SEMINAR NASIONAL ke 8 Tahun 2013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi
KARAKTERISTIK PRODUK REM BLOK METALIK UNTUK KERETA API PADA INDUSTRI KECIL PENGECORAN LOGAM Lutiyatmi, Tri Daryanto Program Studi Teknik Pengecoran Logam, Politeknik Manufaktur Ceper e-mail :
[email protected] ABSTRAK Kereta api merupakan alat transportasi darat yang efisien dan penting bagi distribusi barang dan penumpang. Peranan penting kereta api tersebut membutuhkan kehandalan komponen-komponen pendu-kungnya salah satunya sepatu rem kereta api disebut juga rem blok metalik. Rem blok metalik ini banyak diproduksi di sentra industri kecil pengecoran logam, yang jumlahnya relatif banyak. Produk rem blok metalik yang mereka buat berbeda-beda, sehingga perlu diperhatikan dan diteliti lebih lanjut untuk menge-tahui karakteristik produk rem blok metalik yang dihasilkan. Penelitian ini dilakukan dengan mengamati, menganalisa dan meneliti lebih detail tentang produk rem blok metalik ini dengan lebih memperhatikan beberapa hal penting dapat menentukan secara rinci karakteristik dari produk yang dibuat. Hal-hal yang sangat berpengaruh antara lain spesifikasi teknis yang digunakkan, jenis bahan baku, jenis tungku, proses peleburan, dan pengujian produk. Pengujian yang dilakukan antara lain, pengujian kekerasan dan pengujian metalografi. Pengujian dilakukan pada saat proses produksi dan saat produk sudah jadi. Hasil analisis yang didapatkan adalah hasil uji kekerasan dan metalografi pada produk blok rem metalik di 3 industri pengecoran logam Ceper. Penelitian ini menghasilkan data nilai pengujian kekerasan blok rem metalik yaitu dengan nilai akhir antara 170,91 HB sampai dengan 208,89 HB, untuk pengujian metalografi menunjukkan bahwa grafit berbentuk lamelar dengan distribusi type A dan D, ukuran grafitnya 5 sampai 6 dan struktur mikronya adalah dominan Pearlit (persentasinya diatas 80%) sisanya ferrite. Data analisa uji tersebut dapat disimpulkan bahwa karakteristik produk rem blok metalik industri Ceper Klaten adalah besi cor kelabu klas FC 20 sampai FC 25. Pengujian kekerasan dan metalografi ini keterkaitannya sangat erat dalam penentuan karakteristik produk ini, karena kanadungan grafit dapat mempengaruhi kekerasan rem blok metalik, yang selanjutnya akan lebih baik jika diteliti pada pengujian yang lebih lengkap antara lain uji CE Meter, komposisi kimia dan kuat tarik sehingga karakteristik produk rem ini akan lebih jelas sesuai spesifikasi teknik yang diharapkan dan dapat ditingkatkan lebih baik dan berdaya saing. Kata kunci: rem blok metalik, pengujian kekerasan, pengujian metalografi
LATAR BELAKANG Angkutan penumpang dan barang memiliki nilai strategis terhadap pembangunan nasional. Salah satu model transportasi darat yang terpenting adalah kereta api. Hal ini ditunjukkan dari jumlah penumpang dan barang yang diangkut tiap tahunnya mengalami peningkatan seperti ditunjukkan pada Tabel 1. Peran penting kereta api dalam distribusi barang dan penumpang ini tentunya perlu didukung oleh kehandalan komponen-komponen yang ada pada kereta salah satunya adalah sepatu rem. Kega-galan komponen tersebut dapat menyebabkan kece-lakaan yang menelan korban jiwa dan materi yang tidak sedikit. Sistem rem kereta api menggunakan sepatu rem yang langsung digesekkan pada permukaan roda. PT KAI menggunakan 2 jenis material sepatu rem yaitu komposit yang diimpor dari luar negeri dan besi cor yang diproduksi oleh IKM pengecoran logam yang ada di Pulau Jawa salah satunya di sentra industri pengecoran logam Ceper Klaten. Kebutuhan sepatu rem ini sangat tinggi karena umur pakainya kurang dari 3 bulan, sedangkan pada setiap unit kereta/gerbong terdapat 8 roda dengan 16 buah sepatu rem. Merujuk pada data jumlah lokomotif, kereta & gerbong pada tahun
2008, maka kebutuhan komponen ini mencapai 356,352 buah. Harga sepatu rem ini mencapai Rp. 80 ribu/bh, sehingga nilai perdagangannya sebesar Rp. 28,5 milyar. Tabel 1. Data Statistik Perkeretaapian di Indonesia
Keterangan: diolah dari data primer yang dikeluarkan oleh Dijen Perkeretaapian & KNKT.
