Distribusi kekerasan baja AISI 1045 akibat pemberian proses pack carburizing dengan media karburasi arang batok kelapa dan arang tulang sapi.
IS 2338 - 414X
ISSN
Prosiding Konferensi
nsi N
Nasional Engineering Perhotela
telan IV – 2013
27 – 28 Juni, 2013
Ketua Editor
Dr. Ir. I K. G. Sugita, MT.
Editor Pelaksana
Ainul Ghurri, S.T., M.T., Ph.D.
I Made Gatot Karohika, S.T., M.T.
I Ketut Adi Atmika, S.T., M.T.
I G. Teddy Prananda, ST., MT.
Dr. I Made Parwata, ST., MT.
Penyunting Ahli
Prof.Dr. Tjok Gd. Tirta Nindhia (UNUD)
Prof
Pr
Prof.Dr.
ING Antara M.Eng. (UNUD)
Pro
Prof.Dr.Ir.
IGB Wijaya Kusuma (UNUD)
Prof Johny Wahyuadi M, DEA (UI)
Fauzun, S.T., M.T., Ph.D. (UGM)
Dra. Ida A
Ayu Suryasih, M.Par .(Pariwisata,UNUD)
Prof Dr. Kuncoro Diharjo, ST,MT. (UNS)
Prof.
Dr Sularjoko (UNDIP)
Dr Caturwati (UNTIRTA)
Prof.
rof.Dr.Ing. Mulyadi Bur (Sekjen BKSTM)
Prof.
f. Ir.
Ir I Nyoman Sutantra M.Sc., Ph.D. (ITS)
Prof.
rof.Ir. ING Wardana, M.Eng., Ph.D. (UB)
Prof.Ir. IA Dwii Giriantari,
Gi
MEng.Sc., Ph.D. (Teknik Elektro, UNUD)
UNU
Ir. IN
N Arya
Ar Thanaya, ME, Ph.D. (T. Sipil, UNUD)
Dr. Ir. I Wayan Surata, MErg (UNUD)
Hak Cipta @ 2013 oleh KNEP
EP IV
I – 2013 Jurusan Teknik Mesin – Universitas
sitas Udayana.
Dilarang mereproduksi dan mendistribusi
m
bagian dari publikasi ini dalam
alam bentuk maupun
media apapun tanpa seijin Juru
Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana.
Dipublikasikan dan didistr
distribusikan oleh Jurusan Teknik Mesin
esin – Universitas
Udayana, Kampus Bukit
it Jim
Jimbaran, Bali 80362, Indonesia.
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena
berkat rahmatNya acara Konferensi Engineering Perhotelan IV (KNEP-IV) bisa
terselenggara dengan sukses pada tanggal 27-28 Juni 2013 di Bali. KNEP-IV ini
diselenggarakan oleh jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana dalam rangkaian
kegiatan BKFT ke 48 dan Dies Natalis ke 51 Universitas Udayana, didukung oleh
Badan Kerjasama Teknik Mesin (BKSTM) seluruh Indonesia.
KNEP IV – 2013 ini merupakan forum untuk mendiskusikan dan
mengkomunikasikan hasil-hasil penelitian terkini engineering dalam konteks
perhotelan; dan topik-topik pendukung lain dalam lingkup Teknik Mesin. Disamping
itu untuk meningkatkan kerja sama dengan organisasi profesi engineering perhotelan.
Hasil yang dihapakan adalah meningkatnya mutu riset-riset yang akan dilakukan,
meningkatnya daya kompetisi untuk mendapatkan grant penelitian, hubungan yang
baik inter akademisi dan antara akademisi dengan praktisi.
Konferensi ini mengangkat beberapa Grup topik yang meliputi:
1. Engineering perhotelan (EP): manajemen dan optimasi energi, manajemen
air, AC dan Chiller, pompa, perpipaan, maintenance, elektrikal, sistem
pengamanan, boiler, building service, bangunan hemat energi, dll.
2. Konversi energi (KE): Perpindahan panas, mekanika fluida, termodinamika,
sumber energi alternatif.
3. Teknik dan manajemen manufaktur (TMM): proses permesinan,
pembentukan, fabrikasi, sistem manufaktur, CAD-CAM, otomasi industri,
sistem pengontrolan.
4. Teknologi, pengujian dan pengembangan material (TPPM): Korosi,
pengelasan, pengecoran, polimer dan komposit, analisis kegagalan.
5. Bidang umum (BU): pendidikan Teknik Mesin, metode pengajaran, kebijakan
energi, pengelolaan dampak lingkungan.
Adapun jumlah artikel yang dipresentasikan dalam konferensi ini adalah
sebanyak 87 makalah yang mencakup ke lima topik di atas.
Kami mengucapkan terima kasih kepada Keynote speaker, para akademisi,
peneliti, praktisi dan professional di bidang perhotelan yang telah mengirimkan
artikelnya, serta semua pihak yang meliputi panitia pengarah, panitia pelaksana,
scientific committee dan sponsor yang telah terlibat dan membantu terselenggaranya
kegiatan ini dengan sukses.
Denpasar, Bali 28 Juni 2013
Dr. Ir. IKG Sugita, M.T.
Ketua Panitia
ii
DAFTAR ISI
ii
iii
Kata Pengantar
Daftar Isi
Makalah KNEP IV - 2013
iii
Grup Engineering Perhotelan
EP02
Studi perencanaan atap panel surya di hotel The Royale Krakatau Cilegon - Zawahar Islamy, Agung
Sudrajad.
1
EP04
Aplikasi teknologi radio frequency identification (RFID) pada sistem monitoring kehadiran
karyawan terintegrasi dengan teknologi informasi (TI) - N.M.A.E.D. Wirastuti, IGAK Diafari Djuni
5
Grup konversi energi
KE01
Kaji eksperimental penurunan tekanan air dalam filter pasir aktif - Toto Supriyono, Herry
Sonawan, Rizal A. P.
13
KE02
Koefisien Perpindahan Panas dan Kerugian Jatuh Tekanan Aliran di dalam Pipa - Rr. Sri Poernomo
Sari, T. Aswinsyah Hassan, D. Saputra, R. Malau
21
KE03
Pengaruh variasi pembebanan terhadap efisiensi ideal dan aktual trubin gas unit Y.Z pada PLTGU
X - Yusvardi Yusuf, Santoso Budi, dan Ian Hardiyanto
27
KE04
Metoda pengukuran performansi pengujian turbin angin di terowongan angin - Subagyo
33
KE05
Studi Eksperimental Medan Aliran Hilir Dibelakang Internal Flow Double Skewed Wall Cyclone
(IFC2SW) - Gede Widayana, Herman Sasongko
37
KE06
analisa performa mesin dengan biodiesel terbuat dari virgin coconut oil pada mesin diesel Annisa Bhikuning
43
KE07
Pengaruh bentuk mur pengunci impeller terhadap karakteristik pompa sentrifugal tipe aliran
radial - Allo Sarira Pongsapan, Syamsul Arifin, Syukri Himran, Hafrison Salamba
49
KE08
Studi eksperimental pemanfaatan temperatur gas buang dari kendaran bermotor roda dua untuk
pemanas kotak makanan pada layanan pesan antar (delivery service box) - Ismail Thamrin, Surya
Hadi
59
KE09
Analisa karakteristik kebisingan yang ditimbulkan oleh rem drum kendaraan bermotor Zulkarnain
67
iii
KE11
Frekuensi pola aliran Vortex disekitar geometri dek jembatan - Subagyo
KE12
Peningkatan Kinerja Sepeda Motor 4 Tak Dengan Menambahkan Bubble Water Injection Pada
Ruang Bakar Motor - NK. Caturwati
KE13
Studi karakteristik bahan bakar solar emulsi air - Agung Sudrajad, Ahmad Gofur.
71
79
85
KE14
Studi kemampuan tanaman rumah dalam penyerapan panas matahari untuk mengatasi panas
local - Ahmad Syuhada dan Dharma Dawood
89
KE15
Waktu Ekstraksi Polutan Formaldehyde oleh Ventilasi Mekanik Aliran Sederhana, Bagian Kamar
Tidur 1 untuk Rumah Tinggal dengan Menggunakan Simulasi untuk Kondisi Cuaca Perancis dan
Indonesia - Dwinanto, Erni Listijorini
97
KE16
Analysis of rewetting time and temperature distributions during cooling process in vertical
rectangular narrow channel - IGN. Bagus Catrawedarma, Indarto, Mulya Juarsa
103
KE17
Pemanfaatan energi angin pantai Anyer sebagai pembangkit listrik skala kecil – Erwin, Slamet
Wiyono,Andri nofa
109
KE18
Simulasi numerik pemisahan aliran dingin-panas di dalam tabung vortex - Radi Suradi K, Sugianto
115
KE19
Karakterisasi sifat biolistrik lengkeng diamond river (dimocarpus longan) tambulampot terhadap
perbedaan cuaca hujan dan tidak hujan - Hamdan Akbar Notonegoro, Rina Lusiani, Najmi Firdaus
123
Ke20
Pengujian nozzle flow meter sederhana dengan variasi rasio diameter - Ainul Ghurri, AA Adhi
Suryawan dan IG Teddy Prananda Surya
129
KE21
Analisis performansi kolektor surya terkonsentrasi menggunakan receiver berbentuk silinder Ketut Astawa, I Ketut Gede Wirawan, I Made Budiana Putra
137
KE22
The influence of compression ratio to performance of four stroke engine with used arak bali as a
fuel - IGK. Sukadana, IKG. Wirawan
145
KE23
Study eksperimental geometri sirif kondensor terhadap unjuk kerja refrigerator - IGA Kade Suriadi,
IGK. Sukadana
153
KE24
Pengaruh Besar Butiran Biji Jarak Dan Arang Sekam Padi Pada Briket Dengan Perekat Kanji Dan
Tanah Liat Terhadap Kadar Air, Nilai Kalor Dan Laju Pembakarannya - Panca Sunu Pamungkas , I
Wayan Joniarta, Made Wijana
161
iv
KE25
Pengaruh Penggunaan Cdi Standard Dangan Programmable Cdi terhadap Performance Sepeda
Motor Empat Langkah 100 Cc - I GNP Tenaya, I GK Sukadana, Hendra Cipta
167
KE26
Kecepatan Api Laminar Pada Pembakaran Premixed Minyak Jatropha - I.K.G. Wirawan,I.N.G.
