Machine; Jurnal Teknik Mesin Vol. 2 No. 1, Januari 2016 ISSN :

Machine; Jurnal Teknik Mesin Vol. 2 No. 1, Januari 2016

ISSN : 2502-2040


ISSN : 2502-2040

PENGANTAR REDAKSI

Penanggung Jawab: Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Bangka Belitung

Machine; Jurnal Teknik Mesin Universitas Bangka Belitung diterbitkan sebagai media untuk menampung tulisan-tulisan hasil dari penelitian dosen maupun mahasiswa di bidang Teknik Mesin.

Pimpinan Redaksi: Firlya Rosa, S.ST., M.T.

Melalui jurnal ini, tim redaksi mengundang para peneliti di bidang teknik mesin untuk berpartisipasi secara aktif untuk mempublikasikan hasil penelitiannya.

Anggota Redaksi: Saparin, M.T. Elyas Kustiawan, M.Si. Yudi Setiawan, S.T., M.Eng. Rodiawan, S.T., M.Eng.Prac. Suhdi, S.ST., M.T.

Tak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada dosen-dosen dari Jurusan Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa yang telah ikut berpartisipasi mengirimkan artikel ilmiahnya dalam edisi ini.

Mitra Bestari : Dr. Ir. Ni Ketut Caturwati, M.T. (Untirta) Hadi Wahyudi, S.T., M.T., Ph.D. (Untirta) Dr. Ir. Erwin Siahaan, M.Si. (Untar)

Administrasi : Said Apreza, A.Md. Agus Sarwono, A.Md. Fika Septiawati, A.Md.

Alamat Redaksi

Gedung Dharma Pengabdian Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknik Kampus Terpadu Universitas Bangka Belitung Balunijuk, Kabupaten Bangka Prov. Bangka Belitung Laman : mesin.ubb.ac.id Email : [email protected]

Diharapkan tulisan-tulisan di jurnal ini dapat menjadi referensi bagi peneliti-peneliti di masa yang akan datang.

Tim Redaksi Machine; Jurnal Teknik Mesin


ISSN : 2502-2040

DAFTAR ISI STUDI KELAYAKAN KONDISI MINYAK TRAFO EXISTING 1

2

3

1-5

4

Dwinanto , Agung Sudrajad , Rina Lusiani , Nandang Darmawan

PEMILIHAN FIXATION

MATERIAL

RING

PADA

ILLIZAROV

1

RING

EXTERNAL 6-11

Erwin1, Akbar Ramandhan2, Ratih Diah Andayani3

RANCANG BANGUN FIXTURE DALAM PROSES PENGENDURAN MUR CENTRIFUGAL OIL CLEANER DI PLTD MERAWANG 1

2

Firlya Rosa , Rodiawan , Tri Suhendra

3

2

Rodiawan , Suhdi , Mukhlas Isnadi

3

Slamet Wiyono1, Agus Pramono2

24-28 24

ANALISA KEKUATAN MEKANIK KOMPOSIT SERAT SABUT KELAPA (COCOS NUCIFERA) UNTUK PEMBUATAN PANEL PANJAT TEBING SESUAI STANDAR BSAPI Suhdi1, Sandra Mardhika2, Firlya Rosa3

2

Sunardi , Moh. Fawaid , M. Chumaidi

3

Yudi Setiawan , Eka Sari Wijianti , Irfan Wahyudi

36-39 36

PENGARUH PENAMBAHAN ZAT ADIKTIF PADA PREMIUM TERHADAP POLUSI UDARA KENDARAAN BERMOTOR 2

29-35 29

PEMANFAATAN SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT SEBAGAI PENGUAT PAPAN PARTIKEL DENGAN VARIASI FRAKSI VOLUME SERAT

1

18-23 18

PERFORMA HARD MACHINING PADA AISI-01 ALLOY TOOL STEEL

1

12-17 12

ANALISA HASIL PENGELASAN KAKI PULSATOR PENGGERAK JIG YUBA KK SINGKEP UNTUK MENDAPATKAN KEKUATAN KONSTRUKSI OPTIMAL 1

6

3

40-43 40


ISSN : 2502-2040

STUDI KELAYAKAN KONDISI MINYAK TRAFO EXISTING Dwinanto1, Agung Sudrajad2, Rina Lusiani3, Nandang Darmawan4 1

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jend. Sudirman km 03 Cilegon Banten Email : [email protected]

Abstrak Seiring dengan laju pembangunan produksi baja pada sinter plant area. Minyak transformator dalam memenuhi kebutuhan industri mengandung banyak senyawa-senyawa didalamnya. Untuk mengetahui permasalahan yang sering terjadi pada suatu minyak trafo, para peneliti sering menciptakan cara agar minyak trafo mempunyai daya isolasi yang baik. Salah satu cara yang digunakanya itu uji kuantitas minyak. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik minyak trafo melalui pengujian Gas Chromatography Mass – Spectrometry (GCMS) dan Thermal Gravimetric Analysis (TGA) serta mobil Gas Chromatography (GC) untuk memisahkan dan mendeteksi jenis - jenis gas yang telah diekstrak dari minyak sampel. Dan baur tester Untuk menentukan Tegangan isolasi pada trafo, penggunaan jangka panjang minyak. Dari hasil pengujian GCMS dapat diketahui minyak trafo memiliki senyawa yang baik terdapat pada sample 2 karena tidak memiliki senyawa sulfur, pada pengujian TGA sample yang memiliki weigh loss yang kecil adalah sample 1 dan hasil kualitas GC sample 2 hasilnya sangat baik karena minyak dalam kondisi baru, dan hasil pengujian baur tester tegangan tembus yang baik terdapat pada sample 2 dan 3.

Kata Kunci : Senyawa, Hasil, Pengujian, Minyak Trafo, Sampel Abstract Electricity became the main support in the Steel Industry. Transformer as one tool to change the power supply voltage. Transformer uses transformer oil as the fluid insulation. Transformer oil must have good insulating properties. To determine the feasibility condition of transformer oil, one of the ways used is a test quantity of oil. In this study used transformer oils; Korean products (sample 1), the new transformer oil domestic product (sample 2), as well as transformer oil mix with the existing transformer oil transformer oil in the country by volume mixing ratio in percent 40 and 60 (sample 3). Methods of tests performed, among others; testing Gas Chromatography Mass - Spectrometry (GCMS), testing Thermal Gravimetric Analysis (TGA), the test car Gas Chromatography (GC) and frosted tester. standard used to validate the test results refers to the testing standard ANSI / IEEE C57.104. Results of the test results obtained some part of them; GCMS resulted transformer oil has a compound that is either present in the sample 2 because it has no sulfur compounds, on TGA shows the sample who have weight loss that small is sample 1 and GC resulted sample 2 results were excellent because the oil in new condition, and also Diffuse test results shows good breakdown voltage tester contained in samples 2 and 3. Key Word : Compound, Result, Testing, Transformer Oil, Sample

PENDAHULUAN Seiring dengan laju pembangunan yang menghasilkan pertumbuhan ekonomi menuntut

pertumbuhan kebutuhan hidup, tak terkecuali pertumbuhan kebutuhan energi listrik. Dengan meningkatnya pemakaian energi listrik di industri baja PT Krakatau Posco Sinter Plant Transformator merupakan salah satu bagian yang paling penting dalam suatu sIstem tenaga listrik yang berfungsi

1 Dwinanto, dkk; Studi Kelayakan Kondisi Minyak Trafo Existing


ISSN : 2502-2040

untuk mengkonversi daya tanpa mengubah frekuensi listrik namun transformator sering kali menjadi peralatan listrik yang kurang di perhatikan dan tidak di berikan perawatan yang memadai. Transformer/trafo adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik arus bolak – balik dari satu atau lebih rangkaian listrik kerangkaian listrik lainnya, tanpa merubah frekuensi melalui suatu gandengan magnet dan bekerja berdasarkan elektromagnetik. Hukum utama dalam transformator adalah hukum induksi Faraday.

Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

HASIL DAN PEMBAHASAN 1.

Gambar 1. Sebuah Transformator Daya Keterangan : 1. Mounting Flange 9. Terminal Connection 2. TangkiTransformator 10.Carriage 3. Core 11. Bautpadacore 4. Konservator 12. Header 5. Sirip Radiator ( Radiator Fin ) 6. Windings 13. Thermometer 7. LV Bushing 14. Relai Buchholz 8. HV Bushing 15.Breather

Hasil Penelitian GCMS

Penelitian menggunakan Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GCMS) pada sample minyak trafo. Penelitian ini dilaksanakan di pusat Labratorium Forensik (Puslabfor) Mabes Polri, dengan hasil sebagai berikut :

METODE PENELITIAN Dalam penelitian penulis akan membuat sebuah campuran yang digunakan untuk isolasi minyak transformator. Penelitian ini dilakukan pada Laboratorium Forensik (Puslabfor) Mabes Polri, Pair batan, dan di Lab. PT. PoscoIct Indonesia.

Gambar 3. Grafik Gas Chromatography -Mass Spectrometry (GCMS)





Tabel 1. Hasil Pengujian Gas Chromatography Mass Spectrometry (GCMS

2.

Hasil Pengujian Thermal Gravimetric Analysis (TGA) 

Sampel 1 minyak korea 100%

ISSN : 2502-2040

Sampel 3 Minyak Korea 40%+Nyas 60%

Gambar 6. Grafik Minyak Korea 40% + Nynas 60% Tabel 2. Hasil Uji Thermal Gravimetric Analysis

Gambar 4. Grafik TGA Minyak Korea 100% 

Sampel 2 minyak nyas 100 %

3.

Hasil analisa pengujian dengan GC (Gas Chromatograph) 

Minyak trafo korea 100%

Tabel 3. Nilai yang tercatat pada hasil analisa FID dan TCD

Gambar 5. Grafik TGA Minyak Nynas 100%



Dari hasil analisa tabel FID diatas senyawa yang teridentifikasi diantaranya CO2, C2H4, CH4, C2H2,C3H8, CO, dimana untuk senyawa asitelin (C2H2), etilen (C2H4) dan Metana (CH4) teridentifikasi menunjukan error di display tesebut mengacu pada standard Ansi/IEEE C57 104 dimana range senyawa C2H2 yang baik antara 6 sampai 15 ppm dan C2H4 yang baik antara 20 ppm sampai dengan 150 ppm. Alasan yang mendukung nilai senyawa asitelin dan etilen menunjukan nilai yang melebihi pada standard yang akan mengakibatkan percikan bunga api listrik, panas berlebih, pemicu ledakan. Dikarenakan minyak trafo korea 100% harus di filterisasi. Dimana minyak trafo yang belum dilakukan filterasi akan mengalami peningkatan pada senyawa tertentu.



ISSN : 2502-2040

Dari hasil analisa tabel FID diatas senyawa yang teridentifikasi diantaranya menunjukan hasil yang baik seperti sample 2 mengacu pada standard, dimana range senyawa berada dibawah standard Ansi/IEEE C57 104. 4.

Hasil analisa pengujian dengan Baur Tester Dpa 75C. Tabel 6. Nilai pengukuran tegangan tembus (baur tester)

Minyak Trafo Nynas 100% Tabel 4. Nilai yang tercatat pada hasil analisa FID dan TCD

KESIMPULAN Penelitian karakteristik minyak transformator telah dilakukan penelitian menggunakan alat ukur GCMS, TGA, GC dan Baur Tester. Dari hasil penelitian dapat di ambil keputusan sebagai berikut : Dari hasil analisa tabel diatas senyawasenyawa yang teridentifikasi diantaranya menunjukan hasil yang baik yang mengacu pada standard, dimana range senyawanya berada dibawah standard ANSI/IEEE C57 104. 

Minyak Trafo Korea 40% + Nynas 60%

Tabel 5. Nilai yang tercatat pada hasil analisa FID dan TCD

1. Indikasi kegagalan akibat minyak trafo adalah ditinjau dari karakteristik kandungan minyak trafo yang terdiri dari H2, CH4, C2H2, C2H4, C2H6, CO, CO2 dimana untuk senyawa asitelin (C2H2) dan etilen (C2H4) menunjukan nilai yang melebihi pada standard.

2. Dari hasil uji coba kombinasi 60/40% didapat GCMS terdapat sedikit kandungan asam sulfur, dimana zat asam tersebut dihasilkan dari minyak dimana zat asam tersebut dihasilkan dari minyak trafo korea.TGA dalam analisa hasil thermalnya minyak trafo tersebut memiliki weigh loss yang cukup baik. GC hasil analisa FID dan TCD, kandungan senyawa minyak tersebut dalam kondisi baik sesuai standard ANSI/IEEE C57.104.Baur Tester hasil tengangan tembusnya (breakdown voltage) telah sesuai, memenuhi kriteria minyak trafo yang bagus dan sesuai standard IEC 156.



ISSN : 2502-2040

[7] http://www.slidshare.net/batinlinda/thermalanalysis7924296

DAFTAR PUSTAKA [1] Sumber Pemakaian Minyak Trafo pertahun 2014-2015 di PT. Krakatau Posco. [2] AdibChumaidy.2009. “Analisis Kegagalan Minyak Isolasi Pada Transformator Daya Berbasis Kandungan Gas Terlarut ” Program Studi Teknik Elektro FTI-ISTN. [3] Rahmat Hardityo. 2008. Deteksi dan Analisis Indikasi Kegagalan Transformer Dengan Metode Analisis Gas Terlarut, Fakultas Teknik Universitas Indonesia [4] M. Duval, ”A Review of Faults Detectable by Gasin-Oil Analysisin Transformers”, IEEE Electrical Insulation Magazine, vol 18, pp 817,2002.

[8] Park J.W, Huh K.Y, (2000). ”Experimental study on combustion [9] Utomo, Heri Budi. (2002). Overhaul Trafo Tenaga Tegangan Tinggi & Extra Tinggi. [10] AREVA T&D. (2008). Power Transformers (Vol. 1 Fundamentals). Paris :areva T&D. [11] ASTM D 3613-87 Standart Method of Sampling Electrical Insulating Oil by Gas Analysis dan Determination Of Water content. [12] Tajudin. 1998. Kegagalan Minyak Transformator. Edisi-12, Elektro Indonesia.

