Kekasaran permukaan baja karbon sedang akibat proses sand-blasting dengan variasi tekanan dan sudut penyemprotan.

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
COVER............................................................................................................................................................................................................................. i
KATA PENGANTAR...................................................................................................................................................................................................... ii
SAMBUTAN REKTOR .................................................................................................................................................................................................. iii
SAMBUTAN DEKAN ..................................................................................................................................................................................................... iv
REVIEWER ..................................................................................................................................................................................................................... v
PANITIA .......................................................................................................................................................................................................................... vii
JADWAL ACARA........................................................................................................................................................................................................... viii
DAFTAR ISI .................................................................................................................................................................................................................... xxvii
KEYNOTE SPEAKER.................................................................................................................................................................................................... xlix

BIDANG KONVERSI ENERGI
NO

JUDUL

KODE

1


Genset dengan bahan bakar co-gasifikasi downdraft kulit kopi dan batubara

KE 01

2

Unjuk Kerja Pengering Surya Tipe Rak Pada Pengeringan Kerupuk Kulit Mentah

KE 02

3

Analisis Unjuk Kerja Sistem Turbin Gas Mikro Bioenergi Proto X-3 Berbahan Bakar LPG

KE 04

4

Optimasi periode data berdasarkan time constant pada pengujian unjuk kerja termal kolektor
surya pelat datar


KE 06

5

Pengembangan Model Matematika Kinetika Reaksi Torefaksi Sampah

KE 07

6

PENGGUNAAN GAS SEBAGAI BAHAN BAKAR PADA SEPEDA MOTOR BERMESIN INJEKSI

KE 10

7

STUDI NUMERIK KARAKTERISTIK ALIRAN GAS-SOLID DAN PEMBAKARAN PADA TANGENTIALLY
FIRED PULVERIZED-COAL BURNER DENGAN VARIASI SUDUT TILTING


KE 11

8

Pemanfaatan Panas Buang Kondenser pada Pengering Beku Vakum

KE 12

9

Sistem Pendingin Adsorpsi dengan Single Bed Adsorber

KE 13

10

Penerapan Evaporative Cooling Untuk Peningkatan Kinerja Mesin Pengkondisian Udara Tipe
Terpisah (AC Split)

KE 14


11

Penggunaan Thermal Energy Storage sebagai Penyejuk Udara Ruangan dan Pemanas Air pada
Residential Air Conditioning Hibrida

KE 15

12

Studi Eksperimental tentang Karakteristik Turbin Angin Sumbu Vertikal Jenis Darrieus-Savonius

KE 17

13

PENGARUH KONSENTRASI GARAM TERHADAP KARAKTERISITIK ALIRAN DUA FASE GAS DAN AIR

KE 22


14

Karakteristik Pembentukan Cincin Vorteks pada Jet Sintetik akibat Perubahan Frekwensi Eksitasi
pada Aktuator Ber-cavity Kerucut

KE 23

15

KAJI TEORITIK KONSUMSI GAS LPG SEBAGAI SUMBER PANAS PADA PETERNAKAN AYAM BROILER
TIPE KANDANG TERTUTUP (CLOSED HOUSE)

KE 24

16

STUDI AWAL GASIFIKASI SERBUK KAYU PADA OPEN TOP STRATIFIED DOWNDRAFT GASIFIER

KE 25


17

Prototipe Sistem Pengering Cengkeh Dengan Energi Surya

KE 26

18

Drag Reduction in Flow Separation Using Plasma Actuator in Cylinder Models

KE 28

19

PENGARUH VARIASI NORMALITAS AKTIVATOR PADA AKTIVASI NaOH-FISIK ADSORBEN FLY ASH
BATUBARA TERHADAP PRESTASI MESIN SEPEDA MOTOR 4-LANGKAH

KE 29

xxvii


20

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
PENGARUH TEMPERATUR PEMANASAN AWAL TIPE STRAIGHT PADA MINYAK KELAPA TERHADAP
SUDUT SEMPROT NOSEL