Wardana, Rudy Soenoko, Slamet Wahyudi
175
KE27
Studi gasifikasi downdraft berbahan bakar biomasa - I Nyoman Suprapta Winaya, Made Sucipta,
Nur Khotim Romadan
181
KE28
Evaluasi Sistem Pompa Booster
(Studi Kasus : di PDAM Kota Denpasar) - Made Suarda, I Putu Yasa
189
Grup Teknik dan Manajemen Manufaktur
TMM01
Redesain traktor capung meningkatkan kesehatan dan kepuasan petani di Subak Teba Mengwi
Badung - I Ketut Widana
199
TMM02
Proses bubut pada berbagai jenis kayu untuk furniture - Rusnaldy, Achmad Widodo, Norman
Iskandar, Berkah Fajar T.K
205
TMM03
Analisa kinerja traksi transmisi standar dan modifikasi pada berbagai kondisi jalan dengan
kendaraan Suzuki Escudo 2.0 - Ketut Gunawan, I.N. Sutantra
211
TMM04
Analisa Stabilitas Kendaraan Dalam Rangka Meningkatkan Keamanan dan Kenyamanan
Pengendara - Kadek Rihendra Dantes, I.N. Sutantra
219
TMM06
Pengaruh Perubahan Bentuk Bead Panel Kendaraan terhadap Frekuensi Alamiah pada Kondisi
Batas Bebas-bebas - Sukanto I Made Miasa, R. Soekrisno
227
TMM07
Kaji Teoritik dan Eksperimental Defleksi Balok Dengan Penampang Yang Tidak Seragam - Mukhtar
Rahman, Hammada Abbas, Ivonne Fredrika Yunita Polii
233
TMM08
Mesin pengasah batu permata - M. Yusuf dan Made Anom Santiana
241
TMM09
Online monitoring keausan cutting tool menggunakan audio signal - Ahmad Atif Fikri dan Muslim
Mahardika, Teguh Pudji Purwanto, Andi Sudiarso, Herianto
247
TMM10
Pendekatan baru penentuan kemudahan proses m-EDM dengan menggunakan analisis
dimensional teorema Buchingham π - Nidia Lestari dan Muslim Mahardika
253
v
TMM11
Identifikasi, pemodelan dan kompensasi ketidaktelitian pada konstruksi mesin CNC milling mini 5axis tipe tilt – rotary table - Eri Yulius Elvys, Herianto, Subarmono
259
TMM12
Analisa bentuk profil dan dimensi supporting profile terhadap defleksi dan tegangan pada base
kondensor unit - Purna Anugraha Suarsana , Ahmad Hanif Firdaus, Ismi Choirotin, Moch. Agus
Choiron
265
TMM13
Simulasi 2D dan 3D pada proses multi-pass equal channel angular pressing (ECAP) - Khairul Anam,
Moch. Agus Choiron
273
TMM14
Pemodelan hyper elastic material untuk pengembangan desain baru gasket karet - Fikrul Akbar
Alamsyah, Moch. Agus Choiron
279
TMM15
Analisa lebar kontak dan tegangan kontak untuk pengembangan desain gasket tipis - Moch. Agus
Choiron, Avita Ayu Permanasari, I Made Gatot Karohika
285
TMM16
Analisis kekuatan struktur pallet menggunakan metode elemen hingga - Tria Mariz Arief, Sugianto
291
TMM17
Analisa kekuatan desain meja kursi lipat dengan simulasi computer - Jatmoko Awali, Dicky Adi
Tyagita, dan Moch. Agus choiron
299
TMM19
Perancangan trolli barang yang ergonomis dan efisien untuk pramuniaga pertokoan Glodok
Jakarta - I Wayan Sukania, Silvi Ariyanti, Ivan Wibowo
305
TMM20
Proses produksi pembuatan kapal layar phinisi untuk meminimalkan waktu produksi dengan
model pert ( programming evaluation dan review technique ) - dirgahayu lantara
311
TMM21
karakteristik traksi dan kinerja transmisi pada sistem gear transmission dan gearless transmission
- A.A.I.A. Sri Komaladewi, I Ketut Adi Atmika
319
TMM22
analisis sistem pengapian : distributor ignition system dan distributorless ignition system sebagai
upaya meningkatkan kualitas pembakaran - Liza Rusdiyana, Bambang Sampurno, Syamsul hadi,
I.N. Sutantra
325
TMM23
the dexterous of smooth motion for a three fingered robot gripper – Wayan Widhiada,
S.S.Douglasand J.B.Gomm
333
TMM24
Teknologi Tepat Guna Peralatan Sterilisasi Baglog untuk Meningkatkan Kualitas Produk Jamur
Tiram pada UKM Jamur Tiram Pacet Mojokerto - Liza Rusdiyana, Eddy Widiyono, Suhariyanto
343
vi
TMM25
Aplikasi Electronic Control MODULE (ECM) pada pengendalian emisi gas buang - I Ketut Adi Atmika
349
Grup Teknologi, Pengujian dan Pengembangan Material
TPPM01
Pengaruh perlakuan quench temper 600oC ,640oC, 690oC dan pengelasan terhadap sifat mekanik
dan struktur mikro baja perkakas untuk aplikasi mold dan dies - Abdul Azis
355
TPPM02
Analisis karakteristik getaran pada balok jepit bebas yang terbuat dari material komposit serat
bamboo - Hammada Abbas dan Mukhtar Rahman
361
TPPM03
Penerapan metode sentrifugal pada proses pengecoran produk komponen otomotif dalam rangka
peningkatan fasilitas praktikum di Laboratorium Bahan dan Metalurgi Polban - Waluyo M Bintoro,
Undiana B, dan Duddy YP
369
TPPM04
Kekuatan tarik komposit matrik polimer berpenguat serat alam bambu gigantochloa apus jenis
anyaman diamond braid dan plain weave - Sofyan Djamil, Sobron Y Lubis, dan Hartono
377
TPPM05
Analisis perubahan laju korosi dan kekerasan pada pipa baja ASTM A53 akibat tegangan dalam
dengan metode C-ring - Johannes Leonard
385
TPPM06
Pengaruh proses penghalusan butir dengan metode pengerolan panas terkontrol dan pengerolan
dingin-anil terhadap struktur mikro baja SCM 445 - I Gusti Bagus Eka Nitiya
389
TPPM07
Penambahan cil pada desain sistem saluran (gating system) low pressure die casting (LDPC) untuk
mereduksi kebocoran akibat hole pada produk kran hotel dengan simulasi Procast V2008 Muhammad Fitrullah, Koswara, dan Ricky Parmonangan
395
TPPM08
Analisis J-Integral dengan ADVENTURE System - Irsyadi Yani
TPPM09
Aplikasi Multichart Diagram Dalam Desain Dan Manufaktur Tungku Pengecoran Kuningan CuZn30
Menggunakan Bahan Bakar Briket Batubara Kalori Rendah - Diah Kusuma Pratiwi
TPPM10
Seal performance of centrifugal pump mechanical seals - Cokorda Prapti Mahandari, Ariyanto
405
411
419
TPPM11
Pengaruh komposisi larutan, variasi arus dan waktu proses pelapisan Chrome pada plastik ABS
terhadap kekerasannya - Ahmad Zohari, Kusmono, Soekrisno
425
TPPM12
Pengaruh Perlakuan Alkali pada Kekuatan Tarik Serat Kenaf - Henny Pratiwi, R. Soekrisno, Harini
Sosiati
429
vii
TPPM13
Peningkatan kekuatan tekan dan impak material rotan dengan proses laminasi resin epoksi Agustinus P.Irawan, Frans J. Daywin, Fanando, Tommy A.
433
TPPM14
Perancangan dan pembuatan cetakan sampel multi komposisi untuk aplikasi blok rem komposit
kereta api - Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B., Aditianto R.
437
TPPM16
Sifat mekanik dan struktur mikro paduan cu-sn bahan genta dengan metode investment casting –
I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara.
441
TPPM17
Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Serat Tapis Kelapa Sebagai Bahan Alternatif Bumbung
Gender Wayang - I Putu Lokantara, Ngakan Putu Gede Suardana, I Made Gatot Karohika
449
TPPM18
Pengaruh Komposisi Penguat SiC Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix Composite (AMC)
terhadap Kekerasan Setelah Proses Sintering - Ketut Suarsana, Rudy Soenoko, Agus Suprapto,
Anindito Purnowidodo, Putu Wijaya Sunu
459
TPPM19
Karakterisasi serbuk hasil produksimenggunakan metode atomisasi - M. Halim Asiri
465
TPPM20
identifikasi unsur utama penyusun permukaan bahan baja ringan dengan laser-induced
breakdown spectroscopy (libs) - Hery Suyanto
473
TPPM21
Karakteristik kekuatan bending komposit polyester diperkuat serat pandan wangi dengan filler
serbuk gergaji kayu 5% - Nasmi Herlina Sari, IGNK Yudhyadi, Emmy Dyah S
477
TPPM22
Analisa kekuatan impact komposit serat pandan wangi-polyester dengan filler serbuk gergaji
kayu - IGNK Yudhyadi, Nasmi Herlina Sari
487
TPPM23
Distribusi Kekerasan Baja AISI 1045 Akibat Pemberian Proses Pack Carburizing dengan Media
Karburasi Arang Batok Kelapa dan Arang Tulang Sapi - Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut
Gde Sugita, I Dewa Made Kirshna Muku
495
TPPM24
uji fourier transform infrared spectroscopy tentang pengaruh perlakuan naoh dan koh pada serat
arenga pinnata - Nitya Santhiarsa, Eko Marsyahyo, Achmad Assad Sonief, Pratikto
503
TPPM25
Keausan cylinder liner blok mesin kendaraan roda dua akibat beban kontak ring piston - I Made
Widiyarta, Tjok Gde Tirta Nindhia dan Arif Widyanto
513
TPPM26
Analisis kegagalan Korosi Pada Tangki Penyimpan Air Panas Terbuat Dari Baja Nirkarat - Tjokorda
Gde Tirta Nindhia, I Putu Widya Semara , I Wayan Putra Adnyana, I Putu Gede Artana
519
viii
TPPM27
Kekuatan Tarik dan Lentur Komposit Berpenguat Serat Bambu Orientasi Acak yang Dicetak
dengan Teknik Hand Lay-Up - I Wayan Surata, I Putu Lokantara, Adhika Rakhmatullah
523
TPPM28
Fenomena beating padagamelan Bali sebagai local genius akustik musik tradisionalBali. I Ketut Gede Sugita, I Made Kartawan
529
TPPM29
Karakteristik sifat tarik dan mode patahan komposit polimer dengan penguat serat sabut kelapa I Made Astika, I Putu Lokantara, I Made Gatot Karohika dan I Gusti Komang Dwijana
535
TPPM30
Penerapan model ergo termal injektor udara pembakaran dapat mempercepat proses peleburan
perunggu serta mengurangi kadar polutan pada perajin gamelan Bali di desa Tihingan –
Priambadi, Si Putu Gede Gunawan Tista
TPPM31
Sifat tarik komposit unsaturated polyester serat sisal local - NPG. Suardana, I Made Astika , Ikhsan
Dwi Gusmanto
543
549
Grup Bidang Umum
BU01
Analisis profesionalisme lulusan Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bali yang bekerja
pada industry - Made Anom Santiana dan M. Yusuf
555
BU02
Tingkat Pencemaran Udara Pada Areal Parkir Bawah Tanah
Di Kota Denpasar - Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati dan AAIA Sri Kumala Dewi
561
BU03
Penerapan desain sistem pembelajaran melalui model contextual teaching learning (CTL) untuk
meningkatkan kualitas dan efektifitas pembelajaran mata kuliah fisika dasar II - I Made Dwi
Budiana Penindra, I Gede Teddy Prananda Surya
565
BU04
Pengembangan media pembelajaran berbasis komputer guna meningkatkan pemahaman
mahasiswa pada mata kuliah aljabar linier – I Made Gatot Karohika dan I Gusti Ngurah Putu
Tenaya
571
BU05
Pembelajaran Ilmu Metrologi Industri Dengan Student Centered Learning Dan Multimedia - I
Gede Putu Agus Suryawan
577
Jadwal Lengkap KNEP IV - 2013
x
ix
Distribusi kekerasan baja AISI 1045 akibat pemberian proses pack carburizing
dengan media karburasi arang batok kelapa
dan arang tulang sapi
Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut Gde Sugita, dan I Dewa Made Kirshna Muku
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran 80362 Bali
devputranegara@yahoo.co.id
Abstrak
Penggunaan baja dalam dunia industri atau kerajinan rumah tangga sangatlah luas. Beberapa komponen
permesinan, peralatan industri rumah tangga ataupun teknologi tepat guna seperti poros, gear, pisau
potong, dan pahat memerlukan sifat yang keras pada bagian permukaan dan ulet pada bagian intinya.