[5] Sumber International Standard IEC 60296 Third Edition 2003-11

[13] Myers, JJ Kelly, M. Horning. 1981. Transformers Maintenance Institute. Edisi-2, Guide to Tranformers Maintenance.

[6] Singagerda. Fitokimia.

[14] ANSI/IEEE C57 104 Standard dissolved gas analysis & IEC 60156 Breakdown Voltage.

L

(2009).Tugas

Analisis



ISSN : 2502-2040

PEMILIHAN MATERIAL RING PADA ILLIZAROV RING EXTERNAL FIXATION

Erwin1, Akbar Ramandhan2, Ratih Diah Andayani3 1

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Cilegon,Banten 3

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas IBA Palembang

Email : [email protected] Abstrak Fracture pada tulang membutuhkan fiksasi yang stabil agar tulang dalam masa pemulihan tidak mengalami beban berlebih dan berubah posisi, untuk itu dibutuhkan sebuah alat fiksasi. Alat fiksasi ini terdiri dari 2 jenis yang ditanam didalam atau yg berada diluar tubuh. Untuk menjaga posisi tulang dan menahan beban dibutuhkan material yang memiliki sifat sifat yang ringan tahan karat, dan miliki kekakuan. Dalam penelitian ini digunakan metode yang dikembangkan oleh Asbhy dan M. Farag dalam memilih material yang sesuai dengan kondisi operasional yang disyaratkan, dan harga yang relative murah. Material kadidat terdiri dari Aluminum alloy (al 2014), Stainless steel 304, Brass, Titanium alloy (Ti 6AL4V). Beryllium. Material yang terpilih memenuhi figure of merit adalah Beryllium. Kata Kunci: Tulang fracture, fiksasi, seleksi material

Abstract Fracture fixation in the bone require a stable, so that the bones in the recovery period did not experience an excessive burden and changing positions, for it takes a fixation device. This fixation device consists of two types that are planted within or outside the body. To keep bones and weight-bearing position, needed a material that has properties of a lightweight rustproof, and have stiffness. This study used a method developed by Asbhy and M. Farag in selecting materials to suit the required operating conditions, and a relatively cheap price. Candidate material composed of Aluminum alloy (Al 2014), 304 Stainless steel, Brass, Titanium alloy (Ti 6AL4V). Beryllium. Selected materials meet the figure of merit is Beryllium. Key Word : Bone fracture, fixation, material selection

PENDAHULUAN Dimana penelitian ini bertujuan untuk menggabungkan antara bidang ilmu teknik dan ilmu kedokteran khususnya dibidang Orthopedic, sehingga bisa dapat dihasilkan suatu alat yang dapat bermanfaat dibidang medis. Yaitu khusus ditujukan untuk menghasilkan produk hybrid ring external fixation yang dapat digunakan pada pasien yang mengalami fracture/ patah tulang pada tulang kaki. Adapun tujuan diharapkan pada penelitian ini adalah dapat memilih dan merekomendasikan

material yang cocok dalam pengaplikasian pada ring external fixation.Dan akan menghasilkan material yang kuat, ringan ,dan tahan korosi, serta murah, Sehingga dampak positif penelitian ini adalah harga produk external fixation menjadi murah, serta pada pasien penderita fraktur tulang kaki dapat menimalisir biaya penyembuhan.

METODE PENELITIAN Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah dengan metode asbhy, yaitu menggunakan software material selection, sebelum melangkah ke software material selection terlebih dahulu

6 Erwin, dkk; Pemilihan Material Ring Pada Illizarov Ring External Fixation


ISSN : 2502-2040

menentukan material indexnya , dimana metode digunakan untuk screening material awal, dan hasil yang disajikan adalah dalam bentuk grafik . Metode yang kedua yang digunakan adalah dengan metode Mahmoud faraq, yaitu dengan menggunakan metode digital logic, metode ini merupakan metode sistematis dimana dilakukan untuk memilih material-material yang terpilih. Disamping itu membandingkannya, dilihat dari nilai-nilai kekuatan material tersebut, dan memilih poin-poin tertingggi yang berpengaruh untuk material yang diaplikasikan, serta hasil yang disajikan dalam table dan grafik.

Gambar 2. Kandidat material yg terpilih di CES EDUPACK

1.

2.

Metode kualitatif ashby

Ashby adalah merupakan nama orang, dan beliau juga seorang penulis buku tentang pemilihan material, sekaligus juga pencipta software pemilihan material Ces Edupack. Yang dimaksud dengan , menggunakan metode ashby adalah mengikuti langkah-langkah atau prosedur dalam pemilihan material, lalu dikhususkan menggunakan Ces edupack. Pada bab ini akan dijelaskan langkahlangkah pemelihan material dengan menggunakan software ces edupack versi 2005.

Metode dengan Digital logic

Dengan pendekatan metode digital logic adalah alat yang sistematis sebagai sarana pendukung langkah untuk pemilihan material ring external fixation. dan memilih berbagai kombinasi sifat atau tujuan kinerja yang dibutuhkan, hanya ya atau tidak untuk keputusan setiap penilian. Untuk menentukan kepentingan relatif dari masing-masing sifat yang dibutuhkan, dan cara menyajikannya dengan membuat table, untuk mencatumkannya dalam kolom sebelah kiri, kemudian untuk kolom sebelah kanan adalah hasil perbandingan antara sifat yang paling dipentingkan seperti tabel 1. Dalam membandingkan dua sifat dari tujuan kinerja, tujuan yang lebih dipentingkan diberikan angka satu (1), dan kurang penting diberikan angka nol (0), seperti yang ditampilkan pada table 1. Jumlah keputusan yang diingikan {N = n(n-1)/2}, dimana n adalah jumlah sifat atau tujuan dalam pertimbangan .lalu untuk menemukan material yang cocok diaplikasi pada desain. Kemudian untuk weighting factors/ faktor bobot dinyatakan (α), yaitu diperoleh dari nilai setiap jumlah tujuan/ keputusan (m), dibagi dengan nilai jumlah keputusan yang diinginkan (N).

Tabel 1. Metode digital logic

Gambar 1. Diagram alir penelitian



ISSN : 2502-2040

Table 2. Faktor bobot Ket:

penomoran digunakan untuk simbol dari sifat-sifat yang dipakai, penomoran tersebut sesuai dengan letak pada tabel

Nilai faktor bobot (α) dari frame sepeda dalam jurnal tersebut, (α1 = 0.1), (α2 = 0.3), (α3 = 0.2), (α4 = 0.3), (α5 = 0.1). Table 3. Nilai Sifat skala dan performance index

Setelah menentukan sifat dari tujuan yang diperlukan lalu mebandingkannya, yaitu menentukan tujuan yang paling dipentikan. Langkah selanjutnya ialah mencari performance index dari material yang telah terpilih, tujuan adalah mengetahui nilai kinerja dari material yang terpilih dan nilai yang palingg tinggi yang di ambil. Sebelum nilai performance index didapat , terlebih dahulu mencari sifat-sifat skala calon material yang terpilih, adapun sifat-sifat tersebut merupakan tujuan yang diperlukan/diinginkan. Nilai dari masing-masing sifat yang dipakai tersebut sesuai dengan material yang terpilih. Dimana mengetahui skala sifat tersebut dilakukan dengan menghitung tiap-tiap sifat dari material terpilih.

Dari tabel 3 diatas yaitu performance index memperlihatkan bahwa kemampuan teknis material tanpa memperhatikanbiaya. Hal ini juga penting untuk mempertimbangkan biaya untuk material sebelum membuat desain akhir atau peringkat. Oleh karena itu dalam metode digital logic dimana hasil akhirnya adalah melihat dari nilai FOM (figure of merit) seperti terlihat pada tabel 3, dibenarkan nilai yang tertinggi itu adalah material inti. Dihitung dengan menggunakan rumus dibawah ini. Untuk menghitung nilai figure of merit (FOM) :

Rumus untuk menghitung sifat skala, dan disajikan dalam bentuk tabel. γ = merupakan performance index C = merupakan cost of unit strength Untuk mengetahui nilai skala sifat density menggunakan rumus dibawah ini :

Table 4. Cost and figure of merit calon material

Dan untuk cari performance index material

β sifat skala , α faktor bobot , i

dijumlahkan semua sifat n terkait, atau dapat dihitung menggunakan rumus dibawah ini



HASIL DAN PEMBAHASAN

ISSN : 2502-2040

Tabel 5. Harga material calon material ring external

Untuk harga material calon ring external fixation , mata uang yang dipake pada sumber adalah dollar, kurs mata uang dollar ke rupiah untuk tanggal 10 maret 2014, yaitu Rp 11318 ( $ 1 = RP 11318), dari sumber tersbut harganya pun beragam, harga diambil yang termurah. Harga material tersebut digunakan untuk mengetahui nilai Relative Cost, Cost of Unit Stiffness, serta yang paling untuk mendapatkan nilai Figure of Merit (FOM).

nilai relative cost : Harga stainless steel 304 dolar ke rupiah

Untuk kasus ini sifat yang diperlukan ialah stiffness / kekakuan, maka rumusyang digunakan sebagai berikut:

(M.faraq) Harga alumunium 2014 dolar ke rupiah

Harga Ti 6A L4 V

Harga brass

C = relative cost, 𝜌 = density, E = young’s modulus Untuk nilai working stress ,dihitung dari nilai yield strength dengan menggunakan safety faktor 3 yang disarankan (M.faraq). Dan untuk nilai relative cost perunit berdasarkan harga yang termurah per kg, yaitu material alumunium.

Tabel 6. Karakteristik dan cost perunit strength untuk material calon ring external fixation

Harga beryllium

Untuk harga material calon ring external fixation , mata uang yang digunakan pada sumber adalah dollar, kurs mata uang dollar ke rupiah untuk tanggal 10 maret 2014, yaitu Rp 11318 ( $ 1 = RP 11318), dari sumber tersbut harganya pun beragam, harga diambil yang termurah.

1.

Korosi pada Material

Pada umumnya corrosion /korosi merupakan penurunan mutu logam, akibat terjadinya reaksi elektrokimia dengan lingkungannya. Dan juga dapat diartikan sebagai fenomena alam dengan material khususnya material logam, diamana mempunyai suatu keterikatan antara suatu sistem dan proses. Dalam suatu sistem tersebut terdapat suatu hubungan yang tidak sinergis atau berlawanan. Hal tersebut



ISSN : 2502-2040

diimplementasikan dalam suatu proses kerusakan yang dinamakan korosi. Sebagai orang dalam bidang teknik khususnya di bidang kimia material, material dan juga mesin telah mengetahui arti dari korosi, tapi korosi itu sendiri selalu diartikan dengan istilah karat (rust). Kenyataannya kedua istilah tersebut selalu berhubungan satu sama lain, korosi adalah kerusakan material khususnya logam secara umum akibat reaksi dengan lingkungan sekitarnya.

juga nilai tegangan maksimum dari material alumunium 2014.

Secara umum korosi meliputi hilangnya logam pada bagian yang terekpose. Korosi terjadi dalam berbagai macam bentuk, mulai dari korosi merata pada seluruh permukaan logam sampai dengan korosi yang terkonsentrasi pada bagian tertentu saja.

Pada gambar 4, merupakan hasil simulasi yang dilakukan dengan diberi 490 N, dan nilai tegang maksimum adalah 131,5 Mpa, serta nilai maksimum displacement material alumunium 2014 adalah 0,9359.

2.

Material yang direkomendasi

Dari beberapa aspek, terpilih material Alumunium 2014/Duralumin, yang direkomedasikan sebagai prototype untuk dijadikan ring external fixation, dapat dilihat pada gambar 4.8. Serta prototype tersebut digunakan untuk penelitian selanjutnya yang berhubungan dengan external fixation.

Gambar 4. Simulasi Inventor 1 nilai stress/tegangan dan defleksi

Dapat disimpulkan dari simulasi yang dilakukan, bahwa material alumunium 2014 aman serta dapat diaplikasikan, karena nilai stress maksimum lebih kecil dari nilai yield strength material alumunium. Dan menurut pembahasan dari penggunaan inventor, dimana nilai maximum stress dari suatu material yang dianalisi lebih kecil, dengan nilai yield strength materialnya, maka dapat dikatakan aman. 3.

Dari hasil analisis yang dilakukan material alumunium 2014, bahwa nilai performance index atau kemampuan teknis material tanpa memperhatikan dalam segi biaya mempunyai nilai 29,45, nilai tersebut diatas material stainless steel 304. Serta dari nilai figure of merit (FOM), yaitu hasil akhir dari penelitian ini, dimana nilai FOM memperlihatkan dalam segi pemanfaatanya serta segi ekonomis, material alumunium mendapatkan peringkat 1 dengan nilai tertinggi yaitu 7,68.

Gambar 3. Material Prototype ( Al 2014) Analisa material rekomendasi dengan software inventor. Secara sistematis Analisa ini dilakukan untuk mengetahui berapa besar nilai tegangan maksimum, serta nilai displacement pada material alumunium alloy 2014. Dan dapat menyimpulkan aman atau tidak untuk diaplikasikan pada Ring External Fixation. pada gambar 5 merupakan tampilan simulasi dengan inventor, serta terdapat

Penilaian umum korosi pada material yang direkomendasi.

