setelah kedalaman tersebut kekerasan spesimen dengan pros es
pack karburising hampir sama dengan kekerasan spesimen tanpa perlakuan
TM-16 | 113
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, 1999.
3. Budinski, G.K. (1992), Engineering Materials Properties Selection “Fourth Edition”.
Prentice Hall. New Jersey.
4. Douglas C. Montgomery (1976), Design and Analysis of Exsperiment, John Wiley &
Son, USA.
5. 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
6. 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
7. Krar, S.F. (1998), Technology of machine tools. Mc Graw Hill International. Singapore.
8. KRUPPINDO Machinery Steel http://www.krupindo.com “info@krupindo.com”
Jakarta
TM-16 | 114