Komponen-komponen tersebut umumnya dibuat dengan baja karbon tinggi yang harganya mahal. Baja
karbon rendah atau baja karbon sedang yang harganya lebih murah bisa digunakan sebagai suatu bahan
alternatif dengan pemberian suatu proses penambahan unsur karbon (carburizing) ke dalam baja tersebut,
dimana salah satun metode yang bisa digunakan adalah pack carburizing. Dengan proses pack carburizing
sifat-sifat yang diinginkan tersebut diharapkan dapat dipenuhi. Pada penelitian ini bahan yang digunakan
adalah baja karbon sedang (AISI 1045), dengan dua jenis media karburasi yaitu arang batok kelapa (80%)
dan arang tulang sapi (80%), zat pengaktif BaCO3 (10%) dan CaCO3 (10%). Specimen uji dibuat sebanyak
9 buah, 3 buah spesimen tanpa perlakuan dan masing-masing 3 buah spesimnen dengan perlakuan media
arang batok kelapa dan arang tulang sapi. Spesimen dipanaskan sampai temperatur 950 0C di dalam media
karburasi, hoding time selama 4 jam dan didinginkan di udara. Uji kekerasan yang dilakukan menggunakan
Vikers Testing Machine. Hasil penelitian menunjukkan bahwa media arang tulang sapi memberikan
kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan media arang batok kelapa. Pada permukaan (0,5 mm)
peningkatan kekerasan yang dicapai menggunakan arang tulang sapi 30,312% sedangkan dengan arang
batok kelapa hanya sekitar 26,691 %. Dengan media arang tulang sapi, peningkatan kekerasan terjadi
sampai kedalaman 2,5 mm sedangkan dengan media arang batok kelapa hanya sampai 2 mm.
Kata kunci: Pack carburizing, hardness, VHN, heat treatment
Abstract
Steels are widely used in industry field or household handicraft. Some components such as axis, gear, and
cutting knife need hard characteristic at surface and ductile at the inner. Those components are commonly
made from High Carbon Steel which is high price. Low carbon steel or middle carbon steel with lower price
can be used as an alternative material by adding carbon content to the material with pack carburizing
process. In this research the material to be used was AISI 1045. Two types carburizing media were applied
that are cow bond coal (80%) and coconut cranium coal (80%) with energizer BaCO 3 (10%) and CaCO3
(10%). Nine specimens are made, 3 specimens without treatment, 3 specimens with each for cow bond coal
and coconut cranium coal. Specimens are heated until 9500C in the carburizing media, holding time during 4
hours and cooled with air media. Materials hardness are tested by use of Vikers Testing Machine. The
result of the research show that cow bond coal media gives higher hardness than coconut cranium coal
media. At the surface of specimen (0.5 mm) hardness increasing to be reached with cow bond coal was
30.312% meanwhile with coconut cranium coal media the harness to be obtained was 26.691 %. With cow
bond coal media, the effect of carbon diffusion was until 2.5 mm in depth, meanwhile with coconut cranium
coal media this effect was just until 2 mm in depth.
Keywords: Pack carburizing, hardness, VHN, heat treatment
1. Latar Belakang
Baja merupakan salah satu jenis material yang memegang peranan penting dalam dunia industri, baik dalam
industri skala besar maupun industri rumah tangga. Dalam aplikasinya komponen-komponen yang terbuat dari
baja kadang membutuhkan suatu sifat yang keras dan tahan aus pada permukaannya, tetapi bagian tengahnya
lebih liat dan tangguh. Kombinasi sifat ini menjamin komponen memiliki ketahanan aus yang cukup, ketangguhan
terhadap beban kejut yang memadai yang pada akhirnya akan memberikan life time yang lebih lama. Komponenkomponen yang membutuhkan sifat demikian antara lain poros, gear, crankshaft pada skala industri besar, dan
pisau pemotong, pahat dan berbagai die pada skala teknologi tepat guna (rumah tangga). Sebagai contoh, poros
merupakan suatu elemen yang harus keras pada bagian permukaannya agar pada saat poros bergesekan
dengan elemen mesin yang lain, poros tidak mudah mengalami keausan. Sedangkan pada bagian inti diperlukan
sifat poros yang lebih ulet agar poros tidak rapuh dan mudah patah. Dalam skala rumah tangga, pisau potong
juga merupakan komponen yang harus memenuhi sifat tersebut. Pada bagian luar pisau potong harus keras
karena sering digunakan untuk memotong dan bergesekan dengan material keras seperti tulang, sedangkan
bagian dalamnya harus ulet agar tidak mudah patah.
Material dasar (raw materials) yang umumnya digunakan dalam pembuatan komponen tersebut berupa baja
karbon tinggi. Jenis baja ini mempunyai kemampuan untuk dikeraskan secara langsung karena kandungan
karbonnya yang tinggi. Namun demikian, baja ini harganya lebih mahal dibandingkan dengan baja karbon sedang
ataupun baja karbon rendah. Untuk mendapatkan sifat keras pada permukaan dan ulet pada bagian inti, baja
karbon rendah dan baja karbon sedang sering diberikan penambahan karbon kedalamnya terlebih dahulu. Salah
satu metode yang sering dilakukan untuk keperluan tersebut adalah proses pack carburizing. Karburising
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
495
merupakan proses penambahan unsur karbon pada baja karbon rendah secara difusi sehingga karbon dari
media karburising akan masuk ke permukaan baja dan meningkatkan kadar karbon pada permukaan baja
tersebut. Pada dasarnya bahan-bahan yang digunakan dalam karbonisasi yaitu, arang kayu, arang batok kelapa,
dan arang kulit. Dari penelitian sebelumnya, sebagai media korborising ada yang menggunakan cangkang keong
emas, pohon jati dan arang bakau [1]. Media karborising atau arang aktif juga bisa dibuat dari tulang. Menurut H
Yudiono, secara umum komposisi tulang terdiri dari air (14-44%), lemak (1-27%), senyawa organic lain (16-33%)
dan senyawa anorganik (25-56%). Kalsium fosfat Ca3(PO4)2 dan kalsium karbonat CaCO3 menyusun sebagian
besar (98%) senyawa anorganik, sisanya terdiri dari ion magnesium, natrium, kalium, klorida dan fluoride.
Kalsium fosfat Ca3(PO4)2 dan kalsium karbonat CaCO3 sebagian besar mengandung posfor dan kalsium [2].
Dengan komposisi seperti itu diharapkan dapat digunakan sebagai media karborising untuk meningkatkan
kekerasan permukaan dari baja karbon sedang.
Selain karena komposisi kimia yang dimilikinya, dari segi ketersediaan di lapangan, tulang sangat mudah
didapat karena merupakan limbah yang tersedia dalam jumlah melimpah dan harganya murah. Dari pemaparan
tersebut, menjadi sangat menarik untuk diteliti penggunaan bahan-bahan alternatif sebagai media karburasi.
Dalam penelitian ini diteliti distribusi kekerasan baja AISI 1045 menggunakan dua media karburasi yaitu arang
tulang sapi dan arang batok kelapa.
2. Proses Pack Carburizing
Carburizing merupakan salah satu metode pengerasan permukaan. Metode ini dilakukan dengan cara
memanaskan baja dalam lingkungan yang banyak mengandung karbon aktif, baik dalam bentuk padat, cair, dan
gas. 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 [3]. Carburising yang dilakukan dengan menggunakan media karbon aktif
dalam bentuk padat disebut pack carburising. Proses ini didasarkan pada prinsip termokimia dengan sistem
difusi, yaitu suatu cara untuk mengubah sifat-sifat permukaan substrat dengan menambahkan bahan tambahan
dari luar dan bahan tambahan tersebut akan terdifusi ke permukaan substrat. Proses dilakukan pada temperatur
0
0
tinggi (850 C-950 C) [4]. Proses difusi karbon pada pack carburising ditunjukkan pada gambar 1. 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. Difusi merupakan gerak spontan dari atom atau molekul di dalam bahan yang cenderung membentuk
komposisi yang seragam.
Gambar 1. Pemodelan Terjadinya Proses Difusi [5]
Pada proses pack carburizing spesimen ditempatkan ke dalam wadah yang berisi media carburizing,
kemudian dipanaskan pada suhu austenite sehingga media pengaktif karbon (energizer) saat pemanasan akan
mengeluarkan gas CO2 dan mengikat carbon (C) dari arang aktif membentuk CO. Gas CO berdifusi ke
permukaan baja bereaksi dengan Fe sehingga kadar karbon pada permukaan baja akan meningkat.
Gambar 2. Proses Pack Carburizing [5]
Media carburizing berasal dari kokas, briket batubara, arang kayu, arang tulang dan arang tempurung kelapa.
