Analisa Eksperimental Laju Keausan Plat Stainless Steel 304 Dengan Variasi Berat Beban Menggunakan Alat Uji Pin On Disk Sebagai Bahan Screw Conveyor

ANALISA EKSPERIMENTAL LAJU KEAUSAN PLAT STAINLESS
STEEL 304 DENGAN VARIASI BERAT BEBAN MENGGUNAKAN ALAT
UJI PIN ON DISK SEBAGAI BAHAN SCREW CONVEYOR

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

AHMAD TAUFIQ
130421023

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

ANALISA EKSPERIMENTAL LAJU KEAUSAN PLAT STAINLESS
STEEL 304 DENGAN VARIASI BERAT BEBAN MENGGUNAKAN ALAT
UJI PIN ON DISK SEBAGAI BAHAN SCREW CONVEYOR

AHMAD TAUFIQ
NIM: 130421023

Diketahui / Disahkan:
KetuaDepartemenTeknikMesin
Fakultas Teknik – USU

Disetujui:
DosenPembimbing,

Dr.Ing. Ir. Ikhwansyah IsranuriIr. Syahrul Abda, M.Sc.
NIP.196412241992111001
NIP.1957050819881110011

Universitas Sumatera Utara

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK – USU
MEDAN

AGENDA :
DITERIMA :
PARAF
:

/TS/2015
/05/2016

TUGAS SARJANA
NAMA

: AHMAD TAUFIQ

NIM

: 130421023

MATA PELAJARAN

: ILMU LOGAM FISIK

SPESIFIKASI

: ANALISA EKSPERIMENTAL LAJU KEAUSAN
PLAT

STAINLESS

STEEL

304

DENGAN

VARIASI BERAT BEBAN MENGGUNAKAN

ALAT UJI PIN ON DISK SEBAGAI BAHAN
SCREW CONVEYOR
.

DIBERIKAN TANGGAL : 20/11/2015
SELESAI TANGGAL

: 23/05/2016

MEDAN, 24 MEI 2016
KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN,

Dr.Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri
NIP.196412241992111001

DOSEN PEMBIMBING,

Ir. Syahrul Abda, M.Sc.
NIP.1957050819881110011

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

ANALISA EKSPERIMENTAL LAJU KEAUSAN PLAT STAINLESS
STEEL 304 DENGAN VARIASI BERAT BEBAN MENGGUNAKAN ALAT
UJI PIN ON DISK SEBAGAI BAHAN SCREW CONVEYOR

AHMAD TAUFIQ
NIM: 130421023

Telah Disetujui Dari Hasil Seminar Skripsi
Periode ke-259, Pada Tanggal 02 Juni 2016

Disetujui Oleh:

Pembanding I,

Pembanding II,

Dr.Ing. Ir. Ikhwansyah IsranuriSuprianto, ST. MT.
NIP.196412241992111001
NIP.197909082008121001

Universitas Sumatera Utara

ANALISA EKSPERIMENTAL LAJU KEAUSAN PLAT STAINLESS
STEEL 304 DENGAN VARIASI BERAT BEBAN MENGGUNAKAN ALAT
UJI PIN ON DISK SEBAGAI BAHAN SCREW CONVEYOR

AHMAD TAUFIQ
NIM: 130421023

Telah Disetujui Oleh

Pembimbing Skripsi,

Ir. Syahrul Abda, M.Sc.
NIP. 1957050819881110011

Penguji I,

Penguji II,

Dr.Ing. Ir. Ikhwansyah IsranuriSuprianto, ST. MT.
NIP. 196412241992111001
NIP.197909082008121001

Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Mesin

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri
NIP. 96412241992111001

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Konveyor merupakan salah satu bagian terpenting pada industri pabrik kelapa
sawit. Permasalahan yang sering ditemukan dilapangan adalah kerusakan pada
fliht. Yaitu flight menipis, koyak, korosi dan patah yang menyebabkan
terganggunya proses produksi, sehingga mengurangi produktivitas pabrik. Tujuan
penelitian ini untuk mengetahui komposisi kimia plat stainless steel 304 sebagai
bahan untuk membuat screw conveyo. Metoda yang digunakan pada penelitian
adalah metoda pengujian komposisi menggunakan spectrometer. Metoda
pengujian kekerasan mengunakan Brinell Hardness tester. Metoda pengujian
keausan menggunakan Pin On Disk. Hasil Uji koomposisi kimia nilai Fe 67 %, C
0,043 %, Mn 1,5 %, Cr 20,2 %, Ni10,4 %, (standart ST 52.0S Grade 1.0421), nilI
kekerasan 15 HRC dan hasil uji keausan pin on disk 0,4369 mm3/s pada berat
beban tertinggi yaitu 3 kg. Laju keausan semakin tinggi pada setiap kenaikan berat
beban.
Kata kunci: Screw Conveyor, Pengujian Komposisi, Pengujian Kekerasan,
Pengujian Keausan.

i

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT

Conveyor is one of the most important part of the palm oil mill industry. Problems
often found in field is damage to fliht. Ie thinning flight, tear, corrosion and
fractures that cause disruption of the production process, thus reducing the
productivity of the plant. The purpose of this study to determine the chemical
composition of the stainless steel plate 304 as a material for making screw
conveyo. The methods used in the study was the testing method using the
composition spectrometer. Brinell hardness test methods use Hardness tester.
Wear testing method using a Pin On Disk. Chemical Test Results koomposisi
value 67% Fe, 0.043% C, 1.5% Mn, 20.2% Cr, Ni10,4% (standard ST 52.0S
Grade 1.0421), Nili 15 HRC hardness and wear test results of pin on disk 0.4369
mm3 / s at the highest load weight is 3 kg. The higher the wear rate on any
increase in weight.
Keywords: Screw Conveyor, Composition Testing, Hardness Testing, Testing
Wear and tear.

ii

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
karunia dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis, sehingga
penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini adalah salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana. Adapun judul
skripsi ini adalah “Analisa Eksperimental Laju Keausan Plat Stainless Steel 304
Dengan Variasi Berat Beban Menggunakan Alat Uji Pin On Disk Sebagai Bahan
Screw Conveyor”.
Selama penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan
banyak terimakasih kepada
1. Bapak Ir. Syahrul Abda, M.Sc. selaku dosen pembimbing yang telah
meluangkan waktunya membimbing penulis hingga skripsi ini dapat
terselesaikan.
2. Bapak Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Seluruh Staff Pengajar pada Departemen Teknik mesin

Fakultas Teknik

Universitas Sumatera utara yang telah memberikan pengetahuan kepada
penulis hingga akhir studi dan seluruh pegawai administrasi di Departemen
Teknik Mesin.
4. Rekan satu tim penulis, Dimas Ramadhan yang telah bekerja sama membantu
penulis.
5. Teman-teman mahasiswa Teknik Mesin USU khususnya Teknik Mesin
Ekstensi angkatan 2013 yang telah banyak memberikan semangat dan
dukungan dalam menyelesaikan skripsi ini.
6. Teristimewa untuk kedua orang tua ayahanda Asnan Pangaribuan dan Ibunda
Fatimah yang selalu mendukung dengan doa, dukungan moral, material dan
selalu memberi semangat hingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

iii
Universitas Sumatera Utara

7. Orang terdekat saya Anriani Madinah Pohan yang selama ini bersedia
memberikan bantuan dan motivasi yang besar kepada penulis dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembacapembaca lainnya.Semoga Tuhan Yang Maha Esa melimpahkan rahmat dan
karunia-Nya kepada kita semua dan membalas segala kebaikan dan kebajikan
semua pihak yang selama ini sudah mendukung dan membantu penulis.