Sebagai orang dalam bidang teknik khususnya di bidang kimia material, material dan juga mesin telah mengetahui arti dari korosi, tapi korosi itu sendiri selalu diartikan dengan istilah karat (rust). Korosi adalah kerusakan material khususnya logam secara umum akibat reaksi dengan lingkungan sekitarnya. Material yang direkomendasikan merupakan jens material logam non ferro, yang berarti logam bukan besi,serta aluminium merupakan logam ringan. Alasan memilih aluminium .sebagai material yang dijadikan prototype dan untuk pengembangan dalam dunia medis, khususnya ring external fixation, dan secara umum dapat diketahui bahwa keunggulan lainnya yang dimiliki aluminium adalah tinggi dan tahan terhadap serangan korosi diberbagai lingkungan. Dari semua pembuktian yang dilakukan, bahwa material alumuium 2014/duralumin aman untuk diaplikasikan untuk ring external fixation, adapun dampak positifnya adalah dapat menimalisir biaya pasien penderita fraktur tulang kaki, dan dapat diproduksi, sekaligus dipasarkan di dalam negri hingga mancanegara, serta meningkatkan perekonomian di Indonesia.



KESIMPULAN Berdasarkan hasil dari penilitian yang sudah dilakukan yaitu, pemilihan material untuk penerapan ring external fixation , dan mendapatkan 5 calon ring external fixation. dan dalam penerapannya dilihat dari segi ekonomis serta pemanfaatannya (FOM). Dibenarkan nilai FOM tertinggi merupakan material yang terbaik sebagai material inti. 1. Material Beryllium mepunyai nilai FOM 33,94 2. Material stainless steel 304 mempunyai nilai FOM 6,94 3. Material aluminium alloy 2014 (duralumin) mempunyai nilai FOM 4,37 4. Material Titanium alloy mempunyai nilai FOM 1,04 5. Serta material Brass alloy mempunyai nilai FOM 0,812

ISSN : 2502-2040

[3] Faraq Mahmoud M. 1997. Material Selection For Engineering Design. Prentice Hall. [4] Solomin Leonid. N. 2008. The Basic Principles Of External Fixation Using The Ilizarov Device. Springer Science, Verlag Italia. [5] Zamani. A. R. 2010. Theoretical and Finite Element Modeling of Fine Kirschner Wires in Ilizarov External fixator. Journal Engineering, University of Manchester. England [6] YuliantoK.R Fajar. 2013. Bone Lengthening. Rumah Sakit Umum Daerah Ende, NTT . Indonesia [7] Staff. Unila.ac.id/atusi/files/2013/03/sifat material Pdf. Diakses tanggal 1Desember 2013.

DAFTAR PUSTAKA

[8] Ariosuko DH.R. 2008. Modul Kuliah Pemilihan Bahan & Proses. Disarikan dari “Material Selection In Mechanical Design” Asbhy,M.F. Teknik Mesin, Universitas Mercu Buana. Indonesia.

[1] Ashby Michael.F. 2005. Material Selection In Mechanical Design. Third Edition.Elsevier. England

[9] matrudian. files. wordpress. com/2013/10/ material-teknik-08th. pdf. diakses tanggal 5 Desember 2013

[2] Maleque ,M.A. and Dyuti, S. 2010. Material Selection Of A Bicycle Frame Using Cost Per Unit Property and Digital Logic Methods. Journal . Department of manufacturing and materials Engineering. International islam university Malaysia. Kuala lumpur, Malaysia.

[10] Priyotomo Gadang 2008. Kamus Saku Korosi Material.Edisi Mahasiswa, Vol 1, no1.Tangerang-Banten. Indonesia.

Sehingga material yg sesuai dengan beban yg akan ditanggung oleh ring adalah duralumin.

[11] communities. autodesk. Com / indonesia /forum/topic/manufacturing/inventor/dasardasar-stress-analysis-di-autodesk-inventor



ISSN : 2502-2040

RANCANG BANGUN FIXTURE DALAM PROSES PENGENDURAN MUR CENTRIFUGAL OIL CLEANER DI PLTD MERAWANG Firlya Rosa 1, Rodiawan2, Tri Suhendra3 1,2

Staff Pengajar Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung

3

Sarjana Strata 1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung Kampus Terpadu Desa Balun Ijuk Kecamatan Merawang Kabupaten Bangka Sur-el :[email protected]

Abstrak Centrifugal Oil Cleaner (COC) adalah sebuah perangkat yang bekerja menggunakan prinsip sedimentasi berputar yang menempatkan objek dalam rotasi disekitar sumbu tetap dengan menggunakan gaya sentrifugal pada gravitasi yang ditempatkan pada Diesel ALLAN NO 2 di PLTD Merawang. Dalam perawatannya, bagian dinding rotor pada COC harus dibersihkan dengan cara mengendurkan mur pengikat rotor cover dari rotor body. Untuk mempermudah proses pembukaan COC, maka perlu dirancang fixture guna membantu dalam pengenduran mur pengikat rotor yang lebih efisien waktu, meminimalisasikan penggunaan peralatan dibandingkan pengenduran secara konvensional. Perancangan fixture menggunakan metode Pahl-Beitz dan proses pembuatan menggunakan mesin yang tersedia. Hasil waktu pengenduran mur COC secara manual lebih cepat 2 detik dibandingkan dengan menggunakan fixture. Namun, dalam penggunaan peralatan lebih sedikit dan hanya 1 operator terlibat sehingga keselamatan operator lebih terjamin. Kata kunci : COC, Gaya sentrifugal, Fixture

Abstract Centrifugal Oil Cleaner (COC) is a device that works using the principle of a rotating sedimentation. COC puts the object in the fix axis rotation by using the centrifugal force on gravity. COC is one of part in Diesel ALLAN 2 at PLTD Merawang. In the mantenace, parts of the rotor bodyat the COC should be cleaned by turn down the rotor nut cover of the rotor body. To simplify the process of opening a COC, it needs to be designed fixture to assist in turn down the nut so it will more efficient in time, minimize the equipment compared to manually process. The fixture is designed using Pahl-Beitz method and the manufacturing is processed using machine that is available on workshop. Manually process produces is faster 2 second than using the fixture. However, the fixture reduces using of equipment and involves only one operator so that operator safety is guaranteed. Key Word : COC, centrifugal, Fixture

PENDAHULUAN Pada umumnya oli pada mesin berfungsi sebagai pendingin, pelumas, pembersih, pemindah tenaga, pencegah korosi, dan sebagai bantalan. Dengan sejalannya jam kerja pada mesin, maka

berbagai polutan akan meningkat serta terjadinya perubahan kualitas bahan bakar dan kesempurnaan proses pembakaran pada kondisi mesin itu sendiri. Polutan utama pada mesin diesel adalah jelaga atau sootwear debris dari keausan komponen mesin, maka dari itu oli setelah dipakai akan mengalami kerusakan (perubahan kekentalan) yang diakibatkan adanya oksidasi yang tak terhindari mengakibatkan

12 Firlya Rosa, dkk; Rancang Bangun Fixture Dalam Proses Pengenduran Mur Coc Di Pltd Merawang


timbulnya kontaminasi dan deteriorasi serta angka TBN pada oli menjadi rendah[4].

ISSN : 2502-2040

dibutuhkan pada saat proses perawatan tersebut ketika sedang berlangsung (8 - 9 kali pemukulan).

Sama halnya yang terjadi pada mesin Diesel ALLAN NO 2 di PLTD merawang, dengan ukuranya yang besar maka tidak memungkinkan untuk dilakukan pergantian oli satu bulan sekali. Pada mesin Disel ALLAN dibutuhkan filter oli standar dan juga filter oli ganda penangkap polutan pelumas pada sistem kerja COC (Centrifugal Oil Cleaner) dengan bentuk seperti pada gambar 1 dan gambar 2. COC akan menjaga kondisi oli mesin tetap bersih dengan cara menangkap polutan padat menggunakan gaya sentrifugalpada partikel yang terkontaminasi ketika posisi mesin sedang beroperasi. Dalam penggunaan COC pada mesin perlu diperhatikan standar kebersihanya. Salah satu cara perawatan COC tersebut yaitu mengendurkan mur pengikat rotor dengan menggunakan kunci ring ukuran 60 mm dan memisahkan rotor cover dari rotor body sehingga bagian dinding rotor pada COC dapat dibersihkan.

Gambar 2. Bentuk COC Untuk mempemudah proses pengenduran baur COC, perlu dibuat sebuah alat bantu yang fixture. Fixture adalah peralatan produksi yang menempatkan, memegang dan menyangga benda kerja secara kuat sehingga pekerjaan pemesinan yang diperlukan bisa dilakukan[1]. Rancang bangun fixture untuntuk pengenduran mur COC bertujuan untuk membantu mempermudah pengenduran mur pengikat rotor COC, dan memberikan jaminan keselamatan bagi operator.

Gambar 1. Penempatan COC Selama perawatan COC berlangsung, proses pengenduran mur pengikat rotor COC tersebut masih dilakukan dengan sistem pembuka menggunakan pemukulan dengan palu pada kunci ring pengendur mur.Dampak dari proses pembukaan pemukulan COC tersebut dinilai dapat berakibat fatal dan kurang efektif dalam pengerjaannya, seperti kecelakaan yang mengakibatkan tergoresnya tangan pada saat menahan dan tidak tepatnya pemukulan pada kunci yang bisa terjadi pada proses pembukaan. Selain itu, proses tersebut menggunakan peralatan seperti palu, triplek, kunci ring ukuran 60 mm, keterlibatan 2 orang mekanik, serta lamanya waktu yang

Gambar 3. Bagian dalam COC[4]

METODE PENELITIAN Rancang bangun fixture untuk membantu proses perawatan COC pada pengenduran mur pengikat rotor supaya lebih efisien, dengan cara mengukur dan membandingkan efisiensi waktu pengenduran mur pengikat rotor cover dari rotorbody, dan meminimalisir penggunaan peralatan yang digunakan sewaktu proses perawatan COC itu berlangsung dengan cara



merancang, membuat dan melakukan uji coba serta membandingkan antara proses pengenduran dengan menggunakan fixture maupun secara konvensional. Langkah-langkah penelitian yang dilakukan sebagai berikut: 1.

ISSN : 2502-2040

fixture dengan menggunakan metode Pahl and Beitz dengan langkah-langkah sebagai berikut: a. Perencanaan dan penjelasan tugas b. Perancangan konsep produk Setelah membuat beberapa alternatif untuk alat ini, maka hasil yang diperoleh adalah sebagai berikut. o Base plate di buat berbentuk persegi panjang dengan dudukan lubang baut o Locator akan di buat berbentuk persegi panjang dengan chamfer sisa kiri kanan bagian atas sehingga tidak merusak COC pada saat di posisikan o Tipe pencekam yang akan di gunakan dengan tipe screw clamp o Sambungan locator dan pencekam menggunakan baut dan mur serta pengelasan o Bahan dalam pembuatan fixture ini mengunakan bahan mild steel st. 37

Pengumpulan data Pada tahap ini data-data yang diperlukan dikumpulkan untuk dijadikan masukan serta acuan dalam melakukan analisis perancangan. Dalam melakukan pengumpulan data ini dengan caramengumpulkan data-data atau informasi yang diperlukan yang didapat dari buku referensi, internet dan sumber lainnya serta survei lapangan langsung ke PLTD Merawang. Adapun data yang dikumpulkan antara lain : a. Mengetahui proses perawatan COC. b. Mengetahui proses pembuka COC. c. Pengukuran benda kerja. d. Bagian-bagian benda kerja

2.

Pengolahan data Data yang telah didapatkan baik berupa dokumentasi maupun data observasi langsung dengan cara survei ke PLTD Merawang maka disatukan dan dilakukan proses lanjut pengolahan data dengan menggunakan sofware PRO-ENG agar data yang ada dapat diolah lebih lanjut sehingga data tersebut dapat dijadikan kajian analisis atau kesimpulan dalam tahapan proses perancangan alternatif fixture lebih lanjut.

3.

c.

Perancangan bentuk produk (embodiment design) seperti pada gambar 4. 2

1

3 4

Perancangan fixture dengan metode Pahl dan Beitz

6

5

7 Perancangan merupakan salah satu cara atau aturan bekerja untuk mendapatkan hasil yang dapat dinyatakan dengan jelasatau suatu kreasi atas sesuatu yang mempunyai kenyataan fisik, dimana perancangan merupakan upaya untuk menemukan komponen fisik yang tepat dari sebuah struktur fisik[3]. Proses perancangan sesuai dengan semua fungsi agar memberikan produk yang memuaskan bagi konsumen dan untuk memperbaiki produk tersebut selama umur pakainya. Juga penting untuk mempertimbangkan bagaimana produk akan dibuang setelah masa penggunaanya. Total dari semua fungsi yang mempengaruhi produk semacam itu kadang di sebut proses realisasi produk (product realization process)[2]. Adapun metode yang dilakukan dalam perancangan

Gambar 4. Bentuk produk (embodiment design) d.

Perancangan detail dengan benda bagian seperti pada tabel 1. Tabel 1. Daftar bagian Fixture



4.

Perhitungan 

5.

Menghitung gaya pengencangan pada gambar 5 pada mur M60 dengan bahan Fe 490 dan 500 N/mm2dengan m = asumsi massa dorong menggunakan tangan sebesar 25 kg, g = gravitasi (9.81 m/s2) maka = gaya dorong pengencangan adalah = mg (1) = 25 9,81 = 245,25 N

ISSN : 2502-2040

Pembuatan dan perakitan fixture a.

Pemotongan bahan awal Proses pemotongan bahan adalah proses pemotongan bentuk awal bahan yang akan dijadikan base plate, locator, plat pencekam dan pipa penyanggah. Proses pemotongan bahan awal menjadi benda kerja, yaitu: 1. Baseplate Bahan mild steel St 37 ukuran 350 x 230 x 4 mm. 2. Locator Bahan mild steel St 37 ukuran 190 x 40 x 20 mm. 3. Plat pencekam Bahan mild steel St 37 ukuran 70 x 30 x 4 mm. 4. Pipa penyanggah Bahan pipa ¼ inci ketebalan 2 mm ukuran 600 mm.

b.

Proses permesinan

c.