Untuk memperoleh hasil yang maksimal maka media carburizing ditambahkan dengan zat pengaktif karbon
Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X
496
(energizer) antara lain berupa barium carbonate (BaCO3), calsium carbonate (CaCO3) dan natrium carbonate
(Na2CO3), penambahan energizer mencapai 10-40% berat media carburizing. Proses reaksinya adalah sebagai
berikut [5]:
1. Penambahan barium carbonate pada media arang tempurung kelapa dapat mempercepat proses carburizing,
yang pada suhu tinggi akan mendekomposisi energi BaCO3 berubah menjadi gas CO.
BaCO3 BaO + CO2
CO2 + C 2 CO
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 CaCO 3 yang berubah
menjadi gas CO.
CaCO3CaO+ CO2
CO2 + C 2 CO
2. Carbon monoxide akan bereaksi dengan Fe
2CO + Fe - Fe(C ) + CO2 .
3. 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.
3. Metode Penelitian
Skematik langkah penelitian ditunjukkan seperti gambar 3. Bahan untuk spesimen uji adalah Baja AISI 1045
dengan komposisi kimia 0,43-0,5% C (karbon), 0,6-0,9% Mn (mangan), 0,04% max P (fosfor), 0,05% max S
(sulfur), dan sisanya Fe (besi). Dimensi spesimen uji ditunjukkan seperti gambar 4. Sebagai media carburizing
digunakan dua zat arang aktif dengan komposisi campuran berdasarkan prosentase berat, yaitu komposisi I
terdiri dari 80% atau 1,2 kg arang tempurung kelapa , 10% atau 0,15 kg BaCO 3 (barium carbonate), dan 10%
atau 0,15 kg CaCO3 (calcium carbonate) dan komposisi II terdiri dari 80% atau 1,2 kg arang tulang sapi, 10% atau
0,15 kg BaCO3, dan 10% atau 0,15 kg CaCO3. Spesimen uji dimasukkan kedalam wadah dan diisi media
karborising masing-masing untuk komposisi I dan II dengan susunan seperti gambar 5. Wadah baja ditutup rapat
0
kemudian dimasukan kedalam dapur pemanas (furnance) dan dipanaskan pada temperatur 950 C dengan waktu
penahanan selama 4 jam. Setelah selesai wadah baja dikeluarkan dari dapur pemanas (furnance), kemudian
spesimen dikeluarkan dan didinginkan di udara. Spesimen kemudian dipolishing dan dietsa kemudian dilakukan
pengukuran kekerasan dengan jarak titik pengukuran ditunjukkan seperti gambar 6. 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.
Mulai
Persiapan bahan / material Baja AISI 1045
Pembuatan Spesimen
(9 spesimen)
Tanpa perlakuan
(3 spesimen)
Pack Carburizing menggunakan
arang aktif batok kelapa, zat
pengaktif BaCO3 dan CaCO3
(3 spesimen)
Pack Carburizing menggunakan
arang aktif tulang sapi, zat
pengaktif BaCO3 dan CaCO3
(3 spesimen)
Pengujian kekerasan spesimen
Analisis data
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3. Skematik Prosedur Penelitian
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
497
Gambar 4. Bentuk spesimen uji
Gambar 5. Penyusunan Spesimen pada Wadah Pack Carburizing
Gambar 6. Jarak dan Arah Pengujiaan Kekerasan pada Potongan
4.
Hasil dan Pembahasan
Tabel 1. Kekerasan Permukaan Pada Jarak Pengukuran Spesimen dengan Media Arang Tulang Sapi,
Arang Batok Kelapa dan Tanpa Perlakuan.
Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X
498
Perbandingan Distribusi Kekerasan
330
300
Kekerasan (VHN)
270
240
210
180
150
120
90
60
30
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
Jarak ukur dari permukaan (mm)
Arang tulang sapi
Arang batok kelapa
Tanpa perlakuan
Gambar 7. Grafik distribusi kekerasan spesimen menggunakan arang tulang sapi,
arang batok kelapa dan tanpa perlakuan
Nilai rata-rata kekerasan spesimen dari dua jenis perlakuan dan tanpa perlakuan diplot ke dalam grafik seperti
terlihat pada gambar 7. Terlihat bahwa peningkatan kekerasan permukaan spesimen baik menggunakan media
korborising arang tulang sapi maupun arang batok kelapa hanya terjadi sampai kedalaman sekitar 3 mm dari
permukaan spesimen, setelah jarak tersebut kekerasan spesimen relatif sama dengan yang tanpa perlakuan. Hal
ini menunjukkan bahwa difusi karbon ke logam hanya sampai pada kedalaman tersebut. Terlihat pula bahwa
media karborising arang tulang sapi memberikan efek kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan media
karborising arang batok kelapa. Untuk mengetahui tingkat signifikansi kedalaman difusi karbon dilakukan uji t.
Tabel 2. Tabel data untuk uji t (tanpa perlakuan vs media arang tulang sapi)
pada kedalaman 0,5 mm dari permukaan
Kekerasan Specimen
Selisih rata-rata
dj
Pack
Tanpa
Spesimen
Carborizing
perlakuan
(u1j-u2j)
media arang
(u2)
tulang sapi (u1)
1
291,815
203,629
88,186
2
292,97
203,629
89,341
3
291,815
203,629
88,186
Hipotesa:
Ho : u1 = u2
Tidak terdapat perbedaan signifikan antara kekrasan specimen tanpa perlakuan dan dengan
perlakuan pack carborizing arang tulang sapi
H1 : u1 u2
Terdapat perbedaan signifikan antara kekrasan specimen tanpa perlakuan dan dengan perlakuan
pack carborizing arang tulang sapi.
Perhitungan:
• Rata-rata perbedaan [6]
d
1 n
1
dj 3 (88,186 89,341 88,186 88,571)
n j 1
• Standard deviasi [6]
n
d j d
j 1
Sd
n 1
1/ 2
2
(88,186 88,571) 2 (89,341 88,571) 2 (88,186 88,571) 2
2
0,5
0,6668
• t hitung [6]
t0
d
Sd / n
88,571
0,6668 / 3
230,054
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
499
Dengan t / 2, n 1 (t.0,5,2) diperoleh t tabel = 2,92. Ini berarti t hitung lebih besar dari t tabel ( Ho ditolak) yang
berarti pula terdapat perbedaan kekerasan yang signifikan antara spesimen tanpa perlakuan dan spesimen
dengan perlakuan media karborising arang tulang sapi pada kedalaman 0,5 mm. Hasil uji t selengkapnya
ditunjukkan pada tabel 3 dan 4. Dari tabel 3 terlihat bahwa media karborising arang tulang sapi memberikan efek
peningkatan kekerasan secara signifikan sampai kedalaman 2,5 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 3 mm, 3,5 mm dan
seterusnya Ho diterima yang berarti tidak terdapat perbedaan kekerasan secara signifikan antara spesimen tanpa
perlakuan dan spesimen dengan perlakuan media arang tulang sapi. Dari sini pula dapat dikatakan bahwa difusi
karbon ke spesimen hanya efektif sampai kedalaman 2,5 mm. Sedangkan dengan media karborising arang batok
kelapa (tabel 4) memeberikan efek peningkatan kekerasan kepada spesimen sampai kedalaman 2 mm. Hal ini
berarti bahwa efek difusi karbon dari arang tulang sapi lebih dalam dibandingkan dengan arang batok kelapa,
dimana arang tulang sapi memberikan efek peningkatan kekerasan secara signifikan sampai kedalaman 2,5 mm,
sedangkan arang batok kelapa hanya sampai kedalaman 2 mm.
Tabel 3. Tabulasi uji t spesimen tanpa perlakuan
dan spesimen dengan media arang tulang sapi
Tabel 4. Tabulasi uji t antara spesimen dengan media arang batok kelapa
dan spesimen tanpa perlakuan
Kedalaman (mm)
0,5
1
1,5
2
2,5
3
t hitung
51,79809
24,74618
3,766751
3,501713
2
-0,84924
t tabel
2,92
2,92
2,92
2,92
2,92
2,92
Hipotesa Ho
Ditolak
Ditolak
Ditolak
Ditolak
Diterima
Diterrima
Prosentase peningkatan kekerasan antara spesimen menggunakan media karborising arang tulang sapi
dan arang tulang kelapa dengan spesimen tanpa perlakuan untuk tiap titik pengukuran ditunjukkan pada tabel 5.
Terlihat bahwa pada kedalaman 0,5 mm, media arang tulang sapi memberikan efek peningkatan kekerasan
sebesar 30,312% sedangkan dengan media karborising arang batok kelapa peningkatannya sebesar 26,691 %.
Pada setiap titik sampai kedalaman 2,5 mm, prosentase peningkatan kekerasan media arang tulang sapi lebih
tinggi dibandingkan dengan media arang batok kelapa. Bahkan pada kedalaman 2,5 mm, efek peningkatan
kekerasan media arang batok kelapa hanya 0,659 % (hampir sama dengan spesimen tanpa perlakuan),
sedangkan pada kedalaman yang sama media karborising arang tulang sapi masih memberikan efek
peningkatan kekerasan sebesar hampir 3 %.
Tabel 5. Perbandingan prosentase peningkatan kekerasan spesimen
dengan media karborising dan dengan tanpa perlakuan
5. Kesimpulan
1.
2.
Arang tulang sapi sebagai media karburising memberikan efek peningkatan kekerasan yang lebih baik
dibandingkan dengan arang batok kelapa, dimana pada permukaan terluar (0,5 mm) peningkatan
kekerasan yang dicapai 30,312% sedangkan dengan arang batok kelapa hanya sekitar 26,691 %.
Efek peningkatan kekerasan dengan media arang tulang sapi mencapai kedalaman 2,5 mm, sedangkan
dengan media arang batok kelapa sampai kedalaman 2 mm dari permukaan.
Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X
500
Daftar Pustaka
[1] Arianto Leman Soemowidagdo, Mujiyono, Meningkatkan Efektivitas Arang Bakau Pada Proses
Karburising Padat Baja Karbon Rendah Menggunakan Barium Karbonat, Jurnal Ilmiah Semesta
Teknika, Vol. 12, No.2, 124-132, November 2009.
[2] Herman Yudiono, 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, 2003.
[3] Krar, S.F, Technology of machine tools. Mc Graw Hill International, Singapore, 1998.
[4] Amanto, H. & Daryanto, Ilmu Bahan, Bumi Aksara, Jakarta, 1999.
[5] Budinski, G.K, Engineering Materials Properties Selection “Fourth Edition”. Prentice Hall. New Jersey,
1992.