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL, 14 Desember 2013
M
70
SEMINAR NASIONAL ke 8 Tahun 2013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi
Kecelakaan kereta api lebih dari 60% karena anjlog. Studi awal yang telah dilakukan menunjukkan bahwa keausan roda kereta didominasi oleh gesekan pada saat pengereman. Seperti telah diketahui, bahwa pada saat pengereman terjadi perubahan energi kinetik menjadi panas. Peningkatan temperatur tersebut dapat mengubah struktur dan sifatsifat materialnya. Mengingat pentingnya sepatu rem dalam mendukung kehandalan operasional kereta api dan nilai perdagangannya yang cukup besar, maka sangat diperlukan suatu terobosan untuk mengetahui karakteristik produk sepatu rem terutama di industri kecil pengecoran logam. TUJUAN Penelitian ini diharapkan dapat menjadi pengetahuan bagi industri kecil pengecoran logam tentang karakteristik produk sepatu rem untuk kereta api yang mereka buat. Selain itu diharapkan juga penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut dari karakteristik yang sudah diketahui menjadi produk yang lebih baik dan dan berdaya saing tinggi. METODE PENELITIAN Kegiatan penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan yang dapat menentukan karakteristik sepatu rem untuk kereta api yaitu, 1). Identifikasi spesifikasi sepatu rem, 2). Pengamatan dalam proses peleburan produk, 3). Pengujian bahan dan produk blok rem metalik (kekerasan metalografi). 4) Pengolahan dan analisis data. Rincian kegiatan penelitian tersebut dapat di-jelaskan dengan beberapa tahapan proses dalam menentukan karakteristik blok rem metalik untuk kereta api, antara lain : 1. Identifikasi spesifikasi sepatu rem secara umum. Pada tahap ini, dilakukan identifikasi sepatu rem dengan referensi dan standart pendukung yang digunakan untuk pembuatan blok rem, meliputi : fungsi utama, data teknik, bahan, penandaan, cara pengujian, bahan yang digunakan untuk produksi. 2. Pengamatan dalam proses peleburan produk, Proses peleburan adalah proses penting yang harus diamati dan diteliti dengan seksama karena dalam proses ini dilakukan tahapan dimana suatu produk blok rem metalik dibuat. Tahapan proses kegiatan yang dilakukan adalah sejak dari proses awal persiapan pembuatan produk, terjadinya proses peleburan sampai dengan hasil akhir men-jadi produk blok rem. Komponenkomponen yang sangat berpengaruh dalam proses ini harus diperhatikan, antara lain bahan baku : peramuan, peleburan, penuangan, pembongkaran dan fi-nishing.
3. Pengujian bahan dan produk blok rem metalik. Pengujian merupakan salah satu faktor penting yang tidak dapat dihindarkan dari suatu proses produksi apapun produk yang dibuat termasuk produk blok rem kereta api . Pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah, kekerasan dan metalografi. Pengujian produk ini diperlukan juga persiapan-persiapan sampel uji (test piece) sesuai dengan jenis pengujiannya. Pengujian me-talografi, sampel dipotong dan disiapkan dari bagian blok rem metalik. Pengujian kekerasan dilakukan langsung pada produk blok rem meta-lik tersebut. Tahapan ini dilakukan di industri pengecoran logam dan di Laboratorium Politek-nik Manufaktur Ceper. 4. Pengolahan dan analisis data. Data-data pengujian yang dilakukan selanjutnya diolah dan dinyatakan dalam tabel dan grafik. Data pengujian metalografi berupa foto strukur mikro selanjunya diamati butir, bentuk dan distribusi grafit guna mengidentifikasi struktur mikro yang terben-tuk. Data pengujian kekerasan menunjukkan keke-rasan produk blok rem metalik tersebut. Data-data pengujian tersebut digunakan sebagai data analisa lanjut untuk menentukan karakteristik produk blok rem yang dibuat di IKM pengecoran logam Ceper. Pengolahan data menggunakan kaidahkaidah ilmu statistik yang baku. Hasil yang diharapkan dari ke-giatan penelitian ini adalah diketahuinya karak-teristis umum blok rem kereta api buatan IKM pengecoran logam Ceper. Adapun Alur penelitian yang dilaksanakan tercantum pada diagram dibawah ini : Mulai Persiapan Penelitian Identifikasi Data Pendukung Persiapan Bahan Peleburan Besi Cor Proses Penuangan Produk Pembuatan Spesimen Uji Pengujian Produk Pengolahan Dan Analisis Data Pengujian Penentuan Karakteristik Produk Penyusunan Laporan Dan Publikasi Ilmiah Selesai