Proses permesinan dilakukan untuk membuat base plate, locator, plat pencekam dan pipa penyanggah sesuai dengan dimensi yang diinginkan. Adapun proses permesinan tersebut :  Penggerindaan Penggerindaan dilakukan untuk memperhalus permukaan, memotong, serta pembentukan benda kerja.  Pengeboran Pengeboran dilakukan untuk pembuatan lubang dudukan penyanggah pada base plate.  Frais Pengefraisan dilakukan untuk pembuatan chamfer, pembentukan locator serta penghalusan dari sisa tatal pemotongan benda kerja.  Pengelasan Pengelasan menggunakan untuk penyatuan pada proses perakitan benda kerja. Standar operasional perakitan

2

𝑀k

F

1

F

𝑓a

Gambar 5. Gaya-gaya yang bekerja 

Mencari momen gaya (kopel) = jarak dari pusat mur COC ke kuasa tangan (500 mm) Mk = momen kopel Maka : Mk = (2) Mk = 245,25 500 = 122625 N.mm



Menghitung gaya akibat kopel = jarak antara titik mur COC sumbu baut ke baut pencekam (140mm) Maka : F = (3) F



= = 875,893 N

Mencari diameter2 baut pencekam d

= √

(4)

Perakitan adalah tahapan akhir proses permesinan sudah dilakukan, perakitan bertujuan menyatukan semua prodak untuk digabungkan menjadi fixture lengkap. Adapun bagian-bagian yang akan digabungkan adalah :

= √ = 1,06 mm < M 19



 



6.

Perakitan Locator ke base plate dengan menggunakan proses permesinan pengelasan. Prakitan mur dudukan baut penyanggah ke base plate dengan menggunakan proses permesinan pengelasan. Prakitan plat pencekam ke pipa penyanggah dengan menggunakan proses pengelasan.

Tabel 3. Waktu pembuka COC dengan Fixture

Dari hasil pengenduran dengan menggunakan fixture dapat terlihat bahwa ada 2 (dua) tahapan yang harus dilaksanakan, yaitu pemasangan baut dan pengenduran mur. Dari 2 (dua) tahapan proses ini didapatkan rata-rata waktu pengenduran selama 19,3 detik.

Uji coba dan evaluasi data

HASIL DAN PEMBAHASAN Percobaan yang dilakukan meninjau beberapa aspek, yaitu: a.

dengan

Ini menunjukkan bahwa pengenduran menggunakan fixture lebih lama dibandingkan dengan tanpa menggunakan fixture.

Ditinjau dari waktu pengenduran COC Ada 2 hal yang dilakukan yaitu pengenduran tanpa fixture (konvensional) dan pengenduran dengan menggunakan fixture. Uji coba dilakukan sebanyak 3 (tiga) kali percobaan dan waktu yang didapatkan dengan pengenduran tanpa fixture dapat dilihat pada tabel 2.

b.

Ditinjau dari penggunaaan peralatan. Adapun peralatan yang digunakan dalam pengenduran baut dari pengenduran tanpa fixture dan dengan menggunakan fixture sebagai berikut:  Peralatan yang digunakan sewaktu perawatan COC tanpa menggunakan I :  1 unit palu  1 unit kunci ring 60 mm  1 unit obeng minus  1 unit besi penyanggah  1 unit triplek sebagai alas  Peralatan yang digunakan sewaktu perawatan COC dengan menggunakan I :  1 unit kunci ring pas 19 mm  1 unit kunci buah 60 mm  1 unit gagang kunci buah/shock

Tabel 2. Waktu pembuka COC tanpa menggunakan Fixture

Dari hasil pengenduran COC tanpa fixture didapatkan rata-rata waktu buka selama 17,3 detik dengan rata-rata pemukulan yang dilakukan pada mur sebanyak 8-9 kali pemukulan. Variasi waktu pemukulan tergantung kepada kuat atau tidaknya pengencangan yang terjadi pada mur. Semakin kuat pengencangan maka semakin banyak pemukulan yang akan dilakukan. Pemukulan yang banyak akan menyebabkan kerusakan pada mur dan kerusakan pada alat serta dapat menyebabkan kecelakaan pada operator. Sedangkan waktu pengenduran mur COC menggunakan fixture dapat dilihat pada tabel 3.

ISSN : 2502-2040

c.

Ditinjau dari aspek keamanan  Perawatan COC tanpa menggunakan fixture sewaktu waktu dapat mengakibatkan kefatalan dan tidak terlalu aman bagi operatornya, dikarena pada saat sisitem perawatan berlangsung pada sistem pengenduran mur COC nya menggunakan pemukulan dengan palu ke kunci ring 60 mm dan juga menahan arah berlawanan menggunakan tangan dan besi penyanggah, selain itu juga ketika pemukulan terjadi dan COC tanpa diberi alas maka kemungkinan besar COC dapat tergores dan lecet.  Perawatan COC dengan menggunakan fixture akan memberikan rasa aman pada operatornya dikarenakan proses



pengenduran murnya menggunakan kunci buah dan gagang shock, sehingga pada saat pengenduran mur hanya membutuhkan tenaga extra 1 kali ayunan saja. d.

Ditinjau dari aspek jumlah operator  Pada perawatan COC tanpa menggunakan fixture dibutuhkan 2 orang operator yang mana 1 operator difungsikan sebagai pemukul/pembuka dan 1 operator difungsikan sebagai penahan dan pemegang COC.  Pada perawatan COC menggunakan fixture, cukup dibutuhkan hanya 1 operator saja yang difungsikan sebagai pembuka dan pemasangan pencekam fixture ke COC saja.

KESIMPULAN

Hasil percobaan yang sudah dilakukan pada sistem perawatan COC akan lebih menguntungkan dengan menggunakan fixture dikarenakan beberapa hal, yaitu : 1.

Pada sistem waktu pengenduran mur COC memang sedikit lama namun perbedaannya tidak terlalu signifikan dibandingkan tanpa menggunakan fixture, yaitu memerlukan waktu rata-rata 19,3 detik.

2.

Pada penggunaan peralatan lebih sedikit dibandingkan tanpa penggunaan fixture. Dimana pada penggunaan peralatan cukup

ISSN : 2502-2040

diperlukan kunci ring pas 19 mm dan kunci buah/shock 60 mm beserta gagangnya. 3.

Dilihat dari keterampilan operator, tidak terlalu rumit karena tidak diperlukan keterampilan khusus dan cukup memerlukan 1 tenaga operator saja.

4.

Jika dinilai dari keselamatan kerja lebih terajamin dikarenakan proses pembukaanya tanpa menggunakan pemukulan yang dapat berakibat fatal.

DAFTAR PUSTAKA [1] Dwi Prasetyo. 2010. Alat Penempat Jig Dan Fixture.(online), (Prasetyodwisaputro.blogspot.com/2010/09/jigand-fixture.html, diakses 14 Agustus 2014). [2] L Mott Robert. 2009. Elemen-Elemen Mesin Dalam Perancangan Mekanis. Yogyakarta : Andi. [3] Maulizar Afiff. 2014. Apa itu perencanaan, Perancangan, dan Perancang. (online),(http://Afiffmaulizar.blogspot.com/201 3/04/Apa-itu-perencanaan-perancanganperancang-dan.html, diakses 14 Agustus 2014). [4] Suhendra Tri. 2013. Laporan Kerja Praktek di Sektor Pembangkit BABEL PLTD Merawang. Balunijuk : Teknik Mesin UBB.



ISSN : 2502-2040

ANALISA HASIL PENGELASAN KAKI PULSATOR PENGGERAK JIG YUBA KK SINGKEP UNTUK MENDAPATKAN KEKUATAN KONSTRUKSI OPTIMAL Rodiawan1, Suhdi2, Mukhlas Isnadi3 1,2

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Univerisitas Bangka Belitung

3

Sarjana Strata 1 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung Kampus Terpadu Desa Balun Ijuk Kecamatan Merawang Kabupaten Bangka Email : [email protected]

ABSTRAK Pulsator merupakan salah satu alat penggerak jig yang digunakan PT. Timah Tbk dalam proses pemisahan bijih timah dan mineral-mineral ikutan lainnya berdasarkan perbedaan berat jenis (B.J). Kerusakan yang terjadi pada pulsator khususnya pada kaki, dapat disebabkan adanya getaran tinggi yang ditimbulkan jig secara terus-menerus saat beroperasi sehingga membuat baut pengikat lama-kelamaan akan menjadi aus. Proses perbaikan yang dilakukan PT. Timah (Persero) Tbk terhadap kerusakan kaki pulsator adalah dengan cara pengelasan, yaitu penyambungan kaki pulsator yang rusak (patah) dengan material cor atau pelat. Mengingat pentingnya pulsator terhadap proses pemisahan biji timah, maka dilakukanlah penelitian terhadap hasil lasan kaki pulsator tersebut menggunakan elektroda AWS A5.15 cin-1, cin-2 dan cin-3 yang digunakan PT. Timah (Persero) Tbk. Tujuan dari penelitian ini adalah menemukan elektroda yang tepat digunakan untuk proses pengelasan kaki pulsator agar hasil lasan tersebut dapat memberikan kekuatan konstruksi lasan yang optimal. Adapun metode penelitian yang dilakukan adalah dengan cara eksperimen yaitu dengan membandingkan elektroda cin-1, cin-2 dan cin-3 merek Nikko Steel terhadap proses pengelasan kaki pulsator dengan menggunakan material pulsator dan pelat sebagai sambungan. Setelah pengelasan dilakukan kemudian menganalisa hasil lasan kaki pulsator tersebut dengan meninjau dari hasil uji ketangguhan, kekerasan dan struktur mikro lasan. Hasil pengujian didapatkan material cin-3 memiliki nilai kekerasan serta ketangguhan yang lebih tinggi dibandingkan material cin-1 dan cin-2, dengan nilai kekerasan 109 HRB dan nilai ketangguhan 6,53 joule/mm². Tingginya nilai kekerasan serta katangguhan material cin-3 dibandingkan dengan material cin-1 dan cin-2 bila dilihat dari struktur mikro adalah pada material cin-3 terdapat butiran karbida yang sangat keras pada batas butir perlit yang kuat dan tangguh. Kata Kunci : Pulsator, Besi cor, Pengelasan, Elektroda AWS A5.15

Abstract Pulsator is one tool driving jig used PT. Timah Tbk in the process of separation of tin ores and minerals Downstream based differences in specific gravity (SG). Damage that occurs in the pulsator especially in the legs, can be caused by high vibration caused jig continuously during operation so as to make the bolt fastener will eventually become worn. Process improvements made PT. Timah (Persero) Tbk to damage pulsator foot is by means of welding, the connecting leg pulsator damaged (broken) with cast or plate material. Given the importance of the pulsator for tin ore separation process, we conducted a study of the results of the pulsator legs welded using electrodes AWS A5.15 cin-1, cin-cin-2 and 3 used PT. Timah (Persero) Tbk. The aim of this study is to find the right electrode is used for welding process that results weld toe pulsator can provide optimum strength welded construction. The research method is by way of experiment by comparing the electrode cin-1, cin-2 and cin-3 brand Nikko Steel against the welding process using the foot pulsator pulsator and plate material as the connection. After welding is done then analyze the results of the pulsator weld toe with the review of test results toughness, hardness and microstructure of welds. The test results obtained material cin-3 has a value of hardness and toughness that is higher than the material cin-1 and cin-2, with a value of 109 HRB

18 Rodiawan, dkk; Analisa Hasil Pengelasan Kaki Pulsator Penggerak Jig Yuba Kk Singkep Untuk Mendapatkan Kekuatan Konstruksi Optimal


ISSN : 2502-2040

hardness and toughness value of 6.53 joules/mm². The high hardness and toughtness of cin-3 compared with cin1 and cin-2 when showed from the microstructure of the material is cin-3 contained a very hard. Key words : Pulsator, cast iron, welding, Elektrode AWS A5.15

PENDAHULUAN Dalam proses pemisahan mineral biji timah terutama pada kapal keruk dan kapal isap PT. Timah (Persero) Tbk, peralatan yang digunakan adalah Jig yang berfungsi untuk memisah bijih timah berdasarkan perbedaan berat jenis (B.J) dan mineral-mineral ikutan lainnya [2]. Adapun tipe-tipe Jig yang saat ini digunakan antara lain; PA Jig, Karimata Jig, IMC Jig dan Yuba Jig. Pulsator adalah jenis penggerak yang digunakan pada jig yuba KK Singkep PT. Timah (Persero) Tbk dalam proses pemisahan biji timah. Adapun Penyebab kerusakan pada kaki pulsator diantaranya adalah getaran tinggi yang ditimbulkan jig secara terus-menerus saat beroperasi sehingga membuat baut pengikat menjadi aus. Mengingat pulsator terutama pada kaki yang terbuat dari besi cor kelabu yang bersifat keras namun rapuh[3], maka lama kelamaan kaki tersebut mengalami patah akibat benturan terhadap baut pengikat tersebut. Adapun hal yang dilakukan jasa keteknikan PT. Timah (Persero) Tbk dalam perbaikan kaki pulsator tersebut adalah dengan proses pengelasan, yaitu proses penyambungan kaki pulsator tersebut dengan material yang sejenis ataupun pelat untuk menjadi kaki yang baru. Mengingat konstruksi pulsator terbuat dari besi cor sedangkan pelat yang terbuat dari baja karbon rendah, maka diperlukan elektroda khusus untuk proses pengelasan tersebut agar mendapatkan hasil lasan yang baik serta kekuatan konstruksi yang optimal.

METODE PENELITIAN Langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut

1. Persiapan benda uji material pulsator dan plat baja sebagai penganti kaki pulsator. 2. Melakukan uji komposisi kedua material tersebut diatas.