[6] Douglas C. Montgomery, Design and Analysis of Exsperiment, John Wiley & Son, USA, 1976.
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
501
Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X
502
ISSN
Prosiding Konferensi
nsi N
Nasional Engineering Perhotela
telan IV – 2013
27 – 28 Juni, 2013
Ketua Editor
Dr. Ir. I K. G. Sugita, MT.
Editor Pelaksana
Ainul Ghurri, S.T., M.T., Ph.D.
I Made Gatot Karohika, S.T., M.T.
I Ketut Adi Atmika, S.T., M.T.
I G. Teddy Prananda, ST., MT.
Dr. I Made Parwata, ST., MT.
Penyunting Ahli
Prof.Dr. Tjok Gd. Tirta Nindhia (UNUD)
Prof
Pr
Prof.Dr.
ING Antara M.Eng. (UNUD)
Pro
Prof.Dr.Ir.
IGB Wijaya Kusuma (UNUD)
Prof Johny Wahyuadi M, DEA (UI)
Fauzun, S.T., M.T., Ph.D. (UGM)
Dra. Ida A
Ayu Suryasih, M.Par .(Pariwisata,UNUD)
Prof Dr. Kuncoro Diharjo, ST,MT. (UNS)
Prof.
Dr Sularjoko (UNDIP)
Dr Caturwati (UNTIRTA)
Prof.
rof.Dr.Ing. Mulyadi Bur (Sekjen BKSTM)
Prof.
f. Ir.
Ir I Nyoman Sutantra M.Sc., Ph.D. (ITS)
Prof.
rof.Ir. ING Wardana, M.Eng., Ph.D. (UB)
Prof.Ir. IA Dwii Giriantari,
Gi
MEng.Sc., Ph.D. (Teknik Elektro, UNUD)
UNU
Ir. IN
N Arya
Ar Thanaya, ME, Ph.D. (T. Sipil, UNUD)
Dr. Ir. I Wayan Surata, MErg (UNUD)
Hak Cipta @ 2013 oleh KNEP
EP IV
I – 2013 Jurusan Teknik Mesin – Universitas
sitas Udayana.
Dilarang mereproduksi dan mendistribusi
m
bagian dari publikasi ini dalam
alam bentuk maupun
media apapun tanpa seijin Juru
Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana.
Dipublikasikan dan didistr
distribusikan oleh Jurusan Teknik Mesin
esin – Universitas
Udayana, Kampus Bukit
it Jim
Jimbaran, Bali 80362, Indonesia.
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena
berkat rahmatNya acara Konferensi Engineering Perhotelan IV (KNEP-IV) bisa
terselenggara dengan sukses pada tanggal 27-28 Juni 2013 di Bali. KNEP-IV ini
diselenggarakan oleh jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana dalam rangkaian
kegiatan BKFT ke 48 dan Dies Natalis ke 51 Universitas Udayana, didukung oleh
Badan Kerjasama Teknik Mesin (BKSTM) seluruh Indonesia.
KNEP IV – 2013 ini merupakan forum untuk mendiskusikan dan
mengkomunikasikan hasil-hasil penelitian terkini engineering dalam konteks
perhotelan; dan topik-topik pendukung lain dalam lingkup Teknik Mesin. Disamping
itu untuk meningkatkan kerja sama dengan organisasi profesi engineering perhotelan.
Hasil yang dihapakan adalah meningkatnya mutu riset-riset yang akan dilakukan,
meningkatnya daya kompetisi untuk mendapatkan grant penelitian, hubungan yang
baik inter akademisi dan antara akademisi dengan praktisi.
Konferensi ini mengangkat beberapa Grup topik yang meliputi:
1. Engineering perhotelan (EP): manajemen dan optimasi energi, manajemen
air, AC dan Chiller, pompa, perpipaan, maintenance, elektrikal, sistem
pengamanan, boiler, building service, bangunan hemat energi, dll.
2. Konversi energi (KE): Perpindahan panas, mekanika fluida, termodinamika,
sumber energi alternatif.
3. Teknik dan manajemen manufaktur (TMM): proses permesinan,
pembentukan, fabrikasi, sistem manufaktur, CAD-CAM, otomasi industri,
sistem pengontrolan.
4. Teknologi, pengujian dan pengembangan material (TPPM): Korosi,
pengelasan, pengecoran, polimer dan komposit, analisis kegagalan.
5. Bidang umum (BU): pendidikan Teknik Mesin, metode pengajaran, kebijakan
energi, pengelolaan dampak lingkungan.
Adapun jumlah artikel yang dipresentasikan dalam konferensi ini adalah
sebanyak 87 makalah yang mencakup ke lima topik di atas.
Kami mengucapkan terima kasih kepada Keynote speaker, para akademisi,
peneliti, praktisi dan professional di bidang perhotelan yang telah mengirimkan
artikelnya, serta semua pihak yang meliputi panitia pengarah, panitia pelaksana,
scientific committee dan sponsor yang telah terlibat dan membantu terselenggaranya
kegiatan ini dengan sukses.
Denpasar, Bali 28 Juni 2013
Dr. Ir. IKG Sugita, M.T.
Ketua Panitia
ii
DAFTAR ISI
ii
iii
Kata Pengantar
Daftar Isi
Makalah KNEP IV - 2013
iii
Grup Engineering Perhotelan
EP02
Studi perencanaan atap panel surya di hotel The Royale Krakatau Cilegon - Zawahar Islamy, Agung
Sudrajad.
1
EP04
Aplikasi teknologi radio frequency identification (RFID) pada sistem monitoring kehadiran
karyawan terintegrasi dengan teknologi informasi (TI) - N.M.A.E.D. Wirastuti, IGAK Diafari Djuni
5
Grup konversi energi
KE01
Kaji eksperimental penurunan tekanan air dalam filter pasir aktif - Toto Supriyono, Herry
Sonawan, Rizal A. P.
13
KE02
Koefisien Perpindahan Panas dan Kerugian Jatuh Tekanan Aliran di dalam Pipa - Rr. Sri Poernomo
Sari, T. Aswinsyah Hassan, D. Saputra, R. Malau
21
KE03
Pengaruh variasi pembebanan terhadap efisiensi ideal dan aktual trubin gas unit Y.Z pada PLTGU
X - Yusvardi Yusuf, Santoso Budi, dan Ian Hardiyanto
27
KE04
Metoda pengukuran performansi pengujian turbin angin di terowongan angin - Subagyo
33
KE05
Studi Eksperimental Medan Aliran Hilir Dibelakang Internal Flow Double Skewed Wall Cyclone
(IFC2SW) - Gede Widayana, Herman Sasongko
37
KE06
analisa performa mesin dengan biodiesel terbuat dari virgin coconut oil pada mesin diesel Annisa Bhikuning
43
KE07
Pengaruh bentuk mur pengunci impeller terhadap karakteristik pompa sentrifugal tipe aliran
radial - Allo Sarira Pongsapan, Syamsul Arifin, Syukri Himran, Hafrison Salamba
49
KE08
Studi eksperimental pemanfaatan temperatur gas buang dari kendaran bermotor roda dua untuk
pemanas kotak makanan pada layanan pesan antar (delivery service box) - Ismail Thamrin, Surya
Hadi
59
KE09
Analisa karakteristik kebisingan yang ditimbulkan oleh rem drum kendaraan bermotor Zulkarnain
67
iii
KE11
Frekuensi pola aliran Vortex disekitar geometri dek jembatan - Subagyo
KE12
Peningkatan Kinerja Sepeda Motor 4 Tak Dengan Menambahkan Bubble Water Injection Pada
Ruang Bakar Motor - NK. Caturwati
KE13
Studi karakteristik bahan bakar solar emulsi air - Agung Sudrajad, Ahmad Gofur.
71
79
85
KE14
Studi kemampuan tanaman rumah dalam penyerapan panas matahari untuk mengatasi panas
local - Ahmad Syuhada dan Dharma Dawood
89
KE15
Waktu Ekstraksi Polutan Formaldehyde oleh Ventilasi Mekanik Aliran Sederhana, Bagian Kamar
Tidur 1 untuk Rumah Tinggal dengan Menggunakan Simulasi untuk Kondisi Cuaca Perancis dan
Indonesia - Dwinanto, Erni Listijorini
97
KE16
Analysis of rewetting time and temperature distributions during cooling process in vertical
rectangular narrow channel - IGN. Bagus Catrawedarma, Indarto, Mulya Juarsa
103
KE17
Pemanfaatan energi angin pantai Anyer sebagai pembangkit listrik skala kecil – Erwin, Slamet
Wiyono,Andri nofa
109
KE18
Simulasi numerik pemisahan aliran dingin-panas di dalam tabung vortex - Radi Suradi K, Sugianto
115
KE19
Karakterisasi sifat biolistrik lengkeng diamond river (dimocarpus longan) tambulampot terhadap
perbedaan cuaca hujan dan tidak hujan - Hamdan Akbar Notonegoro, Rina Lusiani, Najmi Firdaus
123
Ke20
Pengujian nozzle flow meter sederhana dengan variasi rasio diameter - Ainul Ghurri, AA Adhi
Suryawan dan IG Teddy Prananda Surya
129
KE21
Analisis performansi kolektor surya terkonsentrasi menggunakan receiver berbentuk silinder Ketut Astawa, I Ketut Gede Wirawan, I Made Budiana Putra
137
KE22
The influence of compression ratio to performance of four stroke engine with used arak bali as a
fuel - IGK. Sukadana, IKG. Wirawan
145
KE23
Study eksperimental geometri sirif kondensor terhadap unjuk kerja refrigerator - IGA Kade Suriadi,
IGK. Sukadana
153
KE24
Pengaruh Besar Butiran Biji Jarak Dan Arang Sekam Padi Pada Briket Dengan Perekat Kanji Dan
Tanah Liat Terhadap Kadar Air, Nilai Kalor Dan Laju Pembakarannya - Panca Sunu Pamungkas , I
Wayan Joniarta, Made Wijana
161
iv
KE25
Pengaruh Penggunaan Cdi Standard Dangan Programmable Cdi terhadap Performance Sepeda
Motor Empat Langkah 100 Cc - I GNP Tenaya, I GK Sukadana, Hendra Cipta
167
KE26
Kecepatan Api Laminar Pada Pembakaran Premixed Minyak Jatropha - I.K.G. Wirawan,I.N.G.