Gambar 1. Diagram Alir Proses Penelitian
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL, 14 Desember 2013
M
71
SEMINAR NASIONAL ke 8 Tahun 2013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi
HASIL ANALISIS Kegiatan penelitian dilakukan di industri pegecoran logam dengan produksi utamanya adalah blok rem metalik, industri tersebut berskala kecil dan menengah berlokasi di Batur, Tegalrejo, Ceper, Klaten. Penelitian yang dilaksanakan difokuskan pada tiga industri antara lain : Koperasi Batur Jaya, PT. Bahama Lasakka dan CV. Ikada. Industri-industri tersebut saat ini masih eksis dalam pembuatan rem blok metalik dan Koperasi Batur Jaya adalah penghasil utama untuk memenuhi kebutuhan rem blok metalik PT. KAI Indonesia. Data penelitian yang dihasilkan adalah hasil pengamatan industri, pengujian bahan dan produk dan standart-standart penentu blok rem metalik yang dibuat. 1. Industri pembuat rem blok metalik
Gambar 4. Tungku Peleburan Koperasi Batur Jaya
2. Identifikasi Industri Tabel 2. Identifikasi Industri Koperasi Batur Jaya 3.
No. 1.
Jenis Tanur
2. 3. 4. 5.
Bahan Baku Metode cetakan Jenis pasir cor Pembersihan & pembongkaran Pemeriksaan kwalitas hasil cor Hasil cor secara umum
6. Gambar 2. Tungku Peleburan Koperasi Batur Jaya
Kriteria
7.
Hasil Pengamatan Induksi kapasitas 500 kg , 2 tungku induksi dan 1 Kupola Beram/chip & Scrap Manual Greensand dari pasir sungai Manual Uji patah manual (Chill) Alat uji kekerasan Portabel CE Meter Baik
Tabel 3. Identifikasi Industri PT. Bahama Lasakka 1.
No. 1.
Hasil Pengamatan Induksi kapasitas 500 kg 2 tungku dan 1 Kupola Beram/chip & Scrap Manual Greensand dari pasir sungai & kuarsa Manual & mesin
2. 3. 4.
Bahan baku Metode cetakan Jenis pasir cor
5.
Pembersihan & pembongkaran Pemeriksaan Spektrometer kwalitas hasil cor CE Meter Hasil cor secara Baik umum
6. Gambar 3. Tungku Peleburan Koperasi Batur Jaya
Kriteria Jenis tanur
7.
Tabel 4. Identifikasi Industri CV. Ikada No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Kriteria Jenis Tanur Bahan Baku Metode cetakan Jenis pasir cor Pembersihan & pembongkaran Pemeriksaan kwalitas hasil cor Hasil cor secara
Hasil Pengamatan Kupola Pelik & Scrap Manual Greensand dari pasir sungai Manual Tidak ada Cukup
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL, 14 Desember 2013
M
72
SEMINAR NASIONAL ke 8 Tahun 2013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi
Sampel uji dipotong dibagian pinggir blok rem metalik Industri diambil satu blok rem untuk diuji Referensi standart uji adalah SNI 07-36221994 : Evaluasi mikrostruktur grafit pada besi cord an ASM Handbook Koperasi Batur Jaya
4. Pengujian Kekerasan
Gambar 5. Alat uji dan pengujian blok rem metalik
Alat uji menggunakan metode HRB (Hardness Rockwell B) dikonversikan ke nilai Brinell. Pengujian dilakukan pada bagian pinggir blok rem metalik. Setiap industri dibuat 3 sampel blok rem sebagai benda uji kekerasan. Setiap benda uji diuji sebanyak 5 kali dan diambil rata-rata. Referensi standart uji kekerasan dengan standart JIS 5501 dan ASM. Klasidikasi hasil uji adalah besi tuang kelabu (FC)
BE 100X
TE 200X
TE 100X
TE 500X
PT. Bahama Lasakka
Tabel 5. Tabel Hasil Uji Kekerasan Blok Rem Metalik Pada Industri Tempat Penelitian Industri
Hasil Pengujian Rata-Rata (HB) I II III 187,84 194,47 196,82