3. Pemilihan elektroda las yang akan digunakan pada proses pengelasan tersbut, yaitu cin-1, cin-2 dan cin-3. 4. Melakukan pengelasan plat baja pada material pulsator dengan menggunakan arus 90 A dan kampuh V tunggal. 5. Perlakuan normlizing terhadap benda yang sudah dilas dengan suhu 850° dan holding time 40 menit. 6. Melakukan uji ketangguhan, uji kekerasan dengan motode Rockwell dan uji struktur mikro. 7. Melakukan analisa dan pembahasan terhadap hasil uji yang telah dilakukan. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan uji komposisi didapatkan komposisi kimia masing-masing material adalah sebagai berikut : Tabel 1. Komposisi material dasar pelat

Tabel 2. Komposisi material dasar pulsator

Baja karbon rendah adalah baja dengan kadar karbon 0,08 % -0,30%, baja karbon sedang mengandung karbon 0,3 %-0,45% dan baja karbon tinggi berisi karbon antara 0,45 %-1,75 %[3]. Pada pengujian komposisi material di atas (tabel 1) menunjukkan bahwa kadar karbon yang terdapat pada material dasar pelat adalah 0,10 %. Berdasarkan klasifikasi baja karbon tersebut menujukan bahwa material dasar pelat yang digunakan dalam penelitian ini adalah termasuk kelompok baja karbon rendah. Sedangkan untuk material pulsator dengan komposisi kimia, C 3,39%, Si 1,61%, Mn 0,72 %, P 0,05%, S 0,37% (table 2), adalah material besi tuang kelabu.



1.

Uji Kekerasan

Berdasarkan hasil pengujian kekerasan pada kedua material tersebut ditampilkan pada grafik berikut ini

2.

ISSN : 2502-2040

Uji Ketangguhan

Hasil pengujian ketangguhan ditampilkan pada grafik dibawah ini:

Gambar 2. Grafik tenaga patah material pulsator dan pelat baja Gambar 1. Grafik nilai kekerasan metalurgi las cin-1,cin2, cin-3 Dari gambar 1 menunjukkan bahwa tejadi peningkatan kekerasan daerah HAZ pada kedua material bila dibandingkan dengan nilai kekerasan material dasar spesimen dengan nilai kekerasan rata-rata 94,3 HRB untuk material pulsator dan 68,7 HRB untuk pelat. Peningkatan tersebut terjadi karena pada proses pengelasan daerah HAZ mengalami siklus termal las yaitu proses pemanasan dan pendinginan cepat di daerah lasan. Dengan adanya siklus termal las tersebut terjadi perubahan struktur mikro di daerah HAZ menjadi lebih kasar dan terjadi peningkatan kekerasan namun menurunkan katangguhan material. Suhu yang terjadi pada daerah HAZ berkisar 750 C° – 1100 C°[15]. Mengingat pada pengelasan elektroda cin-1, cin-2 dan cin-3 menggunakan arus dan proses pengelasan yang sama serta telah dilakukan proses normalizing (penyeragaman butiran), maka didapat harga kekerasan yang sama pada daerah HAZ material cin-1, cin-2 dan cin-3. Pada daerah inti las, fusion line pelat terhadap elektroda (FL pelat) maupun fusion line elektroda terhadap pulsator (FL pulsator), menunjukan material cin-3 memiliki nilai kekerasan tertinggi bila dibandingkan material cin-1 dan cin-2. Bila diamati dari struktur mikro, hal itu dikarenakan terjadi pembentukan karbida pada batas butir material cin-3 dengan matrik berbentuk perlit.Karbida adalah suatu persenyawaan antara logam dengan karbon, dimana karbida terjadi akibat adanya unsur paduan yang membentuk senyawa yang disebabkan adanya energi yang mengaktifkan unsu-unsur tersebut seperti yang terjadi pada pengelasan. Adapun unsur-unsur paduan yang dapat membentuk persenyawaan karbida adalah Ti, Nb, V, Cr, W atau Mo [15].

Gambar 3. Grarik ketangguhan material pulsator dan pelat baja Data dari gambar 3 menunjukan bahwa ketangguhan material logam las tertinggi terdapat pada elektroda cin-3 dengan nilai impak sebesar 6,53 joule/mm², sedangkan ketangguhan material logam las terendah terdapat pada material cin-1 dengan nilai impak 6,34 j/mm² dan material cin-2 6,44 j/mm². Bila diamati tampak ketangguhan material cin-3 berbanding lurus dengan nilai kekerasan material seperti yang terdapat pada gambar 1. Faktor penyebab meningkatnya kekerasan serta ketangguhan material cin-3 adalah terdapatnya unsur paduan tembaga yang cukup banyak ( pada komposisi material logam las selain nikel, karbon dan besi seperti yang terdapat pada elektroda cin-1 dan cin-2. Dengan adanya penambahan tembaga yang cukup banyak dalam unsur paduan tersebut berpengaruh pada proses pembentukan butir-butir perlit[16]. Berbeda halnya dengan material cin-3, material cin-1 yang memiliki komposisi kimia 0,5% C, 2% Fe, 97,5 % Ni dan material cin-2 0,5 % C, 45% Fe, 45% Ni memiliki kekerasan dan ketangguhan sedikit lebih rendah bila dibandingkan dengan material cin-3. Bila diamati dari struktur mikro, hal itu disebabkan butir-butir ferit tampak dominan terdapat pada mikro struktur material cin-1 dan cin-2. Butir-butir ferit tersebut terbentuk akibat adanya unsur nikel yang sangat banyak terdapat pada komposisi material cin-1 dan cin-2. Butir-butir ferit memiliki keliatan (ductility) yang baik namun kekerasan, dan



kekuatan cenderung lebih dibandingkan butir-butir perlit. 3.

Uji Struktur Mikro



Struktur Mikro logam dasar

rendah

bila

ISSN : 2502-2040

Gambar 5. Struktur mikro daerah HAZ pulsator pengelasan menggunakan elektroda cin-1, cin-2 dan cin-3 tampak tidak terjadi perbedaan, hal ini disebabkan setelah dilakukan pengelasan, material telah terlebih dahulu dilakukan proses normalizing baru kemudian dilakukan pengujian. Proses normalizing adalah proses perlakuan panas terhadap material pada suhu 850 C–900 C dengan tujuan mendapatkan struktur butiran yang seragam serta menghilangkan tegangan dalam akibat dari proses pengelasan.

Berdasarkan uji struktur mikro dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

(a)

(A) (b) Gambar 4. Stukktur mikro material (a) pulsator dan (b) pelat baja Gambar 4 menunjukan bahwa material pulsator terbuat dari besi tuang kelabu dengan grafit berbentuk serpih (flake) dan matrik berbentuk ferit (gambar a), sedangkan material pelat terbuat dari baja karbon rendah (gambar b). 

Struktur Mikro daerah Heat Affected Zone (HAZ)

(B) Gambar 6. Struktur mikro daerah HAZ dengan perbesaran 500 X, (A) Daerah HAZ pulsator (cin-3), (B) Daerah HAZ pelat

(c) Gambar 5. Stuktur mikro daerah HAZ pulsator dengan perbesaran 200 X, (A) daerah HAZ cin-3, (B) daerah HAZ cin-2, (C) daerah HAZ cin-1

Struktur mikro pada gambar 6.HAZ material pulsator dan HAZ material pelat tampak mengalami perubahan struktur bila dibandingkan dengan material dasar seperti pada gambar 4.Daerah HAZ pulsator kini didominasi dengan butir-butir sementit sedangkan pelat didominasi dengan butirbutir ferit yang lebih besar dan kasar. Sementit adalah struktur larutan padat pada logam yang terbentuk pada temperatur dibawah 1148 C° dengan konsetrasi kelarutan karbon 6,67 % melalui reaksi 3 Fe + C → Fe3C, yang disebut dengan karbida besi yang memiliki sifat mekanik yang keras dan getas. Perubahan struktur pada daerah HAZ terjadi akibat adanya proses



pemanasan dan pendinginan yang cepat di daerah lasan sehingga mengakibatkan nilai kekerasan pada daerah HAZ mengalami peningkatan namun kekuatan dan ketangguhan material cenderung menurun. 

Struktur Mikro Logam Las / Inti Las

(A)

(B)

(C) Gambar 7. Struktur mikro logam las dengan perbesaran 500 X, (A) Logam las cin-1, (B) Logam las cin-2, (C) Logam las cin-3 Gambar 7 (A) butir-butir ferit tampak dominan pada struktur inti las material cin-1 dengan grafit berbentuk nodular. Butiran ferit tersebut terbentuk akibat adanya unsur paduan nikel yang sangat banyak pada material cin-1. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa butiran ferit memiliki tingkat keuletan yang sangat baik. Selain dari pada itu,

ISSN : 2502-2040

pada material cin-1 juga terbentuknya grafit yang berbentuk nodular. Karakteristik grafit pada material memberikan pengaruh yang besar terhadap sifat-sifat mekanik material. Material dengan grafit nodular memiliki keuletan dan kekuatan yang lebih baik dibandingkan dengan material yang bergrafit serpih (flake). Hal ini disebabkan karena serpih grafit akan mengalami pemusatan pada ujungujungnya bila mendapatkan gaya akan tegak lurus arah serpih[17]. Gambar 7(B), struktur mikro pada material cin-2 tampak tidak jauh berbeda dengan struktur mikro seperti yang terdapat pada material cin-1. Struktur mikro material cin-2 didominasi dengan butiran ferit yang berwarna putih dengan grafit berbentuk nodular.Akan tetapi, butiran ferit dan grafit pada material cin2 cenderung lebih kecil dan halus dibandingkan material cin-1 yang sebagian besar unsur paduannya adalah nikel. Dengan adanya struktur butiran yang lebih kecil dan halus tersebut mempengaruhi sifat mekanik material sehingga material cin-2 cenderung memiliki kekuatan dan ketangguhan lebih baik akan tetapi nilai kekerasan material menurun bila dibandingkan dengan material cin-1[9]. Gambar 7 (C) pada material cin-3, butiran perlit tampak dominan pada stuktur mikro cin-3 serta terbentuknya grafit nodular seperti yang terdapat pada material cin-1 dan cin-2 namun dengan distribusi grafit yang lebih besar.Selain dari pada itu, pada material cin-3 juga tampak telah terbentuk karbida pada batas butir perlit. Karbida terbentuk akibat adanya unsur paduan seperti Ti, Nb, V, Cr, W atau Mo yang membentuk senyawa yang disebabkan adanya energi yang mengaktifkan unsur-unsur tersebut seperti yang terjadi pada proses pengelasan[15]. Karbida memiliki sifat kekerasan material yang sangat tinggi namun cenderung rapuh. Dengan adanya presipitasi karbida pada batas butir perlit dapat menghalangi gerakan dislokasi pada material serta menghambat terjadinya deformasi plastik. Partikel yang keras menghambat deformasi pelastik, sedangkan matriknya sendiri kuat dan tangguh[10]. Maka dari itu



material cin-3 memiliki kombinasi kekerasan, kekuatan serta ketangguhan yang lebih baik bila dibandingkan dengan material cin-1 dan cin-2.

KESIMPULAN 1. Material cin-3 memiliki paduan nilai kekerasan serta ketangguhan (impak) yang lebih tinggi dibandingkan dengan material cin1 dan cin-2. Nilai kekerasan rata-rata inti las material cin-3 adalah 109 HRB, material cin-2 81,7 HRB dan 82,3 HRB pada material cin-1. Sedangkan nilai ketangguhan (impak) material cin-3 adalah 6,53 joule/mm², material cin-2 6,44 joule/mm² dan material cin-1 6,34 joule/mm². Tingginya nilai kekerasan serta katangguhan material cin-3 dibandingkan dengan material cin-1 dan cin-2 disebabkan pada struktur mikro material cin-3 terdapat butiran karbida yang sangat keras pada batas butir perlit yang kuat dan tangguh. Dengan adanya presipitasi (pengendapan) karbida pada batas butir perlit tersebut dapat menghalangi gerakan dislokasi serta menghambat terjadinya deformasi plastik pada material. 2. Material cin-1 dan cin-2 memiliki unsur paduan nikel yang dominan pada komposisi elektroda, sedangkan unsur dominan pada material cin-3 adalah tembaga. Banyaknya unsur paduan nikel pada komposisi elektroda

ISSN : 2502-2040

tersebut berpengaruh terhadap terbentuknya butiran ferit yang menyebar pada struktur material cin-1 dan cin-2. Butiran ferit memiliki sifat yang ulet namun kekerasan dan ketangguhan cenderung lebih rendah dibandingkan butiran perlit yang terdapat pada material cin-3. Maka dari itu, material cin-3 memiliki kekuatan kontruksi lasan kaki pulsator cenderung lebih baik dibandingkan material cin-1 dan cin-2.

DAFTAR PUSTAKA [1] PT. Timah (Persero) Tbk. 2008. Building Future Foundation. Annual Report. [2] Putra Pamungkas. 2006. Proses Pemisahan Biji Timah. [3] Harsono, W & Toshie Okumura. 2008. Teknologi Pengelasan Logam. Jakarta: Pradya Paramitha. [4] Alip Mochamad. 1989. Teori Dan Praktek Las. Jakarta: Ditjen Pendidikan Tinggi. [5] Joko Santoso. 2006. Pengaruh Arus Pengelasan Terhadap Kekuatan Tarik Dan Ketangguhan Las SMAW Dengan Elektroda E7018. Skripsi, Universitas Negeri Semarang, Semarang.