Wardana, Rudy Soenoko, Slamet Wahyudi
175
KE27
Studi gasifikasi downdraft berbahan bakar biomasa - I Nyoman Suprapta Winaya, Made Sucipta,
Nur Khotim Romadan
181
KE28
Evaluasi Sistem Pompa Booster
(Studi Kasus : di PDAM Kota Denpasar) - Made Suarda, I Putu Yasa
189
Grup Teknik dan Manajemen Manufaktur
TMM01
Redesain traktor capung meningkatkan kesehatan dan kepuasan petani di Subak Teba Mengwi
Badung - I Ketut Widana
199
TMM02
Proses bubut pada berbagai jenis kayu untuk furniture - Rusnaldy, Achmad Widodo, Norman
Iskandar, Berkah Fajar T.K
205
TMM03
Analisa kinerja traksi transmisi standar dan modifikasi pada berbagai kondisi jalan dengan
kendaraan Suzuki Escudo 2.0 - Ketut Gunawan, I.N. Sutantra
211
TMM04
Analisa Stabilitas Kendaraan Dalam Rangka Meningkatkan Keamanan dan Kenyamanan
Pengendara - Kadek Rihendra Dantes, I.N. Sutantra
219
TMM06
Pengaruh Perubahan Bentuk Bead Panel Kendaraan terhadap Frekuensi Alamiah pada Kondisi
Batas Bebas-bebas - Sukanto I Made Miasa, R. Soekrisno
227
TMM07
Kaji Teoritik dan Eksperimental Defleksi Balok Dengan Penampang Yang Tidak Seragam - Mukhtar
Rahman, Hammada Abbas, Ivonne Fredrika Yunita Polii
233
TMM08
Mesin pengasah batu permata - M. Yusuf dan Made Anom Santiana
241
TMM09
Online monitoring keausan cutting tool menggunakan audio signal - Ahmad Atif Fikri dan Muslim
Mahardika, Teguh Pudji Purwanto, Andi Sudiarso, Herianto
247
TMM10
Pendekatan baru penentuan kemudahan proses m-EDM dengan menggunakan analisis
dimensional teorema Buchingham π - Nidia Lestari dan Muslim Mahardika
253
v
TMM11
Identifikasi, pemodelan dan kompensasi ketidaktelitian pada konstruksi mesin CNC milling mini 5axis tipe tilt – rotary table - Eri Yulius Elvys, Herianto, Subarmono
259
TMM12
Analisa bentuk profil dan dimensi supporting profile terhadap defleksi dan tegangan pada base
kondensor unit - Purna Anugraha Suarsana , Ahmad Hanif Firdaus, Ismi Choirotin, Moch. Agus
Choiron
265
TMM13
Simulasi 2D dan 3D pada proses multi-pass equal channel angular pressing (ECAP) - Khairul Anam,
Moch. Agus Choiron
273
TMM14
Pemodelan hyper elastic material untuk pengembangan desain baru gasket karet - Fikrul Akbar
Alamsyah, Moch. Agus Choiron
279
TMM15
Analisa lebar kontak dan tegangan kontak untuk pengembangan desain gasket tipis - Moch. Agus
Choiron, Avita Ayu Permanasari, I Made Gatot Karohika
285
TMM16
Analisis kekuatan struktur pallet menggunakan metode elemen hingga - Tria Mariz Arief, Sugianto
291
TMM17
Analisa kekuatan desain meja kursi lipat dengan simulasi computer - Jatmoko Awali, Dicky Adi
Tyagita, dan Moch. Agus choiron
299
TMM19
Perancangan trolli barang yang ergonomis dan efisien untuk pramuniaga pertokoan Glodok
Jakarta - I Wayan Sukania, Silvi Ariyanti, Ivan Wibowo
305
TMM20
Proses produksi pembuatan kapal layar phinisi untuk meminimalkan waktu produksi dengan
model pert ( programming evaluation dan review technique ) - dirgahayu lantara
311
TMM21
karakteristik traksi dan kinerja transmisi pada sistem gear transmission dan gearless transmission
- A.A.I.A. Sri Komaladewi, I Ketut Adi Atmika
319
TMM22
analisis sistem pengapian : distributor ignition system dan distributorless ignition system sebagai
upaya meningkatkan kualitas pembakaran - Liza Rusdiyana, Bambang Sampurno, Syamsul hadi,
I.N. Sutantra
325
TMM23
the dexterous of smooth motion for a three fingered robot gripper – Wayan Widhiada,
S.S.Douglasand J.B.Gomm
333
TMM24
Teknologi Tepat Guna Peralatan Sterilisasi Baglog untuk Meningkatkan Kualitas Produk Jamur
Tiram pada UKM Jamur Tiram Pacet Mojokerto - Liza Rusdiyana, Eddy Widiyono, Suhariyanto
343
vi
TMM25
Aplikasi Electronic Control MODULE (ECM) pada pengendalian emisi gas buang - I Ketut Adi Atmika
349
Grup Teknologi, Pengujian dan Pengembangan Material
TPPM01
Pengaruh perlakuan quench temper 600oC ,640oC, 690oC dan pengelasan terhadap sifat mekanik
dan struktur mikro baja perkakas untuk aplikasi mold dan dies - Abdul Azis
355
TPPM02
Analisis karakteristik getaran pada balok jepit bebas yang terbuat dari material komposit serat
bamboo - Hammada Abbas dan Mukhtar Rahman
361
TPPM03
Penerapan metode sentrifugal pada proses pengecoran produk komponen otomotif dalam rangka
peningkatan fasilitas praktikum di Laboratorium Bahan dan Metalurgi Polban - Waluyo M Bintoro,
Undiana B, dan Duddy YP
369
TPPM04
Kekuatan tarik komposit matrik polimer berpenguat serat alam bambu gigantochloa apus jenis
anyaman diamond braid dan plain weave - Sofyan Djamil, Sobron Y Lubis, dan Hartono
377
TPPM05
Analisis perubahan laju korosi dan kekerasan pada pipa baja ASTM A53 akibat tegangan dalam
dengan metode C-ring - Johannes Leonard
385
TPPM06
Pengaruh proses penghalusan butir dengan metode pengerolan panas terkontrol dan pengerolan
dingin-anil terhadap struktur mikro baja SCM 445 - I Gusti Bagus Eka Nitiya
389
TPPM07
Penambahan cil pada desain sistem saluran (gating system) low pressure die casting (LDPC) untuk
mereduksi kebocoran akibat hole pada produk kran hotel dengan simulasi Procast V2008 Muhammad Fitrullah, Koswara, dan Ricky Parmonangan
395
TPPM08
Analisis J-Integral dengan ADVENTURE System - Irsyadi Yani
TPPM09
Aplikasi Multichart Diagram Dalam Desain Dan Manufaktur Tungku Pengecoran Kuningan CuZn30
Menggunakan Bahan Bakar Briket Batubara Kalori Rendah - Diah Kusuma Pratiwi
TPPM10
Seal performance of centrifugal pump mechanical seals - Cokorda Prapti Mahandari, Ariyanto
405
411
419
TPPM11
Pengaruh komposisi larutan, variasi arus dan waktu proses pelapisan Chrome pada plastik ABS
terhadap kekerasannya - Ahmad Zohari, Kusmono, Soekrisno
425
TPPM12
Pengaruh Perlakuan Alkali pada Kekuatan Tarik Serat Kenaf - Henny Pratiwi, R. Soekrisno, Harini
Sosiati
429
vii
TPPM13
Peningkatan kekuatan tekan dan impak material rotan dengan proses laminasi resin epoksi Agustinus P.Irawan, Frans J. Daywin, Fanando, Tommy A.
433
TPPM14
Perancangan dan pembuatan cetakan sampel multi komposisi untuk aplikasi blok rem komposit
kereta api - Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B., Aditianto R.
437
TPPM16
Sifat mekanik dan struktur mikro paduan cu-sn bahan genta dengan metode investment casting –
I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara.
441
TPPM17
Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Serat Tapis Kelapa Sebagai Bahan Alternatif Bumbung
Gender Wayang - I Putu Lokantara, Ngakan Putu Gede Suardana, I Made Gatot Karohika
449
TPPM18
Pengaruh Komposisi Penguat SiC Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix Composite (AMC)
terhadap Kekerasan Setelah Proses Sintering - Ketut Suarsana, Rudy Soenoko, Agus Suprapto,
Anindito Purnowidodo, Putu Wijaya Sunu
459
TPPM19
Karakterisasi serbuk hasil produksimenggunakan metode atomisasi - M. Halim Asiri
465
TPPM20
identifikasi unsur utama penyusun permukaan bahan baja ringan dengan laser-induced
breakdown spectroscopy (libs) - Hery Suyanto
473
TPPM21
Karakteristik kekuatan bending komposit polyester diperkuat serat pandan wangi dengan filler
serbuk gergaji kayu 5% - Nasmi Herlina Sari, IGNK Yudhyadi, Emmy Dyah S
477
TPPM22
Analisa kekuatan impact komposit serat pandan wangi-polyester dengan filler serbuk gergaji
kayu - IGNK Yudhyadi, Nasmi Herlina Sari
487
TPPM23
Distribusi Kekerasan Baja AISI 1045 Akibat Pemberian Proses Pack Carburizing dengan Media
Karburasi Arang Batok Kelapa dan Arang Tulang Sapi - Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut
Gde Sugita, I Dewa Made Kirshna Muku
495
TPPM24
uji fourier transform infrared spectroscopy tentang pengaruh perlakuan naoh dan koh pada serat
arenga pinnata - Nitya Santhiarsa, Eko Marsyahyo, Achmad Assad Sonief, Pratikto
503
TPPM25
Keausan cylinder liner blok mesin kendaraan roda dua akibat beban kontak ring piston - I Made
Widiyarta, Tjok Gde Tirta Nindhia dan Arif Widyanto
513
TPPM26
Analisis kegagalan Korosi Pada Tangki Penyimpan Air Panas Terbuat Dari Baja Nirkarat - Tjokorda
Gde Tirta Nindhia, I Putu Widya Semara , I Wayan Putra Adnyana, I Putu Gede Artana
519
viii
TPPM27
Kekuatan Tarik dan Lentur Komposit Berpenguat Serat Bambu Orientasi Acak yang Dicetak
dengan Teknik Hand Lay-Up - I Wayan Surata, I Putu Lokantara, Adhika Rakhmatullah
523
TPPM28
Fenomena beating padagamelan Bali sebagai local genius akustik musik tradisionalBali. I Ketut Gede Sugita, I Made Kartawan
529
TPPM29
Karakteristik sifat tarik dan mode patahan komposit polimer dengan penguat serat sabut kelapa I Made Astika, I Putu Lokantara, I Made Gatot Karohika dan I Gusti Komang Dwijana
535
TPPM30
Penerapan model ergo termal injektor udara pembakaran dapat mempercepat proses peleburan
perunggu serta mengurangi kadar polutan pada perajin gamelan Bali di desa Tihingan –
Priambadi, Si Putu Gede Gunawan Tista
TPPM31
Sifat tarik komposit unsaturated polyester serat sisal local - NPG. Suardana, I Made Astika , Ikhsan
Dwi Gusmanto
543
549
Grup Bidang Umum
BU01
Analisis profesionalisme lulusan Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bali yang bekerja
pada industry - Made Anom Santiana dan M. Yusuf
555
BU02
Tingkat Pencemaran Udara Pada Areal Parkir Bawah Tanah
Di Kota Denpasar - Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati dan AAIA Sri Kumala Dewi
561
BU03
Penerapan desain sistem pembelajaran melalui model contextual teaching learning (CTL) untuk
meningkatkan kualitas dan efektifitas pembelajaran mata kuliah fisika dasar II - I Made Dwi
Budiana Penindra, I Gede Teddy Prananda Surya
565
BU04
Pengembangan media pembelajaran berbasis komputer guna meningkatkan pemahaman
mahasiswa pada mata kuliah aljabar linier – I Made Gatot Karohika dan I Gusti Ngurah Putu
Tenaya
571
BU05
Pembelajaran Ilmu Metrologi Industri Dengan Student Centered Learning Dan Multimedia - I
Gede Putu Agus Suryawan
577
Jadwal Lengkap KNEP IV - 2013
x
ix
Distribusi kekerasan baja AISI 1045 akibat pemberian proses pack carburizing
dengan media karburasi arang batok kelapa
dan arang tulang sapi
Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut Gde Sugita, dan I Dewa Made Kirshna Muku
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran 80362 Bali
devputranegara@yahoo.co.id
Abstrak
Penggunaan baja dalam dunia industri atau kerajinan rumah tangga sangatlah luas. Beberapa komponen
permesinan, peralatan industri rumah tangga ataupun teknologi tepat guna seperti poros, gear, pisau
potong, dan pahat memerlukan sifat yang keras pada bagian permukaan dan ulet pada bagian intinya.
