BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Cylinder liner adalah komponen mesin yang dipasang pada blok silinder
yang berfungsi sebagai tempat piston dan ruang bakar pada mesin otomotif. Pada saat langkah kompresi dan pembakaran akan dihasilkan tekanan dan temperatur gas yang tinggi, sehingga untuk mencegah kebocoran kompresi ini maka pada piston dipasang ring piston untuk memperkecil celah antara dinding cylinder liner dengan piston. Piston yang bergerak bolak-balik mengakibatkan keausan pada dinding cylinder liner bagian dalam, hal ini akan menimbulkan penambahan kelonggaran antara torak dan silinder, sehingga dapat menyebabkan kebocoran gas, tekanan kompresi berkurang dan tenaga yang dihasilkan juga berkurang. Agar keausan silinder tidak terlalu banyak maka diupayakan bahan yang digunakan tahanan aus dan juga tahan terhadap panas. Akan tetapi penggunaan bahan yang tahan aus serta tahan panas akan mengakibatkan biaya produksi akan semakin meningkat. Teknologi pelapisan material telah menjadi perhatian besar di lingkungan penelitian dan industri dikarenakan merupakan cara yang efektif dan secara ekonomis lebih murah dalam menahan degradasi seperti keausan, oksidasi, korosi, atau kerusakan pada suhu tinggi tanpa mengorbankan material substrat yang dilapisinya (Sundararajan, dkk, 1998). Hard chrome coating salah satu cara untuk merekondisi bagian mesin karena memiliki kemudahan dalam perawatan, namun
1
2
karena toksisitas electrolylic proses pelapisan, aplikasi tersebut cenderung dibatasi (Stratosa, 2011). Salah satu metode pelapisan yang telah diterima dengan baik di kalangan industri adalah pelapisan berbasis thermal spray coating karena kemudahannya untuk diaplikasikan pada pelapisan material dalam skala besar. Dewasa ini, teknologi thermal spray telah digunakan secara intensif sebagai thermal barrier coatings untuk industri dirgantara (aerospace), komponen boiler serta komponen automotif. Thermal spray merupakan gabungan dari beberapa proses dimana prinsip kerjanya adalah suatu material (dalam bentuk wire, rod atau powder) dipanaskan oleh sumber panas (flame atau arc) setelah material meleleh langsung ditekan oleh udara tekan sehingga menempel pada permukaan benda kerja membentuk lapisan baru ( Lusiani dkk, 2013 ). Di dalam penelitian ini, metode pelapisan yang digunakan adalah dengan metode powder flame spray coating. Metode ini tentunya sudah umum digunakan, namun pemilihan material pelapis yang digunakan dapat dijadikan perhatian yang layak untuk dikembangkan, karena merupakan faktor yang penting dan menentukan di dalam memperoleh ketahanan aus yang baik. Menurut Affenzeller (1996), thermal spray coating yang menggunakan molibdenum pada cylinder liner sangat berguna untuk mencegah kerusakan dari erosi
gas panas
pada permukaan ring
yang terjadi karena blow-by gas
pembakaran dari ruang pembakaran. Penurunan koefisien gesekan (COF) ketika menerapkan pelapisan porous plasmasprayed FFS (Stainless steel + Ni-BN) atau M-1P (Fe-FeO-C), jika dibandingkan dengan kekasaran permukaan yang sama,
3
menghasilkan coefisien of friction yang lebih rendah daripada permukaan yang tidak dilapiskan pada besi tuang kelabu.(Durga dkk, 1998). Shuster dkk, ( 1999) melakukan penelitian bahwa pelapisan chromium carbide memberikan efek yang lebih baik terhadap perlindungan dari scruffing dan keausan. Bertolak dari hal tersebut diatas, dilakukan penelitian ketahanan aus dari cylinder liner yang akan dilapiskan menggunakan Ni-Cr dengan teknik powder flame spay coating, sehingga hasilnya diharapkan mempunyai ketahanan aus yang lebih baik dari material yang tidak dilapiskan. Teknik pelapisan menggunakan powder flame spray coating pada dinding silinder liner akan dilakukan sehingga menghasilkan ketebalan lapisan yang berbeda, kemudian dilakukan pengujian kekerasan dari setiap perbedaan ketebalan lapisan dan dilakukan pengujian keausan untuk mendapatkan ketahanan aus yang paling baik dari setiap perbedaan ketebalan lapisan.
1.2
Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan suatu masalah
yaitu bagaimana ketahanan aus lapisan Ni-Cr pada dinding cylinder liner dengan menggunakan powder flame spray coating dan bagaimana perbedaan ketahanan aus dari setiap ketebalan lapisan yang diaplikasikan pada dinding silinder liner. 1.3
Batasan Masalah Agar penelitian tidak meluas atau menyebar dari masalah yang
dirumuskan, maka perlu adanya pembatasan masalah di dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut :
4
1. Benda logam yang di lapisi dengan thermal spray adalah silinder liner dari bahan gray cast iron. 2. Cylinder liner akan dipotong sesuai dimensi untuk dilakukan pelapisan, pengujian kekerasan dan pengujian keausan. 3. Proses thermal spray coating yang dipergunakan adalah powder flame spray coating. 4. Bahan yang dipergunakan sebagai bahan pelapis adalah powder Ni-Cr. 5. Pengujian yang dilakukan adalah uji kekerasan dan keausan serta metalografi.
1.4
Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh dari
ketahanan aus lapisan Ni-Cr pada dinding cylinder liner dengan menggunakan powder flame spray coating sehingga dapat meningkatkan umur pemakaian dari cylinder liner.
1.5
Manfaat penelitian Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Memberi masukan berupa sumbangan pemikiran dan informasi kepada masyarakat teknik, serta lembaga pendidikan teknik khususnya yang mengetahui bidang pelapisan dengan teknik thermal spray. 2. Dapat memberikan masukan teknisi perbengkelan yang bergerak dibidang reparasi mengenai peningkatan kualitas cylinder liner pada kendaraan
5
terhadap kekerasan dan ketahanan aus dengan mempergunakan thermal spray. 3. Menambah khasanah keilmuan dibidang teknologi pelapisan pada Jurusan Teknik Mesin Udayana