ISSN : 2502-2040

PERFORMA HARD MACHINING PADA AISI-01 ALLOY TOOL STEEL

Slamet Wiyono1, Agus Pramono2 1 2

Jurusan Teknik Mesin, Universitas Sultan AgengTirtayasa

Jurusan Teknik Metalurgi , Universitas Sultan AgengTirtayasa Email: [email protected]

Abstrak Pemesinan material keras atau lebih dikenal dengan hard machining technology merupakan teknologi pemesinan lanjut yang mampu memberikan keuntungan secara finansial karena mampu mereduksi biaya produksi hingga 15-25%. Salah satu keterbatasan yang menjadi permasalahan utama adalah terbentuknya white layer pada permukaan produk yang terjadi selama proses pemesinan disebabkan temperatur pemotongan yang tinggi. White layer merupakan lapisan struktur yang memiliki sifat mekanis yang keras sehingga mampu meningkatkan ketahanan aus. Namun demikian memiliki efek negatif terhadap surface finish dan kekuatan lelah produk. Karena sifatnya yang keras, white layer meyebabkan permukaan produk memiliki sifat getas dan berpotensi menyebabkan kegagalan retak dan pada akhirnya mengakibatkan kegagalan produk. Pada penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh kecepatan potong yang tinggi terhadap terbentuknya white layer pada pemesinan akhir AISI-01 alloy tool steel 59.06 HRC menggunakan polycrystalline cubic boron nitride, dan indexable geometri perkakas potong yang digunakan adalah CNGA-120408. Metode pemesinan yang digunakan adalah variable speed machining, 80 m/menit dan 120 m/menit. Scaning electron microscopes (SEM) digunakan untuk memprediksi surface topography yang dapat menjelaskan fenomena white layer sedangkan komposisinya dilakukan pengujian dengan EDX Ray. Hasil pengamatan menggunakan SEM menunjukkan bahwa pada penerapan kecepatan potong yang lebih tinggi mampu mereduksi ketebalan white layer. Pada komposisi kimia material tidak mengalami perubahan yang signifikan. Sedangkan hasil uji kekerasan menunjukkan bahwa proses ini juga tidak menyebabkan penurunan nilai kekerasan pada material secara berarti. Kata kunci: white layer, hard machining, variable speed machining

Abstract Machining of hard materials is an advanced machining technology. It can provide financial benefits of being able to reduce production costs. One of the limitations that the main problems is the formation of a white layer on the surface of product, formed during the machining process at high cutting temperatures. White layer is the layer structure has mechanical properties that hard and can to improve the wear resistance but also has a negative effect on the surface finish and fatigue strength of products. Because of its hard, white layer potential to cause failure cracks that ultimately lead to failure of the product. In this study aim to determine the effect of high cutting speeds on formation of white layer of AISI-01 alloy tool hardened steel 59.06 HRC using polycrystalline cubic boron nitride and CNGA-120 408 indexable cutting tool geometri. The methode of machining is variable speed machining, 80 m / min and 120 m / min. Scaning electron microscopes (SEM) was used to predict the surface topography which can explain the phenomenon of the white layer, while the composition was examined by EDX Ray. SEM observations showed that the application of higher cutting speeds can reduce the thickness of the white layer.Chemical composition of the material did not change significantly. Whereas the hardness test results show that this process does not lead to a decrease in material hardness values significantly. Keywords: white layer, hard machining, variable speed machining

24 Slamet Wiyono, dkk; Performa Hard Machining Pada Aisi-01 Alloy Tool Steel


PENDAHULUAN Proses permesinan merupakan salah satuteknologi produksi yang sangat diperlukan hampiir pada setiap produk yang dihasilkan melalui proses casting, roling, maupun forming yang mana selalu memerlukan proses pengerjaan akhir dengan cara di machining. Proses pemesinan sendiri mampu menghasilkan kekasaran permukaan yang baik sehingga proses ini dapatdiaplikasikan untuk keperluan membuat berbagai komponen-komponen mesin yang menitikberatkan pada kehalusan permukaan dan akurasi dimensi produk[8]. Seiring dengan perkembangan kebutuhan material dan kualitas produk permesinan, teknologi ini juga senantiasa dikembangkan baik dari segi teknis (kemampuan mesin dan perkakas potong), dampak proses terhadap mutu produk, maupun dari sisi pertimbangan ekonomik. Sejalan dengan kampanye global warming menuntut setiap Negara menerapkan regulasi tentang dampak lingkungan untuk mengurangi pencemaran lingkungan akibat limbah industri, tak terkecuali penggunaan cutting fluid yang berdampak bagi kesehatan operator karena reaksi kimia yang terjadi dapat menimbulkan penyakit berbahaya, diantaranya adalah penyakit saluran pernapasan akibat timbulnya uap air atau oil yang beracun, permasalahan dermatological, dan pembiakan bakteri didalam pendingin itu. Dari segi ekonomik penggunaan cutting fluid menyerap biaya 15-25 % dari total biayap roduksi, biaya tersebut terdiri atas biaya pembelian, penyimpanan dan penanganan limbahnya[4]. Solusi yang dikembangkan darimasalah di atas adalah pemesinan tanpa cutting fluid yang dikenal dengan istilah dry machining. Dry machining adalah proses pemesinan tanpa menggunakan cairan pendingin dan umumnya dilakukan pada material yang keras sehingga dikenal juga dengan hard machining technology. Teknologi ini masih terus diteliti dari segi kemampuan perkakakas potong untuk mendapatkan jenis material yang sesuai, rigiditas mesin, parameter machining yang sesuai maupun dampak terhadap mutu produk [4,5]. Hard machining dinilai sangat menguntungkan untuk diaplikasikan, karena dapat mereduksi biaya pemakaian cairan pendingin, tetapi terdapat berbagai persoalan yang terjadi pada penerapan hard machining technology yaitu menghasilkan temperature pemotongan yang tinggi pada saat proses pemesinan yang menyebabkan pendeknya umur perkakas potong, akurasi dimensi yang rendah dan perubahan sifat mekanis permukaan produk[9,6,7,3,1]. Untuk mempelajari lebih lanjut kemungkinan-kemungkinan timbulnya masalah tersebut, khususnya topografi permukaan

ISSN : 2502-2040

produk yang berkaitan dengan sifat mekanisnya maka dilakukan studi performa dry machining pada baja AISI-01 yang telah dikeraskan.

METODE PENELITIAN Untuk mencapai tujuan penelitian ini, dilakukan beberapa kali percobaan beberapa sampel. Pemilihan besaran parameter proses telah dilakukan pada penelitian sebelumnya. Beberapa parameter proses yang cukup signifikan untuk mempelajari dampak hard machining adalah kecepatan pemotongan, kedalaman pemotongan dan laju pemakanan (feed rate) dengan jenis material perkakas potong adalah polycrystalline cubic boron nitride[4,9]. Untuk mengetahui performahard machining, percobaan dilakukan dengan menerapkan variable speed machining dengan beberapa parameter lainnya konstan dan dilakukan dalam beberapa percobaan. Berdasarkan nilai parameter pemesinan diatas, dengan mempertimbangkan diameter sampel yang telah dipilih, secara matematis diperoleh putarans pindel mesin 1019 rpm dan 1528 rpm. Namun dalam prakteknya pengujian dilakukan pada putaran yang tersedia pada mesin yakni 1000 dan 1500 rpm. Material benda kerja yang digunakan adalah baja AISI 01 yang dikeraskan pada 59.06 HRC dengan dengan dimensi  25 x 150 mm. Material ini secara luas digunakan untuk komponen mesin, misalnya gear, piston, nozzle, dies dan cams serta untuk aplikasi perkakas pada proses pengerjaan dingin seperti roll, punch dan forging. Data teknik dari baja tersebut sebagaimana di tampilkan pada Tabel 2.1 dan 2.2. Jenis baja ini memiliki karakteristik[2], kemampumesinan yang baik, stabilitas dimensi yang baik saat di hardening, dan kombinasi yang baik antara kekerasan dan toughness setelah di heat treatment. Tabel 1. Komposisi kimia dan temperatur temper baja AISI 01[2] Komposisi Temperatur Kekerasan, kimia, % temper, oC HRC 0,9 C 200 61 0.50 Cr 300 57 0.10 V 500 44 0.50 W 550 40 1.20 Mn 600 36 0.30 Si -



ISSN : 2502-2040

Tabel 2. Data fisis baja AISI 01[2] Temperatur, oC 20 200 Dnsitas, kg/m3 7800 7750 Modulus young, kN/mm2 190 185 Koef, ekspasni termal 11.7x10-6 o Konduktivitas, W/m C 32 33 Panas spesifik, J/kgoC 460 Setelah dilakukan proses heat treatment dan pengujian kekerasan, sampel kemudian dilakukan pemesinan akhir dengan menerapkan parameter-parameter pemesinan sebagaimana ditampilkan pada Tabel 2.3 berikut ini.

a) Proses hard turning

Tabel 3. Parameter percobaan Material hardness 59.6 HRC Feed rate, F 0.072 mm/rev Depth of cut, DOC 0.15 mm Cutting speed, CS 80 dan 120 m/min Perkakas potong yang digunakan adalah polycrystalline cubic boron nitride CNGA120408[9] dengan spesifikasi geometri seperti ditunjukkan pada Gambar 1 di bawah ini.

b) Sampel akhir Gambar 2. Proses hard machining

Geometri tool holder

Penelitian ini dilakukan di beberapa lokasi mengacu pada ketersediaan peralatan percobaan. Proses perlakuan panas dan uji kekerasan dilakukan di laboratorium Metalografi Jurusan Teknik Metalurgi FT Untirta. Sedangkan pengujian topografi permukaan menggunakan Scanning Electron Microscopes (SEM) dan EDX Ray dilakukan di laboratorium Metalurgi, Departemen Metalurgi dan Material FT UI Depok.


b) Geometri pahat Gambar 1. Spesifikasi geometri perkakas potong[5]

Pada proses pemesinan, panas yang dihasilkan selama poses pemotongan mengalir pada geram (chip), pada pahat, dan selebihnya pada benda kerja. Prosentasi terbesar, panas terserap oleh geram kemudian pahat dan benda kerja. Jika tahanan panas (heat resistance) pada pahat meningkat, temperatur permukaan benda kerja juga akan meningkat. Untuk itu perlu dipilih material pahat yang memiliki resistansi panas yang rendah dan polycrystalline cubic boron nitride yang dapat memenuhi persyaratan tersebut. Mengacu pada Gambar 3, proses hard machining pada baja AISI 01 yang



dikeraskan terbukti menyebabkan timbulnya lapisan berwarna putih pada permukaan sampel (white layer). Berdasarkan kajian metalografi, adanya white layer sebagai akibat tingginya temperatur pada area pemotongan yang melebihi temperatur austenizing material sehingga menyebabkan penghalusan butir selama proses hard machining berlangsung.

a) SEM untukV = 80 m/menit

ISSN : 2502-2040

m/menit adalah 3 m sedangkan pada kecepatan potong 120 m/menit menghasilkan 1.3m. Semakin tinggi kecepatan potong, ukuran white layer yang dihasilkan semakin tipis. Karena itu dengan menerapkan kecepatan potong yang tinggi (high cutting speed) pada hard machining dapat meminimalisir terbentuknya white layer pada permukaan produk. Sedangkan dari data uji EDX Ray diperoleh data sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3 berikut ini. Pada Gambar 3a dan 3b,

komposisi carbon-nya adalah 1,62% dan 1.39% yang berarti masuk dalam kategori baja karbon tinggi. Peak unsur yang lainnya adalah Mn yang merupakan unsure deoksidasi untuk mengikat sulfur sehingga baja tidak mengalami penggetasan, Cr dan Si sebagai unsur paduan matriknya. Si merupa kansebagai promote karbida yang akan membentuk kekuatan dan ketangguhan pada baja, sedangkan Cr akan membentuk butiran baja menjadi halus sehingga memperbaiki kekerasan dan kekuatan baja sehingga baja memiliki ketahanan aus yang baik. Sedangkan hasil uji kekerasan setelah proses pemesinan, kekerasan baja tidak mengalami penurunan kekerasan yang signifikan.

b) SEM untukV = 120 m/menit Gambar 3. Foto topografi permukaan sampel menggunakan SEM White layer memiliki sifat mekanis yang keras, dengan demikian white layer meningkatkan kemampuan sampel terhadap beban gesek (keausan) dan memperlambat proses terjadinya korosi, akan tetapi disisi lain white layer menurun kanketahanan lelah material yang akhirnya dapat menyebabkan kegagalan produk. Dari hasil foto SEM diperoleh data ketebalan white layer pada kecepatan potong 80

a) Foto EDX Ray, sample V=80 m/menit



ISSN : 2502-2040

DAFTAR PUSTAKA [1] Aramcharoen, P. T. Mativenga. White Layer Formation and Hardening Effects in Hard Turning of H13 Tool Steel with CrTiAlN and CrTiAlN/MoST-Coated Carbide Tools. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology.March 2008, Volume 36, Issue 7-8, pp 650-657. [2] Assab Steel Indonesia Inc., 2004. Tool Steel for Engineering Purpose Catalogue. [3] Domenico Umbrello. Analysis of the White Layers Formed during Machining of Hardened AISI 52100 Steel under Dry and Cryogenic Cooling Conditions. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. February 2013, Volume 64, Issue 5-8, pp. 633642. [4] Kiswanto Gandjar, Wiyono Slamet, AS Danardono. Pengaruh Parameter Pemesinan Terhadap Kualitas Permukaan Baja DF-3 yang Dikeraskan. Jurnal Teknologi Universitas Indonesia, Edisi No. 3, Tahun XIX, September 2005, 179 – 265. [5] Kyocera, Inc.2012. Catalogue b) Foto EDX Ray, sampel V = 120 m/menit Gambar 3. Foto EDX Ray

KESIMPULAN Di tinjau dari kondisi kualitas permukaan, hard machining mampu menghasilkan mirror surface sebagaimana proses grinding akan tetapi lebih ekonomis karena material removal rate-nya jauh lebih tinggi dibandingkan proses grinding. Tingginya temperatur pemotongan menyebabkan terbentuknya white layer pada permukaan sampel yang dapat berpengaruh negatif pada ketahanan lelah material. White layer dapat diminimalisir bahkan dihilangkan dengan menerapkan kecepatan potong yang tinggi (high cutting speed) dan penggunaan perkakas potong yang memiliki resistensi panas yang rendah. Sedangkan hasil uji komposisi, tidak terjadi perubahan komposisi unsur yang berarti dan masih dalam batas standar. Oleh karena properties baja masih sesuai dengan spek teknis yang bisa diaplikasikan.