KE 30

21

Analisis Beban Thermal Rancangan Mesin Es Puter Dengan Kompresor ½ PK Untuk Skala Industri
Rumah Tangga

KE 32

22

Rancang Bangun Kondenser pada Pengering Beku Vakum


KE 34

23

ANALISIS PERFORMANSI KOLEKTOR SURYA PEMANAS AIR DENGAN PELAT KOLEKTOR BENTUK-V

KE 35

24

Analisa Performansi Kolektor Surya Pelat Bergelombang untuk Pengering Bunga Kamboja

KE 37

25

Pengaruh Jarak Concentric dan Eccentric Reducer Pada Sisi Isap Pompa Sentrifugal Terhadap
Gejala Kavitasi


KE 38

26

Karakterisasi Pembentukan Deposit pada Ruang Bakar Mesin Diesel Dengan Metode Tetesan Pada
Pelat Panas

KE 40

27

Pengujian Performa Sistem Pendingin Absorpsi dengan Energi Panas Matahari di Universitas
Indonesia Depok

KE 41

28

Karakteristik Aliran dan Perpindahan Panas Campuran Air dan Minyak Nabati untuk aplikasi
sebagai refigeran sekunder


KE 42

29

PENGGUNAAN SOLAR COLLECTOR SEBAGAI PEMANAS AWAL DAN PIPA KONDENSAT SEBAGAI HEAT
RECORVERY PADA BASIN SOLAR STILL UNTUK MENINGKATKAN EFISIENSI

KE 43

30

Analisis Performa Modul Solar Cell Dengan Penambahan Reflector Cermin Datar

KE 44

31

Karakteristik Api Premiks Biogas pada Counterflow Burner


KE 45

32

Theoretical Study of Forced Convective Heat Transfer in a Hexagonally Configured Seven-VerticalRod Bundle in Zirconia-Water Nanofluid

KE 47

33

KAJI EKSPERIMENTAL ALAT PENGOLAHAN AIR LAUT
MEmproduksi GARAM Dan AIR TAWAR

KE 48

34

ANALISIS KARATERISTIK PEMBAKARAN BRIKET ARANG LIMBAH INDUSTRI KELAPA SAWIT dengan
VARIASI BAHAN PEREKAT (BINDER) KANJI dan TAR MENGGUNAKAN METODE THERMOGRAVIMETRI
ANALYSIS (TGA)

KE 50

35

PENINGKATAN HASIL EKSTRAKSI MINYAK NILAM DENGAN METODE HYDRO-STEAM MICROWAVE
DISTILLATION

KE 51

36

PENGARUH VARIASI KEMIRINGAN SUDUT TURBULATOR TERHADAP LAJU PERPINDAHAN PANAS
PADA ALAT PENUKAR KALOR ALIRAN BERLAWANAN (COUNTER FLOW HEAT EXCHANGER)

KE 52

37

Pengaruh Variasi Luas Heat Sink Terhadap Densitas Energi dan Tegangan Listrik Thermoelektrik

KE 53

38

EFEKTIFITAS PERPINDAHAN PANAS PADA DOUBLE PIPE HEAT EXCHANGER DENGAN GROOVE

KE 54

39

Penentuan Sub-sub Pola Aliran StratifiedAir-Udara pada Pipa Horisontal MenggunakanPengukuran
Tekanan

KE 56

40

Distribusi Temperatur Pada Microwave menggunakan Metode CFD

KE 57

41

PENGARUH DEBIT ALIRAN AIR TERHADAP PROSES PENDINGINAN PADA MINI CHILLER

KE 58

MENGGUNAKAN ENERGI SURYA UNTUK

xxviii

42

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
PENGONTROLAN KUALITAS ANODE SOLID OXIDE FUEL CELL (SOFC) MELALUI PENGONTROLAN
POROSITAS

KE 59

43

Pengaruh Kandungan Air pada Proses Pembriketan Binderless Batubara Peringkat Rendah
Indonesia