Komponen-komponen tersebut umumnya dibuat dengan baja karbon tinggi yang harganya mahal. Baja
karbon rendah atau baja karbon sedang yang harganya lebih murah bisa digunakan sebagai suatu bahan
alternatif dengan pemberian suatu proses penambahan unsur karbon (carburizing) ke dalam baja tersebut,
dimana salah satun metode yang bisa digunakan adalah pack carburizing. Dengan proses pack carburizing
sifat-sifat yang diinginkan tersebut diharapkan dapat dipenuhi. Pada penelitian ini bahan yang digunakan
adalah baja karbon sedang (AISI 1045), dengan dua jenis media karburasi yaitu arang batok kelapa (80%)
dan arang tulang sapi (80%), zat pengaktif BaCO3 (10%) dan CaCO3 (10%). Specimen uji dibuat sebanyak
9 buah, 3 buah spesimen tanpa perlakuan dan masing-masing 3 buah spesimnen dengan perlakuan media
arang batok kelapa dan arang tulang sapi. Spesimen dipanaskan sampai temperatur 950 0C di dalam media
karburasi, hoding time selama 4 jam dan didinginkan di udara. Uji kekerasan yang dilakukan menggunakan
Vikers Testing Machine. Hasil penelitian menunjukkan bahwa media arang tulang sapi memberikan
kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan media arang batok kelapa. Pada permukaan (0,5 mm)
peningkatan kekerasan yang dicapai menggunakan arang tulang sapi 30,312% sedangkan dengan arang
batok kelapa hanya sekitar 26,691 %. Dengan media arang tulang sapi, peningkatan kekerasan terjadi
sampai kedalaman 2,5 mm sedangkan dengan media arang batok kelapa hanya sampai 2 mm.
Kata kunci: Pack carburizing, hardness, VHN, heat treatment
Abstract
Steels are widely used in industry field or household handicraft. Some components such as axis, gear, and
cutting knife need hard characteristic at surface and ductile at the inner. Those components are commonly
made from High Carbon Steel which is high price. Low carbon steel or middle carbon steel with lower price
can be used as an alternative material by adding carbon content to the material with pack carburizing
process. In this research the material to be used was AISI 1045. Two types carburizing media were applied
that are cow bond coal (80%) and coconut cranium coal (80%) with energizer BaCO 3 (10%) and CaCO3
(10%). Nine specimens are made, 3 specimens without treatment, 3 specimens with each for cow bond coal
and coconut cranium coal. Specimens are heated until 9500C in the carburizing media, holding time during 4
hours and cooled with air media. Materials hardness are tested by use of Vikers Testing Machine. The
result of the research show that cow bond coal media gives higher hardness than coconut cranium coal
media. At the surface of specimen (0.5 mm) hardness increasing to be reached with cow bond coal was
30.312% meanwhile with coconut cranium coal media the harness to be obtained was 26.691 %. With cow
bond coal media, the effect of carbon diffusion was until 2.5 mm in depth, meanwhile with coconut cranium
coal media this effect was just until 2 mm in depth.
Keywords: Pack carburizing, hardness, VHN, heat treatment
1. Latar Belakang
Baja merupakan salah satu jenis material yang memegang peranan penting dalam dunia industri, baik dalam
industri skala besar maupun industri rumah tangga. Dalam aplikasinya komponen-komponen yang terbuat dari
baja kadang membutuhkan suatu sifat yang keras dan tahan aus pada permukaannya, tetapi bagian tengahnya
lebih liat dan tangguh. Kombinasi sifat ini menjamin komponen memiliki ketahanan aus yang cukup, ketangguhan
terhadap beban kejut yang memadai yang pada akhirnya akan memberikan life time yang lebih lama. Komponenkomponen yang membutuhkan sifat demikian antara lain poros, gear, crankshaft pada skala industri besar, dan
pisau pemotong, pahat dan berbagai die pada skala teknologi tepat guna (rumah tangga). Sebagai contoh, poros
merupakan suatu elemen yang harus keras pada bagian permukaannya agar pada saat poros bergesekan
dengan elemen mesin yang lain, poros tidak mudah mengalami keausan. Sedangkan pada bagian inti diperlukan
sifat poros yang lebih ulet agar poros tidak rapuh dan mudah patah. Dalam skala rumah tangga, pisau potong
juga merupakan komponen yang harus memenuhi sifat tersebut. Pada bagian luar pisau potong harus keras
karena sering digunakan untuk memotong dan bergesekan dengan material keras seperti tulang, sedangkan
bagian dalamnya harus ulet agar tidak mudah patah.
Material dasar (raw materials) yang umumnya digunakan dalam pembuatan komponen tersebut berupa baja
karbon tinggi. Jenis baja ini mempunyai kemampuan untuk dikeraskan secara langsung karena kandungan
karbonnya yang tinggi. Namun demikian, baja ini harganya lebih mahal dibandingkan dengan baja karbon sedang
ataupun baja karbon rendah. Untuk mendapatkan sifat keras pada permukaan dan ulet pada bagian inti, baja
karbon rendah dan baja karbon sedang sering diberikan penambahan karbon kedalamnya terlebih dahulu. Salah
satu metode yang sering dilakukan untuk keperluan tersebut adalah proses pack carburizing. Karburising
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
495
merupakan proses penambahan unsur karbon pada baja karbon rendah secara difusi sehingga karbon dari
media karburising akan masuk ke permukaan baja dan meningkatkan kadar karbon pada permukaan baja
tersebut. Pada dasarnya bahan-bahan yang digunakan dalam karbonisasi yaitu, arang kayu, arang batok kelapa,
dan arang kulit. Dari penelitian sebelumnya, sebagai media korborising ada yang menggunakan cangkang keong
emas, pohon jati dan arang bakau [1]. Media karborising atau arang aktif juga bisa dibuat dari tulang. Menurut H
Yudiono, secara umum komposisi tulang terdiri dari air (14-44%), lemak (1-27%), senyawa organic lain (16-33%)
dan senyawa anorganik (25-56%). Kalsium fosfat Ca3(PO4)2 dan kalsium karbonat CaCO3 menyusun sebagian
besar (98%) senyawa anorganik, sisanya terdiri dari ion magnesium, natrium, kalium, klorida dan fluoride.
Kalsium fosfat Ca3(PO4)2 dan kalsium karbonat CaCO3 sebagian besar mengandung posfor dan kalsium [2].
Dengan komposisi seperti itu diharapkan dapat digunakan sebagai media karborising untuk meningkatkan
kekerasan permukaan dari baja karbon sedang.
Selain karena komposisi kimia yang dimilikinya, dari segi ketersediaan di lapangan, tulang sangat mudah
didapat karena merupakan limbah yang tersedia dalam jumlah melimpah dan harganya murah. Dari pemaparan
tersebut, menjadi sangat menarik untuk diteliti penggunaan bahan-bahan alternatif sebagai media karburasi.
Dalam penelitian ini diteliti distribusi kekerasan baja AISI 1045 menggunakan dua media karburasi yaitu arang
tulang sapi dan arang batok kelapa.
2. Proses Pack Carburizing
Carburizing merupakan salah satu metode pengerasan permukaan. Metode ini dilakukan dengan cara
memanaskan baja dalam lingkungan yang banyak mengandung karbon aktif, baik dalam bentuk padat, cair, dan
gas. 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 [3]. Carburising yang dilakukan dengan menggunakan media karbon aktif
dalam bentuk padat disebut pack carburising. Proses ini didasarkan pada prinsip termokimia dengan sistem
difusi, yaitu suatu cara untuk mengubah sifat-sifat permukaan substrat dengan menambahkan bahan tambahan
dari luar dan bahan tambahan tersebut akan terdifusi ke permukaan substrat. Proses dilakukan pada temperatur
0
0
tinggi (850 C-950 C) [4]. Proses difusi karbon pada pack carburising ditunjukkan pada gambar 1. 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. Difusi merupakan gerak spontan dari atom atau molekul di dalam bahan yang cenderung membentuk
komposisi yang seragam.
Gambar 1. Pemodelan Terjadinya Proses Difusi [5]
Pada proses pack carburizing spesimen ditempatkan ke dalam wadah yang berisi media carburizing,
kemudian dipanaskan pada suhu austenite sehingga media pengaktif karbon (energizer) saat pemanasan akan
mengeluarkan gas CO2 dan mengikat carbon (C) dari arang aktif membentuk CO. Gas CO berdifusi ke
permukaan baja bereaksi dengan Fe sehingga kadar karbon pada permukaan baja akan meningkat.
Gambar 2. Proses Pack Carburizing [5]
Media carburizing berasal dari kokas, briket batubara, arang kayu, arang tulang dan arang tempurung kelapa.