Medan,

April 2016

Penulis,

Ahmad Taufiq
NIM : 130421023

iv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman
ABSTRAK ......................................................................................................... i
ABSTRACT ....................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ....................................................................................... iii
DAFTAR ISI .................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ vii
DAFTAR TABEL ............................................................................................. ix
DAFTAR NOTASI ........................................................................................... x
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1
1.2 Perumusan Masalah.......................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ............................................................................... 2
1.4 Tujuan Penelitian.............................................................................. 3
1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................... 3
1.6 Sistematika Penulisan ...................................................................... 3

BAB II TINJAUN PUSTAKA ......................................................................... 5
2.1 Kajian Pustaka
2.1.1 Defenisi Screw Conveyor .....................................................5
2.1.2 Jenis Worm Conveyor ..........................................................6
2.1.3 Komponen – Komponen Screw Conveyor ..........................11
2.1.4 Cara Kerja Screw Conveyor .................................................13
2.1.5 Fungsi Screw Conveyor........................................................14
2.1.6 Kelebihan Screw Conveyor ..................................................14
2.1.7 Kekurangan Screw Conveyor ...............................................15
2.2 Perhitungan pada Screw Conveyor ................................................... 15
2.3 Pengujian Keausan (Wear Test) ....................................................... 18
2.3.1

Keausan Abrasif ................................................................ 23

v
Universitas Sumatera Utara

2.3.2

Keausan Adhesi ................................................................. 23

2.3.3

Keausan Oksidasi .............................................................. 24

2.3.4

Keausan Erosi .................................................................... 24

2.3.5

Keausan Friting ................................................................. 24

2.4 Pengujian Kekerasan (Hardness Test) ............................................. 24
2.4.1

Metode Brinell .................................................................. 25

2.4.2

Metode Vickers ................................................................. 27

2.4.3

Metode Rockwell ............................................................... 28

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ....................................................... 30
3.1 Metoda ............................................................................................. 30
3.2 Tempat dan Waktu .......................................................................... 30
3.3 Bahan dan Alat ................................................................................ 30
3.3.1

Bahan ................................................................................. 30

3.3.2

Alat .................................................................................... 31

3.4 Prosedur Penelitian .......................................................................... 38
3.5 Diagram Alir Penelitian .................................................................. 41

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN .................................................... 42
4.1 Komposisi Raw Material Pelat SS540 ............................................. 42
4.2 Hasil Pengujian Kekerasan .............................................................. 42
4.3 Hasil Pengujian Keausan ................................................................. 44

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 56
5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 56
5.2 Saran ................................................................................................ 57

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 58
LAMPIRAN

vi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 2.1. Jenis-Jenis Screw Conveyor ........................................................... 5
Gambar 2.2.Standard Sectional Flight Screw ..................................................... 6
Gambar 2.3.Ribbon Flight Screw ........................................................................ 6
Gambar 2.4.Cut Flight Screw.............................................................................. 7
Gambar 2.5.Sectional Flight Screw With Paddles .............................................. 8
Gambar 2.6.Paddle Screw ................................................................................... 8
Gambar 2.7.Short Pitch Screw ............................................................................ 9
Gambar 2.8.Interrupted Flight Screw ................................................................. 9
Gambar 2.9.Cone Screw ...................................................................................... 10
Gambar 2.10.Shaftless Screw .............................................................................. 10
Gambar 2.11. Press Screw .................................................................................. 11
Gambar 2.12 Detail Komponen Screw Conveyor ............................................... 11
Gambar 2.13 Motor dan Gearbox Reducer. ........................................................ 12
Gambar 2.14 Alat uji keausan tipe pin on disk ................................................... 19
Gambar 2.15 (a) dan (b) Ilustrasi Pengujian keausan
dengan metode pin on disk.................................................................................. 20
Gambar 2.16 Spesimen hasil uji keausan ........................................................... 21
Gambar 2.17 Alat uji kekerasan brinell test ....................................................... 26
Gambar 2.18 Ilustrasi Pengujian Vickers........................................................... 27
Gambar 2.19 Jenis kedalaman indentor terhadap spesimen............................... 28
Gambar 3.1 Pelat Bahan Pengujian..................................................................... 30
Gambar 3.2 Las Oxygen. .................................................................................... 31
Gambar 3.3Gerinda Tangan. ............................................................................... 31
Gambar 3.4 Mesin Bor ........................................................................................ 32
Gambar 3.5 Kunci Pas......................................................................................... 32
Gambar 3.6 Timbangan Digital .......................................................................... 33
Gambar 3.7 Stopwatch ........................................................................................ 33
Gambar 3.8 Jangka Sorong ................................................................................ 33
Gambar 3.9 Kertas Pasir ..................................................................................... 34