KE 61

44

Perancangan Perangkat Eksperimen Kondensasi Kontak Langsung dengan Keberadaan Non
Condensable Gas

KE 62

45

Model Laju Kinetik Dekomposisi Biomasa Untuk Pembentukan Tar Pada Proses Pirolisis

KE 65

46

Analisis CFD Penempatan Air Conditioning Unit pada KRD Ekonomi Bandung Raya

KE 66

47

Pengaruh temperatur permukaan sel surya terhadap daya pada kondisi pemodelan dan nyata

KE 67

48

Pengaruh Pemilihan Jenis Material Terhadap Nilai Koefisien Perpindahan Panas pada Perancangan
Heat Exchanger Shell-Tube dengan Solidworks

KE 73

49

PENGARUH LAJU ALIRAN AGENT GAS PADA PROSES GASIFIKASI KOTORAN KUDA TERHADAP
KARAKTERISTIK SYNGAS YANG DIHASILKAN

KE 74

50

Pembakaran Rice Husk dan Coconut Shell Dalam Fluidized Bed Combustor

KE 75

51

Studi Eksperimental Penyimpanan Energi Termal pada Tangki Pemanas Air Tenaga Surya yang
Berisi PCM

KE 76

BIDANG MANUFAKTUR
NO

JUDUL

KODE

1

Optimalisasi Parameter Proses Cetak Injeksi Plastik dengan Metode Simulasi untuk Menurunkan
Cacat Defleksi

MAN

01

2

Simulasi dan Studi Eksperimental Proses Injeksi Plastik Berpendingin Konvensional

MAN

02

3

Optimasi Karakteristik Statik Spindel Mesin Perkakas Buatan Dalam Negeri

MAN

04

4

Pengaruh ketebalan terhadap akurasi persamaan Rosenthal untuk model analitik proses
pengelasan

MAN

09

5

Pengaruh Variasi Kecepatan Putaran Benda Kerja dan Kedalaman Pemakanan Terhadap Kekasaran
Permukaan Proses Gerinda Silinderis Dengan Center Pada Baja AISI 4140

MAN

10

6

Pengaruh Variasi Kecepatan Putaran Benda Kerja dan Kedalaman Pemakanan Terhadap Kekasaran
Permukaan Proses Gerinda Silinderis Baja Aisi 4140 Menggunakan Media Pendingin (Coolant
Campuran Minyak Sawit dan Calcium Hypochlorite)

MAN

11

7

PENINGKATAN KEAKURASIAN GERAKAN PADA PROTOYPE MESIN CNC MILLING Mini 3-AXIS

MAN

12

8

Nilai kekasaran permukaan paduan magnesium AZ31 yang dibubut menggunakan pahat potong
berputar

MAN

13

9

Pengaruh Variasi Kecepatan Gerak Benda Kerja terhadap Umur pada Proses Pembuatan Cetakan
Paving AISI 1045 Home Industry Menggunakan Metode Flame Hardening

MAN

14

10

Kekasaran permukaan baja karbon sedang akibat proses sand-blasting dengan variasi tekanan dan
sudut penyemprotan

MAN

15

xxix

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

Kekasaran permukaan baja karbon sedang akibat proses sand-blasting
dengan variasi tekanan dan sudut penyemprotan
I Made Widiyarta*, I Made Parwata, I Putu Lokantara, Dirga S., Komang
Yudy S. P., Davin Perangin-Angin dan Nyoman A. Suryawiranata
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362
Email: m_widiyarta@yahoo.com