Ceratip Lathe Tooling

[6] Shefelbine Wendy and Dornfeld A. David. The Effect of Dry Machining on Burr Size, the Journal of Consortium on Deburring and Edge Finishing. University of California, Berkeley. 2004. [7] S.S. Bosheh, P.T. Mativenga. White Layer Formation in Hard Turning of H13 Tool Steel at High Cutting Speeds using CBN Tooling. International Journal of Machine Tools and Manufacture Volume 46, Issue 2, February 2006, Pages 225–233. [8] Wiyono Slamet. Review Hard Turning Technology. Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Jurusan Teknik Mesin. 2010. [9] Wiyono Slamet dan Rina Lusiani. Dampak Pemesinan Tanpa Pendingin pada Baja AISI 01 yang dikeraskan. Prosiding SNNTM 7, Universitas Samratulagi, Manado, 2008.



ISSN : 2502-2040

ANALISA KEKUATAN MEKANIK KOMPOSIT SERAT SABUT KELAPA (COCOS NUCIFERA) UNTUK PEMBUATAN PANEL PANJAT TEBING SESUAI STANDAR BSAPI Suhdi1, Sandra Mardhika2, Firlya Rosa3 1,3

Staff Pengajar Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung Sarjana Strata 1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung Kawasan Kampus Terpadu Desa Balun Ijuk Kec. Merawang Kabupaten Bangka

2

Email : [email protected]

Abstrak

Komposit adalah suatu material yang terbuat dari kombinasi dua atau lebih material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Bahan komposit yang biasa digunakan adalah komposit sintetis yaitu komposit yang menggunakan serat karbon sebagai bahan penguat komposit fiberglass. Panel panjat tebing adalah bagian dari perlengkapan panjat tebing yang biasanya terbuat dari fiberglass,dimana syarat dan standar dari pembuatan panel panjat tebing telah ditentukan oleh BSAPI. Pada penelitian inipembuatan panel panjat tebing dilakukan dengan menggunakan serat sabut kelapa (cocos nucifera) sebagai serat penguat yang telah dilakukan perendaman dalam NaOH 5% selama 2 jam, dilakukan menggunakan metode hand lay up, perbandingan resin dan katalis 1:100, perbandingan talk dan resin 1:1, dimensi benda uji yang dibuat menggunakan standar ASTM D638 untuk pengujian tarik dan ASTM D790 untuk pengujian lentur sesuai standar BSAPI. Dari pengujian didapatkan hasil uji tarik dan uji lentur yaitu kekuatan tarik 13,034 modulus elastisitas tarik 4359,322 Mpa, kekuatan lentur 24,515, modulus elastisitas lentur 3649,179. Jika dilihat dari hasil penelitian panel panjat tebing serat sabut kelapa maka kekuatan mekanik panel panjat tebing serat sabut kelapa belum mencapai kekuatan mekanik panel panjat tebing yang telah distandarkan oleh Badan Standarisasi dan Akreditasi Pemanjatan Indonesia (BSAPI). Kata Kunci : Komposit, Serat Kelapa, Panel panjat tebing

Abstract Composite is a material made from a combination of two or more materials to produce composite materials that have mechanicals properties and the different characteristics of the constituent material. Composit material used is synthetic composite is a composite that uses carbon fiber as a reinforcing material for composite fiberglass. Rock climbing is part of rock climbing equipment are usually made of fiberglass and multiplex where the requirements and standard of rock climbing panel maker have been determined by BSAPI. Manufacture of panels of rock climbing is done by using coconut coir fiber (cocos nucifera) as reinforcement fibers that have been immersion in 5% NaOH for 2 hours. Manufacture of panels of rock climbing using hand lay up, the ratio of resin and catalyst is 1:100, the ratio talk and resin 1:1, the dimensions of the specimen are made using the standard ASTM D638 or tensile testing and ASTM D790 for testing bending BSAPI standard. The results obtained from testing the tensile and bending test is tensile strength 13,034 MPa tensile modulus of elasticity 4359,322 MPa, flexural str gth 24,515 MPa flexural modulus of elasticity 3649,322 MPa. When see from the result from the results of the research panel climbing cococnut fiber is the mechanical strength of the rock climbing fiber panel coconut coil panel has not yet reached the mechanical strength of rock climbing that has been standardized by BSAPI. Key word :Composit , Coconut Fiber , Panel of Rock Clim

29 Suhdi, dkk; Analisa Kekuatan Mekanik Komposit Seratsabut Kelapa (Cocos Nucifera) Untuk Pembuatanpanel Panjat Tebing Sesuai Standar BSAPI


PENDAHULUAN Penggunaan sabut kelapa banyak dimanfaatkan karena sabut kelapa memiliki sifat tahan lama, sangat ulet, kuat terhadap gesekan, tidak mudah patah, tahan terhadap air, tidak mudah membusuk, tahan terhadap jamur dan hama serta tidak dihuni oleh rayap dan tikus. Untuk itu, serat sabut kelapa menjadi alternatif perkembangan komposit, karena selain murah, mudah didapat juga sangat berlimpah. Penelitian tentang kekuatan mekanik komposit serat sabut kelapa menyatakan bahwa komposit serat sabut kelapa dengan NaOH selama 2 jam dengan veraksi volume memberikan pengaruh terhadap peningkatan kekuatan bending. Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Dewasa ini teknologi komposit mengalami kemajuan yang sangat pesat. Bahan komposit yang biasa digunakan adalah komposit sintesis yaitu komposit yang menggunkan serat karbon sebagai bahan penguat fiberglass. Fiber adalah sebuah material komposit atau plastik yang diperkuat serat yang kuat, ringan, tetapi mahal dan tidak bisa di daur ulang. Fiberglass sering digunakan untuk pembuatan pesawat, motor, mobil, kapal laut dan salah satu bahan komposit fiberglass adalah panel panjat tebing. Panel panjat tebing adalah bagian panjat tebing yang biasanya terbuat dari fiberglass dimana syarat dan standar dari untuk atau tidaknya komposit serat sabut kelapa digunakan untuk membuat panel panjat tebing.

ISSN : 2502-2040

pada sampel bahan panel panjat tebing yang ada terbuat dari fiberglass. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah : rik 20 KN Ji Lentur 20 KN Rangkaian kegiatan digambarkan sebagai berikut :

penelitian

Mulai Pengumpulan Data

Persiapan Alat dan Bahan

Menyiapkan panel panjat tebing yang sudah ada

Perendaman Serat dengan NaOH Selama 2 Jam

Pengeringan

Persiapan Adonan Resin, Talk dan Katalis

Persiapan Cetakan Panel panjat Tebing

1. 2. 3.

Pembuatan Panel Panjat Tebing Panel Panjat Tebing 1 Panel Panjat Tebing 2 Panel Panjat Tebing 3

Pengeringan Panel

Pemotongan Panel Panjat Tebing serat sabut kelapa Untuk Spesimen Uji Tarik

METODE PENELITIAN Dalam Penelitian yang dilakukan membuat 3 buah panel panjat tebing dengan ukuran 500mm2 menggunakan serat buah kelapa (Cocos Nucifera) dengan perlakuan yang sama yaitu merendamkan dengan NaOH 5% selama 2 jam. Pembuatan panel penggunakan metode pengolesan atau biasa disebut hand lay up menggunakan cetakan dengan pencampuran resin dan talk 1:1 , sedangkan campuran resin dan katalis dengan perbandingan campuran 100:1. Untuk spesimen pengujian mengacu pada ASTM D368 untuk uji tarik dan ASTM D790 untuk uji lentur dengan membandingkan dengan standar kekuatan tarik dan kekuatan lentur panel panjat tebing sesuai syarat dari BSAPI yaitu dengan melakukan pengujian

Uji Tarik

Uji Lentur

Analisa Data Hasil Pengujian

Kesimpulan dan Saran

Selesai

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian






Dalam Penelitian yang dilakukan membuat 3 buah benda uji panel panjat tebing yang terbuat dari serat sabut kelapa dengan rendaman NaOH 5% selama 2 jam dengan ukuran 500 mm2 seperti pada gambar berikut:

ISSN : 2502-2040

Panel 2 Dari panel 2 dilakukan pembuatan sampel pengujian yang ditandai nomor spesimen 6,7,8,9 dan 10 dengan hasil sebagai berikut :

Tabel 2. Hasil pengujian tarik panel panjat tebing 2

Gambar 2. Panel Panjat Tebing Dari setiap benda uji dipotong dan diuji menjadi 5 sampel untuk dilakukan proses pengujian. 1.

Hasil Uji Tarik Komposit Berpenguat Serat Sabut Kelapa (Cocos Nunifera) dan Fiberglass



Panel 1 Dari panel 1 dilakukan pembuatan sampel pengujian yang ditandai nomor spesimen 1,2,3,4 dan 5 dengan hasil sebagai berikut :

Tabel 1. Hasil pengujian tarik pada panel panjat tebing 1

Dari tabel 2 diatas didapatkan data bahwa benda uji 6,7,8,9 dan 10 untuk spesimen uji pada panel panjat tebing 2 Rata-rata kekuatan tarik yaitu : 12,549 MPa, rata-rata regangan yang terjadi adalah 0,261 % dan rata-rata modulus elastisitas adalah 4334,27 Mpa. 

Panel 3 Dari panel 3 dilakukan pembuatan sampel pengujian yang ditandai nomor spesimen ditandai nomor spesimen 11,12,13,14 dan dan 15 dengan hasil sebagai berikut : Tabel 3. Hasil pengujian tarik komposit pada panel panjat tebing 3

Dari tabel 1 diatas didapatkan data bahwa benda uji 1,2,3,4 dan 5 untuk spesimen uji pada panel panjat tebing 1 Rata-rata kekuatan tarik yaitu : 13.25 Mpa, rata-rata regangan yang terjadi adalah 0,251 % dan rata-rata modulus elastisitas adalah 4359,322 Mpa.

Dari tabel 3 diatas didapatkan data bahwa benda uji 11,12,13,14 dan 15 untuk spesimen uji pada panel panjat tebing 3 Rata-rata



kekuatan tarik yaitu : 12,768 MPa, rata-rata regangan yang terjadi adalah 0,293 % dan ratarata modulus elastisitas adalah 3824,708 Mpa. 

ISSN : 2502-2040

Tabel 5. Nilai rata-rata kekuatan tarik, regangan, dan modulus elastisitas panel panjat tebing serat sabut kelapa (cocos nucifera)

Panel fiberglass Dari sampel panel fiberglass dilakukan pengujian yang ditandai nomor spesimen ditandai nomor spesimen 16,17 dan 18 dengan hasil sebagai berikut: Tabel 4. Hasil pengujian tarik komposit serat kaca (fiberglass)

Dari hasil pengujian tarik panel panjat tebing serat kaca (fiberglass) didapatkan data dengan nomor spesimen 16,17 dan 18, adalah rata-rata kekuatan tarik yaitu : 32,619 MPa, rata-rata regangan yang terjadi adalah 0,575 % dan ratarata modulus elastisitas adalah 7054,208 Mpa. Berdasarkan hasil uji kekuatan tarik yang terjadi pada panel panjat tebing 1,2, dan 3 yaitu menggunakan serat sabut kelapa (cocos nucifera) dengan perlakuan NaOH 5% selama 2 jam sebagai penguat dan menggunakan metode pembuatan yang sama yaitu hand lay up terdapat perbedaan pada masing masing panel, dimana kekuatan tarik tertinggi terdapat pada panel panjat tebing 1 yaitu 13,250 dan yang terendah pada panel panjat tebing 2 yaitu 12,549 dengan nilai rata-rata kekuatan tarik yang panel panjat tebing serat sabut kelapa (cocos nucifera) adalah 13,034 Mpa.

Untuk nilai modulus elastisitas yang dimiliki oleh setiap spesimen uji dapat dipengaruhi oleh kekuatan tarik dan regangan yang terjadi pada saat pengujian. Setelah dilakukan pengujian tarik dari masing-masing benda uji maka nilai modulus elastisitas dari panel panjat tebing memiliki perbedaan dimana modulus elastisitas tertinggi terjidi pada panel panjat tebing 1 yaitu : 4359,322 MPa dan yang terendah terdapat pada panel panjat tebing 3 yaitu : 3824,708 MPa, sehingga didapatkan rata-rata modulus elastisitas yang terjadi pada panel panjat tebing 1,2, dan 3 adalah 4173,767 Mpa, sedangkan rata rata regangan sebesar 0,268%. Dari pengujian diatas dapat dilihat data perbandingan dari kekuatan tarik dan modulus elastisitas tarik dengan menggunakan metode D638 dari panel panjat tebing berserat sabut kelapa (cocos nucifera), serat kaca (fiberglass) dengan yang disyaratkan BSAPI. Bahwa hasil kekuatan tarik dari panel panjat tebing yang berserat sabut kelapa (cocos nucifera) yaitu: 13,034 MPa belum mampu mencapai kekuatan tarik yang disyaratkan oleh BSAPI yaitu : 22,6 MPa sedangkan panel panjat tebing yang berserat kaca (fiberglass) mencapai syarat kekuatan tarik dari BSAPI yaitu : 32,619 Mpa, seperti yang ditunjukan pada tabel berikut :



Tabel 6. Perbandingan kekuatan tarik dan modulus elastisitas tarik panel panjat tebing terhadap kekuatan tarik dan modulus elastisitas tarik yang disyaratkan BSAPI

Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa nilai modulus elastisitas tarik pada panel panjat tebing yang berserat sabut kelapa (cocos nucifera) yaitu: 4173,767 MPa dan panel panjat tebing yang berserat kaca (fiberglass) yaitu : 7054,208 MPa. mampu mencapai modulus elastisitas tarik yang disyaratkan oleh BSAPI syarat kekuatan tarik dari BSAPI yaitu : 1569,1 Mpa. 2.