Untuk memperoleh hasil yang maksimal maka media carburizing ditambahkan dengan zat pengaktif karbon
Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X
496
(energizer) antara lain berupa barium carbonate (BaCO3), calsium carbonate (CaCO3) dan natrium carbonate
(Na2CO3), penambahan energizer mencapai 10-40% berat media carburizing. Proses reaksinya adalah sebagai
berikut [5]:
1. Penambahan barium carbonate pada media arang tempurung kelapa dapat mempercepat proses carburizing,
yang pada suhu tinggi akan mendekomposisi energi BaCO3 berubah menjadi gas CO.
BaCO3 BaO + CO2
CO2 + C 2 CO
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 CaCO 3 yang berubah
menjadi gas CO.
CaCO3CaO+ CO2
CO2 + C 2 CO
2. Carbon monoxide akan bereaksi dengan Fe
2CO + Fe - Fe(C ) + CO2 .
3. 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.
3. Metode Penelitian
Skematik langkah penelitian ditunjukkan seperti gambar 3. Bahan untuk spesimen uji adalah Baja AISI 1045
dengan komposisi kimia 0,43-0,5% C (karbon), 0,6-0,9% Mn (mangan), 0,04% max P (fosfor), 0,05% max S
(sulfur), dan sisanya Fe (besi). Dimensi spesimen uji ditunjukkan seperti gambar 4. Sebagai media carburizing
digunakan dua zat arang aktif dengan komposisi campuran berdasarkan prosentase berat, yaitu komposisi I
terdiri dari 80% atau 1,2 kg arang tempurung kelapa , 10% atau 0,15 kg BaCO 3 (barium carbonate), dan 10%
atau 0,15 kg CaCO3 (calcium carbonate) dan komposisi II terdiri dari 80% atau 1,2 kg arang tulang sapi, 10% atau
0,15 kg BaCO3, dan 10% atau 0,15 kg CaCO3. Spesimen uji dimasukkan kedalam wadah dan diisi media
karborising masing-masing untuk komposisi I dan II dengan susunan seperti gambar 5. Wadah baja ditutup rapat
0
kemudian dimasukan kedalam dapur pemanas (furnance) dan dipanaskan pada temperatur 950 C dengan waktu
penahanan selama 4 jam. Setelah selesai wadah baja dikeluarkan dari dapur pemanas (furnance), kemudian
spesimen dikeluarkan dan didinginkan di udara. Spesimen kemudian dipolishing dan dietsa kemudian dilakukan
pengukuran kekerasan dengan jarak titik pengukuran ditunjukkan seperti gambar 6. 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.
Mulai
Persiapan bahan / material Baja AISI 1045
Pembuatan Spesimen
(9 spesimen)
Tanpa perlakuan
(3 spesimen)
Pack Carburizing menggunakan
arang aktif batok kelapa, zat
pengaktif BaCO3 dan CaCO3
(3 spesimen)
Pack Carburizing menggunakan
arang aktif tulang sapi, zat
pengaktif BaCO3 dan CaCO3
(3 spesimen)
Pengujian kekerasan spesimen
Analisis data
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3. Skematik Prosedur Penelitian
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
497
Gambar 4. Bentuk spesimen uji
Gambar 5. Penyusunan Spesimen pada Wadah Pack Carburizing
Gambar 6. Jarak dan Arah Pengujiaan Kekerasan pada Potongan
4.
Hasil dan Pembahasan
Tabel 1. Kekerasan Permukaan Pada Jarak Pengukuran Spesimen dengan Media Arang Tulang Sapi,
Arang Batok Kelapa dan Tanpa Perlakuan.
Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X
498
Perbandingan Distribusi Kekerasan
330
300
Kekerasan (VHN)
270
240
210
180
150
120
90
60
30
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
Jarak ukur dari permukaan (mm)
Arang tulang sapi
Arang batok kelapa
Tanpa perlakuan
Gambar 7. Grafik distribusi kekerasan spesimen menggunakan arang tulang sapi,
arang batok kelapa dan tanpa perlakuan
Nilai rata-rata kekerasan spesimen dari dua jenis perlakuan dan tanpa perlakuan diplot ke dalam grafik seperti
terlihat pada gambar 7. Terlihat bahwa peningkatan kekerasan permukaan spesimen baik menggunakan media
korborising arang tulang sapi maupun arang batok kelapa hanya terjadi sampai kedalaman sekitar 3 mm dari
permukaan spesimen, setelah jarak tersebut kekerasan spesimen relatif sama dengan yang tanpa perlakuan. Hal
ini menunjukkan bahwa difusi karbon ke logam hanya sampai pada kedalaman tersebut. Terlihat pula bahwa
media karborising arang tulang sapi memberikan efek kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan media
karborising arang batok kelapa. Untuk mengetahui tingkat signifikansi kedalaman difusi karbon dilakukan uji t.
Tabel 2. Tabel data untuk uji t (tanpa perlakuan vs media arang tulang sapi)
pada kedalaman 0,5 mm dari permukaan
Kekerasan Specimen
Selisih rata-rata
dj
Pack
Tanpa
Spesimen
Carborizing
perlakuan
(u1j-u2j)
media arang
(u2)
tulang sapi (u1)
1
291,815
203,629
88,186
2
292,97
203,629
89,341
3
291,815
203,629
88,186
Hipotesa:
Ho : u1 = u2
Tidak terdapat perbedaan signifikan antara kekrasan specimen tanpa perlakuan dan dengan
perlakuan pack carborizing arang tulang sapi
H1 : u1 u2
Terdapat perbedaan signifikan antara kekrasan specimen tanpa perlakuan dan dengan perlakuan
pack carborizing arang tulang sapi.
Perhitungan:
• Rata-rata perbedaan [6]
d
1 n
1
dj 3 (88,186 89,341 88,186 88,571)
n j 1
• Standard deviasi [6]
n
d j d
j 1
Sd
n 1
1/ 2
2
(88,186 88,571) 2 (89,341 88,571) 2 (88,186 88,571) 2
2
0,5
0,6668
• t hitung [6]
t0
d
Sd / n
88,571
0,6668 / 3
230,054
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
499
Dengan t / 2, n 1 (t.0,5,2) diperoleh t tabel = 2,92. Ini berarti t hitung lebih besar dari t tabel ( Ho ditolak) yang
berarti pula terdapat perbedaan kekerasan yang signifikan antara spesimen tanpa perlakuan dan spesimen
dengan perlakuan media karborising arang tulang sapi pada kedalaman 0,5 mm. Hasil uji t selengkapnya
ditunjukkan pada tabel 3 dan 4. Dari tabel 3 terlihat bahwa media karborising arang tulang sapi memberikan efek
peningkatan kekerasan secara signifikan sampai kedalaman 2,5 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 3 mm, 3,5 mm dan
seterusnya Ho diterima yang berarti tidak terdapat perbedaan kekerasan secara signifikan antara spesimen tanpa
perlakuan dan spesimen dengan perlakuan media arang tulang sapi. Dari sini pula dapat dikatakan bahwa difusi
karbon ke spesimen hanya efektif sampai kedalaman 2,5 mm. Sedangkan dengan media karborising arang batok
kelapa (tabel 4) memeberikan efek peningkatan kekerasan kepada spesimen sampai kedalaman 2 mm. Hal ini
berarti bahwa efek difusi karbon dari arang tulang sapi lebih dalam dibandingkan dengan arang batok kelapa,
dimana arang tulang sapi memberikan efek peningkatan kekerasan secara signifikan sampai kedalaman 2,5 mm,
sedangkan arang batok kelapa hanya sampai kedalaman 2 mm.
Tabel 3. Tabulasi uji t spesimen tanpa perlakuan
dan spesimen dengan media arang tulang sapi
Tabel 4. Tabulasi uji t antara spesimen dengan media arang batok kelapa
dan spesimen tanpa perlakuan
Kedalaman (mm)
0,5
1
1,5
2
2,5
3
t hitung
51,79809
24,74618
3,766751
3,501713
2
-0,84924
t tabel
2,92
2,92
2,92
2,92
2,92
2,92
Hipotesa Ho
Ditolak
Ditolak
Ditolak
Ditolak
Diterima
Diterrima
Prosentase peningkatan kekerasan antara spesimen menggunakan media karborising arang tulang sapi
dan arang tulang kelapa dengan spesimen tanpa perlakuan untuk tiap titik pengukuran ditunjukkan pada tabel 5.
Terlihat bahwa pada kedalaman 0,5 mm, media arang tulang sapi memberikan efek peningkatan kekerasan
sebesar 30,312% sedangkan dengan media karborising arang batok kelapa peningkatannya sebesar 26,691 %.
Pada setiap titik sampai kedalaman 2,5 mm, prosentase peningkatan kekerasan media arang tulang sapi lebih
tinggi dibandingkan dengan media arang batok kelapa. Bahkan pada kedalaman 2,5 mm, efek peningkatan
kekerasan media arang batok kelapa hanya 0,659 % (hampir sama dengan spesimen tanpa perlakuan),
sedangkan pada kedalaman yang sama media karborising arang tulang sapi masih memberikan efek
peningkatan kekerasan sebesar hampir 3 %.
Tabel 5. Perbandingan prosentase peningkatan kekerasan spesimen
dengan media karborising dan dengan tanpa perlakuan
5. Kesimpulan
1.
2.
Arang tulang sapi sebagai media karburising memberikan efek peningkatan kekerasan yang lebih baik
dibandingkan dengan arang batok kelapa, dimana pada permukaan terluar (0,5 mm) peningkatan
kekerasan yang dicapai 30,312% sedangkan dengan arang batok kelapa hanya sekitar 26,691 %.
Efek peningkatan kekerasan dengan media arang tulang sapi mencapai kedalaman 2,5 mm, sedangkan
dengan media arang batok kelapa sampai kedalaman 2 mm dari permukaan.
Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X
500
Daftar Pustaka
[1] Arianto Leman Soemowidagdo, Mujiyono, Meningkatkan Efektivitas Arang Bakau Pada Proses
Karburising Padat Baja Karbon Rendah Menggunakan Barium Karbonat, Jurnal Ilmiah Semesta
Teknika, Vol. 12, No.2, 124-132, November 2009.
[2] Herman Yudiono, 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, 2003.
[3] Krar, S.F, Technology of machine tools. Mc Graw Hill International, Singapore, 1998.
[4] Amanto, H. & Daryanto, Ilmu Bahan, Bumi Aksara, Jakarta, 1999.
[5] Budinski, G.K, Engineering Materials Properties Selection “Fourth Edition”. Prentice Hall. New Jersey,
1992.
[6] Douglas C. Montgomery, Design and Analysis of Exsperiment, John Wiley & Son, USA, 1976.
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
501
Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X
502