Abstrak
Kekasaran permukaan material logam perlu diperhatikan dalam proses pelapisan logam untuk
memperoleh ikatan logam inti dengan logam pelapis menjadi lebih baik. Proses sand-blasting dapat
dipilih untuk mendapatkan kekasaran tertentu pada permukaan material. Proses ini dilakukan
dengan menyemprotkan partikel tajam dan keras ke permukaan material dengan kecepatan yang
relatif tinggi.
Pada penelitian ini, tekanan dan sudut penyemprotan divariasikan (yaitu sudut 30°, 45°, 60°, 75°
dan 90° dan tekanan 6, 7 dan 8 bar) dalam proses sand-blasting untuk mengetahui tingkat kekasaran
permukaan yang terjadi. Material yang dipilih adalah baja karbon sedang dengan partikel blasting
yaitu Al2O3. Hasil menunjukkan bahwa perubahan sedut dan tekanan penyemprotan memberikan
dampak perubahan kekasaran permukaan yang sangat besar.

Kata kunci: sandblasting, baja karbon sedang, kekasaran permukaan
Pendahuluan
Sand-blasting adalah proses mekanik
untuk membersihkan dan merubah kekasaran
permukaan material [1].
Sand-blasting
dilakukan dengan menyemprotkan pasir atau
partikel ukuran kecil yang keras dan tajam
dengan kecepatan relatif tinggi ke permukaan
material. Tumbukan pasir/partikel kecil ke
permukaan material dengan kecepatan relatif
tinggi tersebut mengakibatkan terjadinya lokal
deformasi plastis pada material di permukaan,
sehingga mengakibatkan terjadinya perubahan
topograpy permukaan material atau perubahan
kekasaran permukaan. Besarnya perubahan
topography/kekasaran permukaan tergantung
pada kecepatan/tekanan semprotan, ukuran
partikel, sifat mekanis partikel dan durasi
proses tumbukan.
Selain kondisi diatas, tumbukan partikel
kecil pada permukaan material dapat juga
menimbulkan terjadinya tegangan sisa [2], hal
ini dapat menimbulkan material rentan
mengalami kegagalan retak. Deformasi plastis

yang berlebih akibat tumbukan yang berulangulang dapat menimbulkan terjadinya awal
retakan [3].
Proses sand-blasting umumnya digunakan
untuk membersihkan permukaan material dari
kotoran/lapisan tertentu seperti cat dan juga
untuk merubah kekasaran permukaan material
yang akan dilapisi baik dengan cat atau
dengan logam melalui proses hot-coating.
Dalam
proses
pelapisan,
kekasaran
permukaan diperlukan agar ikatan atau daya
lekat lapisan pada material inti/yang dilapisi
menjadi lebih baik.
Pada penelitian ini, kekasaran permukaan
akibat proses sand-blasting dengan variasi
sudut nosel dan tekanan penyemprotan
diinvestigasi.
Metode Uji
Pada penelitian ini baja karbon sedang (ST
60) dipilih sebagai material uji dan Aluminum
Oksida (Al2O3) digunakan sebagai partikel
blasting dengan ukuran 355
10

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

Proses sand-blasting dilakukan dengan variasi
tekanan (4 bar, 6 bar dan 8 bar) dan variasi
sudut nosel terhadap permukaan sepesimen
uji
°, 45°, 60°, 75° dan 90°), lihat
Gambar 1, jarak nosel terhadap permukaan
material 60 mm, diameter nozle 5 mm dan
dengan durasi sand-blasting yaitu sekitar 1
menit.

Material uji dibuat dengan ukuran 20x15x5
mm (Gambar 2), bagian permukaan yang akan
mangalami proses sand-blasting dihaluskan
dengan amplas 400 (kekasaran permukaan Ra
antara 0.091
0.140
) dan dibersihkan
dalam ultrasonic bath sebelum proses sandbalsting. Material uji dilekatkan pada tempat
bahan uji (Gambar 3), dan sudut kemiringan
dan jarak nosel diatur sesuai variabel uji.

Hasil dan Pembahasan

a.
b.
c.
Gambar 4. Hasil sand-blasting dengan
tekanan penyemprotan a. 8 bar, b. 7 bar,
dan c. 6 bar, dengan sudut nosel
terhadap sepesimen uji 90°

(a)

a.

b.

c.

d.