vii
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.10 Mesin Polish .................................................................................. 35
Gambar 3.11 Brinell Hardness Test .................................................................... 36
Gambar 3.12 Alat Uji Keausan ........................................................................... 37
Gambar 3.13 Mikroskop Optik ........................................................................... 37
Gambar 4.1 Hasil Pengujian Kekerasan (Brinnel) .............................................. 42
Gambar 4.2 Grafik db Rata-rata terhadap Nilai Kekerasan Bahan ..................... 44
Gambar 4.3 Spesimen yang sudah diuji keausan ................................................ 45
Gambar 4.4 Lebar jejak pelat JIS G3101 ............................................................ 46
Gambar 4.5 Kedalaman jejak Pelat JIS G3101 (pembesaran 50 x) .................... 46
Gambar 4.6 Ilustrasi pengujian keausan (wear test) ........................................... 51
Gambar 4.7 Grafik Iaju keausan dengan variasi beban...................................... 55

viii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1. Komposisi pelat stainless steel 304 .................................................... 42
Tabel 4.2. Data hasil pengujian kekerasan .......................................................... 43
Tabel 4.3. Berat spesimen pengujian pin on disk................................................ 45
Tabel 4.4.lebar jejak dan kedalaman jejak spesimen pelat ................................. 48
Tabel 4.5. Perbandingan nilai laju keausan......................................................... 54

ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

Simbol

Satuan

Keterangan

C

ft3/jam

Kapasitas screw conveyor

Ds

inchi

Diameter screw conveyor

Dp

inchi

Diameter pipa

P

kg

Beban

K

%

Persentase pembebanan conveyor

e

%

Efisiensi penggerak

Db

mm

Diameter bola indentasi

db

mm

Diameter indentasi

a

μm

Lebar jejak gesekan

b

μm

Kedalaman jejak gesekan

L

m

Panjang lintasan

n

rpm

Putaran

t

s

Waktu keasusan

r

mm

Jari- jari lintasan

Vt

mm3

volume keasuan teori

K

6,0 x 10-4

�

Pa, N/m

2

Koefisien keausan
Kekerasan material

ΨT

mm3/s

Laju keausan teori

d1

mm

Diameter dalam lintasan

d2

mm

Diameter luar lintasan

rp1

mm

Jari-jari dalam lintasan

rp2

mm

Jari-jari luar lintasan

Ap1

mm2 Luas dalam lintasan

Ap2

mm2

Vpmm2

Luas luar lintasan

Volume keausan eksperimen

ɓ

μm

Kedalaman jejak rata-rata

Ψp

mm3/s

Laju keausan eksperimen

x
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Hasil Uji Komposisi kimia
Lampiran 2 Gambar alat uji pin on disk
Lampiran 3 Gambar saat pengujian spesimen
Lampiran 4 Gambar spesimen hasil pengujian
Lampiran 5 Gambar pengukuran lebar dan kedalaman goresan
Lampiran 6 Tabel komposisi kimia pelat SS 540 dan sifatnya
Lampiran 7 Keterangan perbandingan penggunaan bahan standart untuk industri
Lampiran 8 Daftar karakteristik Material

xi
Universitas Sumatera Utara