Koperasi Batur Jaya PT. Bahama 177,33 196,37 180,25 Lasakka CV. Ikada 208,89 170,91 196,74 Data standart uji kekerasan JIS 5501 GRADE HARDNESS FC 10 201 FC 15 212 FC 20 223 FC 25 170 – 229 (241) FC 30 187 – 241 (262) FC 35 207 – 255 (277) Hasil analisa dari standart termasuk pada besi tuang klas FC 20 s/d FC 25
BE 100X
TE 200X
TE 100X
TE 500X
CV. Ikada
BE 100X
TE 100X
5. Pengujian Metalografi TE 200X
TE 500X
Gambar 5. Hasil Pengujian Metalografi
Alat uji adalah miskroskop metalografi
Gambar 6. Alat uji dan pengujian blok rem metalik
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL, 14 Desember 2013
M
73
SEMINAR NASIONAL ke 8 Tahun 2013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi
1. Nilai uji kekerasan disimpulkan ada di antara 170,91 s/d 208,89 HB 2. Analisa uji metalografi disimpulkan bahwa benda uji tersebut berbentuk lamellar dengan type grafit A dan mempunyai kandungan pearlite diatas 80% dan ferrit sisanya 3. Secara umum karakteristik produk blok rem metalik di industri Ceper Klaten berdasarkan pengu-jian kekerasan dan metalografi serta diperkuat dengan standar pendukung maka produk blok rem metalik ini adalah dari bahan besi cor kelabu klas FC 20 sampai FC 25 4. Karakteristik produk ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan penelitian lanjut dengan data-data pengujian yang lebih lengkap.
Referensi standart
UCAPAN TERIMA KASIH
Bentuk grafit I atau VII Tipe grafit : A, B, C, D dan E Ukuran grafite : 3, 4, 5 dan 6 Struktur mikro : Pearlite lebih besar dari 80 %, kandungan Ferrite ± 4% sampai 10% dengan kandungan steadite < 5 %
Hasil Uji Metalografi Tabel 6. Keterangan analisa uji metalografi Hasil Uji Metalografi KBJ Bahama Ikada
No. Data Uji 1. 2. 3.
Bentuk Grafit Ukuran Struktur
Type A
Type A
Type D
5 5 6 Pearlite: 3% Pearlite : 4% Pearlite :5 % Ferrite : 97% Ferrite : 96% Ferrite :95%
Analisa Pengujian Metalografi No. Grafit 1. Bentuk A,B,C,D Ukuran 4 s/d 6
Mikrostruktur : Pearlite: 90 s/d 95 % Ferrite : 2 s/d 10 % : Steadite : < dari 5%
KESIMPULAN Penelitian dilaksanakan pada 3 industri pembuat blok rem kereta api di Ceper Klaten yang meng-gunakan tungku peleburan Induksi dan kupola. Jenis parameter pengujian adalah kekerasan dan metalo-grafi, dari hasil uji dapat disimpulkan bahwa :
Terima kasih kami sampaikan kepada pihak-pihak yang membantu dalam proses penelitian ini, antara lain : 1. Direktorat Pendidikan Tinggi (Dikti) yang telah memberikan bantuan hibah penelitian ini. 2. Kopertis wilayah VI Jateng sebagai koordinasi pelaksanaan penelitian. 3. Industri tempat penelitian dilaksanakan. 4. Polman Ceper sebagai tempat pendidikan, pengu-jian dan proses pelaksanaan penelitian. 5. Semua pihak yang membantu kelancaran pelaksanaan penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA ASM Handbook, 1990, Properties adn Selection: Irons, Steel and High-Performance Alloy, Vol 1, 10th edition. Jose, A Gomesh-Ibanez; Gines de Rus, 2006, Competition in Railway Industry, An International Comparative Analsys, Edward Elgar Publishing Ltd Puja, IGN Wiratmaja; Suprihanto, A., dkk, 2002, Laporan Akhir : Pengembangan Disain, Material dan Proses Produksi Tromol Rem Bus/Truk Produk Lokal untuk Meningkatkan Daya Saing, Program RUK, Kementrian Riset & Teknologi Suprihanto, A.; 2005, Pengaruh Quenching Temperature dan Holding Time Pada Proses Austem-pering Terhadap Kekerasan Besi Cor Kelabu, Prosiding Seminar Nasional Rekayasa Manu-faktur dan Industri. ISBN: 979-704-348-7 Suprihanto, Agus; Suratman, Rochim; Harsokoesoemo, D; 2005, The Influences of Cr and Cu On the Fatigue Strength Of Grey Cast Irons, Proceeding Sixth International Conference On Fracture & Strength Of Solids.
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL, 14 Desember 2013
M
74