(b)
Gambar 1. Posisi nosel dan spesimen uji

Gambar 5. Hasil sand-blasting dengan
sudut nosel terhadap sepesimen uji a. 75°,
b. 60°, c. 45° dan d. 30°, dengan tekanan
penyemprotan 8 bar.

Gambar 2. Sepesimen uji
Cup pasir
Tempat bahan uji
Blasting gun

Selang
kompresor

Gambar 3. Alat uji sand-blasing

Sand-blasting dengan menyemprotkan
partikel keras dan tajam (Al2O3) dengan
ukuran 355 1000 m ke permukaan material
(baja karbon sedang, ST 60), dengan
kecepatan relatif tinggi pada jarak 60 mm
selama 1 menit mengakibatkan permukaan
material menjadi lebih kasar dari sebelum
dikenakan proses sand-blasting. Gambar 4
dan 5 menunjukkan hasil sand-blasting
dengan variasi tekanan penyemprotan
(Gambar 4) dan variasi sudut nosel terhadap
permukaan sepesimen uji (Gambar 5). Hasil
pengukuran kekasaran permukaan (Tabel 1)
menunjukkan
pengaruh
tekanan
penyemprotan pasir ke permukaan material
baja karbon sedang (ST 60) terhadap

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

kekasaran permukaan material. Dari tabel
dapat dilihat dengan jelas bahwa dengan
meningkatkan tekanan penyemprotan pasir ke
permukaan material (6 bar, 7 bar dan 8 bar)
pada
proses
sand-blasting
dapat
meningkatkan kekasaran permukaan, yaitu
kekasaran permukaan Ra sebesar 1.671
pada tekanan 6 bar, meningkat menjadi 1.828
dan 2.243
untuk tekanan masingmasing 7 bar dan 8 bar. Hal ini terjadi karena
semakin besar tekanan penyemprotan,
semakin besar pula gaya tumbuk pasir pada
permukaan material, sehingga mengakibatkan
deformasi plastis yang terjadi pada permukaan
material semakin besar. Meningkatnya
kekasaran permukaan material dengan
naiknya tekanan penyemprotan juga dapat
terjadi karena jumlah massa menumbuk
permukaan lebih besar pada tekanan yang
lebih besar, yaitu massa pasir menumbuk
permukaan per detik sebesar 2.17 gram pada
tekanan 6 bar, dan pada tekanan 7 bar dan 8
bar, massa pasir menumbuk permukaan
masing-masing sebesar 3.33 gram dan 3.83
gram per detik (lihat Tabel 1).
Tabel 1. Kekasaran permukaan akibat variasi
tekanan sand-blasting dengan sudut 90° , jarak
semprotan 60 mm dan lama penyemprotan 1 menit
Kecepatan aliran
Tekanan
Kekasaran permukaan
massa pasir
(bar)
(Ra)
(gr/dt)
6
2.17
1.671
7

3.33

1.828

8

3.83

2.243

Gambar 6 menunjukkan grafik kekasaran
permukaan akibat proses sand-blasting
dengan sudut nosel terhadap permukaan
-beda (30°, 45°,
sepesimen
60°, 75° dan 90°), dengan tekanan semprotan
8 bar, jarak nosel 60 mm dan dengan lama
penyemprotan sekitar 1 menit. Dari grafik
dapat
dilihat,
kekasaran
permukaan
mengalami peningkatan dengan memperbesar
sudut semprotan/sudut nosel terhadap
permukaan sepesimen dari 30° sampai dengan
60° yaitu dari Ra 1.532
menjadi 2.176
. Kekasaran permukaan cenderung tidak
mengalami perubahan dengan meningkatnya
besar sudut semprotan dari 60° sampai dengan
untuk sudut semprotan
90°, yaitu 2.176
untuk sudut 75° dan untuk
60°, 2.106
sudut semprotan 90° kekasaran permukaan
sebesar 2.243
. Hal ini mugkin disebabkan
karena dengan perubahan sudut semprotan
(sudut nosel terhadap permukaan sepesimen)
mengakibatkan perubahan besar gaya tumbuk
frontal (tegak lurus) pasir/partikel blasting
terhadap permukaan material uji. Dengan
semakin kecilnya sudut nosel terhadap
permukaan sepesimen, maka besar gaya
tumbuk frontal (tegak lurus) pasir/partikel
terhadap permukaan sepesimen akan semakin
kecil. Besar gaya tumbuk frontal untuk sudut
lebih kecil dari 90° menjadi sama dengan
besar gaya tumbuk frontal sudut 90° x cos
(90° - sudut nosel terhadap spesimen), atau
Ff(
dimana:
F
Ff(90°)

Gambar 6. Grafik kekasaran permukaan akibat variasi
sudut penyemprotan sand-blasting (sudut nosel
terhadap permukaan sepesimen) dengan tekanan 8 bar
dan jarak nosel 60 mm

= Ff(90°) x cos (90° -

: gaya tumbuk frontal untuk sudut
lebih kecil dari 90°
: gaya tumbuk frontal sudut 90°
: sudut nosel terhadap spesimen
(lihat Gambar 1).

Dengan perkiraan besar gaya tumbuk frontal
seperti diatas, maka untuk sudut nosel
terhadap permukaan sepesimen 75°, besar
gaya frontal menjadi 0.97 dari besar gaya
frontal 90°. Sedangkan untuk sudut nosel
terhadap permukaan sepesimen 60°, 45° dan
30°, besar gaya frontal masing-masing
menjadi 0.87, 0.71 dan 0.5 dari gaya frontal
90°. Kondisi perubahan gaya tumbuk frontal

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

pasir/partikel terhadap permukaan sepesimen
inilah yang mungkin menyebabkan perubahan
kekasaran permukaan tidak cukup besar atau
cenderung sama pada perubahan sudut nosel
terhadap permukaan sepesimen dari 90° ke
60° dan mengakibatkan perubahan yang
cukup besar pada sudut nosel terhadap
permukaan sepesimen 45° dan 30°.

Kesimpulan
Proses sand-blasting pada baja karbon
sedang (ST 60) dengan partikel blasting
AL2O3, jarak nosel 60 mm dan lama
penyemprotan 1 menit, dengan meningkatkan
tekanan penyemprotan dari 6 bar sampai
dengan 8 bar, mengakibatkan kekasaran
permukaan Ra material baja karbon sedang
meningkat dari 1.671
sampai dengan
. Perubahan sudut nosel terhadap
permukaan sepesimen dari 30° sampai dengan
60° mengakibatkan kekasaran permukaan
namun kekasaran permukaan material
cenderung tidak mengalami perubahan pada
perubahan sudut nosel terhadap permukaan
sepesimen dari 60° sampai dengan 90°. Hal
ini mungkin karena perubahan besar gaya
tumbuk frontal (tegak lurus) pasir pada
permukaan sepesimen akibat perubahan sudut
nosel terhadap permukaan sepesimen.
Ucapan Terima Kasih
Terima kasih penulis ucapkan kepada
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi
(Dikjen Dikti) yang telah mendanai penelitian
ini melalui Hibah Penelitian Desantralisasi
Tahun 2015.
Referensi
[1]. Handbook of Thermal Spray Technology,
ASM International and the Thermal
Spray Society, 2004, J.R. Davis.
[2]. L. Kumosa, D. Armentrout and M.
Kumosa,The effect of sandblasting on the
initiation of stress corrosion cracking in
unidirectional E-glas/polymer composites
used in high voltage composite (Non-

ceramic) isolator, Composites Science &
Technology, Vol. 62, No. 15 (2002), pp.
1999-2015.
[3]. L N Kashapov, N F Kashapov and R N
Kashapov, Research of cobalt chromium
alloy surface morphology after
sandblasting, IOP Conf. Series: Materials
Science and Engineering 69 (2014)
012017