Hasil Uji Lentur Komposit Berpenguat Serat Sabut Kelapa (Cocos Nunifera) dan Fiberglass

Setelah pembuatan benda uji yang terbuat dari serat sabut kelapa (cocos nucifera) dilakukan pengujian lentur seperti gambar berikut :

Gambar 3. Pengujian lentur komposit berserat sabut kelapa 

Panel 1 Hasil pengujian lentur pada panel 1 dengan pengujian yang di tandai nomor spesimen 1,2,3,4 dan 5 didapatkan data berikut:

ISSN : 2502-2040

Tabel 7. Hasil pengujian lentur komposit berserat sabut kelapa (Cocos Nacifera) padapanel panjat tebing 1

Dari hasil pengujian lentur panel 1 panjat tebing didapatkan data sebagai berikut, yaiut rata-rata kekuatan lentur adalah 25,269 MPa, rata-rata deformasi yang terjadi adalah 0,775 % dan rata-rata modulus elastisitas lentur adalah 3148,893Mpa. 

Panel 2 Hasil pengujian lentur pada panel 2 dengan pengujian yang di tandai nomor spesimen 6,7,8,9 dan 10 didapatkan data berikut : Tabel 8. Hasil pengujian Lentur komposit berserat sabut kelapa (Cocos Nacifera) pada panel panjat tebing 2

Dari hasil pengujian lentur panel 2 panjat tebing didapatkan data sebagai berikut, yaiut rata-rata kekuatan lentur adalah 23,653 MPa, rata-rata deformasi yang terjadi adalah 0,653 % dan rata-rata modulus elastisitas lentur adalah 3605,868 Mpa.





Panel 3 Hasil pengujian lentur pada panel 3 dengan pengujian yang di tandai nomor spesimen 11,12,13,14 dan 15 didapatkan data berikut: Tabel 9. Hasil pengujian lentur komposit berserat sabut kelapa (Cocos Nacifera) pada panel panjat tebing 3

Dari hasil pengujian lentur panel 2 panjat tebing didapatkan data sebagai berikut, yaiut rata-rata kekuatan lentur adalah 24,624 MPa, rata-rata deformasi yang terjadi adalah 0,744% dan rata-rata modulus elastisitas lentur adalah 3605,867 Mpa. 

Panel fiberglass Dari panel fiberglass dilakukan pembuatan sampel pengujian lentur yang ditandai nomor spesimen ditandai nomor spesimen 16,17 dan 18 dengan hasil sebagai berikut :

Tabel 10. Hasil pengujian lentur komposit serat kaca (fiberglass)pada panel panjat tebing

ISSN : 2502-2040

yaitu : 25,269 MPa dan yang terendah terdapat pada panel panjat tebing 2 yaitu : 23,653 MPa, dengan rata-rata kekuatan lentur 24,515 MPa. Tabel 11. Nilai rata-rata kekuatan lentur, deformasi lentur, dan modulus elastisitas lentur setiappanel panjat tebing

Nilai deformasi lentur yang terjadi pada setiap spesimen uji dapat dipengaruhi oleh defleksi maksimum yang dialami setiap spesimen uji tersebut . Setelah dilakukan pengujian lentur dari masing-masing benda uji maka didapatkan hasil deformasi lentur tertinggi terdapat pada panel panjat tebing1 yaitu 0,775 % dan yang terendah terdapat pada panel panjat tebing 2 yaitu 0,653 %, sehingga rata-rata deformasi lentur maksimum yang terjadi pada panel panjat tebing 1,2, dan 3 adalah 0,724 %. Modulus elastisitas lentur yang dimiliki oleh setiap spesimen uji dapat dipengaruhi oleh kekuatan lentur dan deformasi lentur yang terjadi pada saat pengujian. Nilai rata-rata modulus elastisitas lentur yang terjadi pada panel panjat tebing 1,2, dan 3 adalah 3749,179 Mpa. Berdasarkan data hasil pengujian perbandingan dari kekuatan lentur dan modulus elastisitas lentur dengan menggunakan metode ASTM D790 dari panel panjat tebing berserat sabut kelapa (cocos nucifera), serat kaca (fiberglass) dengan yang disyaratkan BSAPI. Seperti tabel berikut : Tabel 12. Perbandingan kekuatan lentur dan modulus elastisitas lentur panel panjat tebing terhadap kekuatan lentur dan modulus elastisitas lentur yang disyaratkan BSAPI

Dari hasil pengujian tarik panel panjat tebing serat kaca (fiberglass) didapatkan data sebagai berikut : rata-rata kekuatan lentur adalah 57,551 Mpa, rata-rata deformasi lentur adalah 2,791 % dan rata-rata modulus elastisitas lentur adalah 2464,796 Mpa. Berdasarkan hasil uji kekutan Lentur yang terjadi pada panel panjat tebing 1, 2 dan 3 terdapat perbedaan dimana kekuatan lentur tertinggi terjadi pada panel panjat tebing 1

Dari tabel 12 di atas dapat dilihat bahwa hasil kekuatan lentur dari panel panjat tebing yang



berserat sabut kelapa (cocos nucifera) dengan menggunakan metode ASTMD790 yaitu: 24,515 MPa belum mampu mencapai kekuatan lentur yang disyaratkan oleh BSAPI yaitu : 112,8 MPa sedangkan panel panjat tebing yang berserat kaca (fiberglass) belum mencapai syarat kekuatan lentur dari BSAPI yaitu : 57,551 Mpa, sedangkan hasil modulus elastisitas lentur dari panel panjat tebing yang berserat sabut kelapa (cocos nucifera) yaitu: 3749,179 MPa mampu mencapai modulus elastisitas lentur yang disyaratkan oleh BSAPI yaitu : 3236,2 MPa dan panel panjat tebing yang berserat kaca (fiberglass) belum mencapai syarat modulus elastisitas lentur dari BSAPI yaitu : 2464,796S MPa.

KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan maka diambil kesimpulan bahwa: 1. Rata-rata kekuatan mekanis yang diperoleh komposit serat kelapa untuk pembuatan panel panjat tebing yaitu : kekuatan tarik 13,034Mpa, modulus elastisitas tarik 4359,322Mpa, kekuatan lentur 24,515 Mpa, modulus elastisitas lentur3649,179 Mpa. 2. Panel panjat tebing yang menggunakan serat sabut kelapa tidak bisa digunakan untuk panel panjat tebing karena kekuatan mekanis panel panjat tebing serat sabut kelapa belum mencapai kekuatan mekanis yang distandarkan oleh BSAPI. Disebabkan oleh panel panjat tebing yang berserat sabut kelapa ikatan seratnya tidak sekuat ikatan serat fiberglass karena masih terdapat rongga-rongga diantara serat sedangkan lembaran dari fiberglass ikatan seratnya rapat dan pada proses pembuatan komposit dengan metode hand lay up keterampilan pembuat komposit mempengaruhi hasil dari komposit yang dibuat.

DAFTAR PUSTAKA [1] Dwi Prasetyo. 2010. Alat Penempat Jig Dan Fixture. (online), (Prasetyodwisaputro.blogspot.com/2010/09/jigand-fixture.html, diakses 14 Agustus 2014).

ISSN : 2502-2040

[3] Danial Andri Porwanto dan Lizda Johar. Karakteristik Komposit Berpenguat Serat Bambu Dan Serat Gelas Sebagai Alternatif Bahan Baku Industri. [4] Gita,A.S. 23 Juli 2013, pohon kelapa, kondungan, manfaat, dan klarifikasi kelapa. [5] Nurmailita. 2010. The Effect OF Coconut Coir Fiber Orientation With Polyester Resin On Characterizing Sheet Board. [6] Badan Standarisasi dan Akreditasi Pemanjatan Indonesia.2007 Detil Standard: Panel Panjat Tebing Artifisial Fibreglass. [7] https://fiberglassajm. wordpress. Com /2012/01/15/ pengertian-fiberglass/diakses padatanggal 2 maret 2015. [8] Diharjo, K., 2006. Pengaruh Perlakuan Alkali Terhadap Sifat Tarik Bahan Komposit Serat Rami-Polyester. Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin UNS:10-13 [9] Oroh, j.dkk, 2006. Analisa Krkuatan Mekanik Material Komposit dari Serat Sabut Kelapa . Teknik Mesin Universitas san Ratulagi Manado. [10] http://faisal pupa. blogspot.com/2011/09/ metoda-pembuatan-komposit.html /diakses 5 maret 2015. [11] Tri, H.K. 2012. Alternatif Pengganti Serat Karbon (Chopped Strand Mat) Dengan Memanfaatkan Serat Buah Kelapa (Cocos Nucifera) Dan Serat Tumbuhan Kantung Semar (Nepentes) Pada Sebuah Struktur. Skripsi tidak diterbitkan. Bangka Belitung : Universitas Bangka Belitung. [12] Rafiuddin, S & Zulkifli, D. 2012. Analisa Sifat Mekanis Tenunan Serat Rami Jenis Basket Tipe S 3/12 Dengan Matriks Epoksi Resin (Kekuatan Bending ). [13] ASTM D 790-02 Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Rainforced Plastics and Electrical Insulating Materials.

[2] http://eatrenkz.blogspot.com/2012/06/bab-iipengertian-komposit-secara-luas.html /diakses pada tanggal 04 maret 2015.



ISSN : 2502-2040

PEMANFAATAN SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT SEBAGAI PENGUAT PAPAN PARTIKEL DENGAN VARIASI FRAKSI VOLUME SERAT Sunardi1, Moh. Fawaid2, M. Chumaidi3 Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jenderal Sudirman KM 03 Cilegon 42435 Email: [email protected]

Abstrak Kelapa sawit merupakan salah satu potensi sumber daya alam yang dimiliki oleh Propinsi Banten. Data Direktorat Jenderal Perkebunan Jakarta (2010) menunjukkan bahwa sebesar 25.249 ton kelapa sawit dapat dihasilkan oleh Kabupaten Lebak dan Pandeglang yang memiliki luas lahan masing-masing 3,888 hektar dan 2,907 hektar. Pada sisi yang lain besarnya kapasitas produksi kelapa sawit tersebut tentu juga menimbulkan masalah lain, yakni limbah. Dalam penelitian ini akan dibahas pemanfaatan serat tandan kosong kelapa sawit sebagai penguat papan partikel dengan mengatur volume serat komposit. Pembuatan papan partikel dengan menggunakan metode cold press single punch pada tekanan 3 bar. Sebagai filler digunakan serbuk kayu sengon dengan pengikat adalah resin epoxy dan PVAc. Fraksi volume serat bervariasi pada 5%, 10% dan 15%.Karakteristik papan partikel dicirikan dengan densitas, pengembangan tebal, kekerasan, impak dan tegangan lentur.Hasil penelitian menunjukkan bahwa papan partikel dengan fraksi volume serat 15% memiliki nilai yang optimum. Nilai densitas, pengembangan tebal, kekerasan permukaan, tegangan lentur dan nilai impak masing-masing0,973 g/cm3, 1,025%, 26 N/mm2, 14,484 N/mm2, dan 8,247 kJ/m2. Kata kunci: Papan Partikel, Serat tandan kelapa sawit, Sifat mekanis, Fraksi volume

Abstract Palm oil is a potential resource in Banten. The document by General Directory of Plantation Jakarta (201) showed that Lebak and Pandeglang produce 25.249 of palm oil with area 3,888 ha dan 2,907 ha, respectively.The other matter is production capacity of palm oil increase with environment problem. This research will discuss about using fiber from oil palm’s empty fruit bunch as reinforce material for composite. The preparation of particle board used cold press single punch method in compaction pressure 3 bars.The Sengon wood particle is used for filler and epoxy resin and PVAc as a matrix. Volume fraction of fiber is 5%, 10% and 15%, respectively. The characteristics of particle board are showed by density, thickness extending, hardness, impact and flexural strength. The result showed that particle board with 15% fiber is the best characteristic of the composite. The density, thickness extending, surface hardness, flexural strength and impact is0.973 g/cm3, 1.025%, 26 N/mm2, 14.484 N/mm2, and8,247 kJ/m2, respectively. Keyword: particle board, oil palm’s empty fruit bunch, mechanical properties, volume fraction

PENDAHULUAN Data Pusat Hubungan Masyarakat Kementerian Perdagangan Republik Indonesia tahun 2012 menunjukkan volume ekspor produk kayu mencapai 12.304,57 ribu ton. Capaian ekspor

ini mengalami peningkatan sebesar 5.74% setiap tahunnya. Keadaan ini diperparah oleh kebutuhan industri kertas, pariwisata dan rumah tangga di dalam negeri. Dalam industri rumah tangga, kayu banyak dimanfaatkan untuk keperluan furniture, souvenir dan mebelair. Pertumbuhan kayu yang sangat lambat tentu tidak dapat mengimbangi laju pemanfaatannya. Hal ini dapat menyebabkan

36 Sunardi, dkk; Pemanfaatan Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit Sebagai Penguat Papan Partikel Dengan Variasi Fraksi Volume Serat


Indonesia mengalami kekurangan bahan baku kayu. Dan penurunan kapasitas produksi yang berbahan baku pasti akan terjadi di masa-masa mendatang. Langkah strategis yang dapat ditempuh adalah menggantikan peran kayu dengan material lain, merekayasa material baru yang memiliki sifat seperti kayu, atau memanfaatkan limbah kayu sebagai penyusun dasar material baru. Propinsi Banten sebagai salah satu propinsi baru di Indonesia memiliki sumber daya alam yang sangat besar. Salah satu potensi sumber daya alam tersebut adalah kelapa sawit. Peningkatan produksi kelapa sawit tentu akan diiringi dengan timbulnya masalah lingkungan, terutama limbah pengolahan kelapa sawit, seperti tandan kosong, daun dan tempurung kelapa sawit. Limbah kelapa sawit sesungguhnya masih memiliki potensi untuk berbagai keperluan lainnya. 1.

Komposit Sebagai Lingkungan

Solusi

Persoalan

Komposit terdiri dari matrik, serat dan filler lainnya. Unsur penyusun komposit dapat berasal dari barang bekas atau limbah seperti plastik, serbuk gergajian kayu, potongan kayu, bambu atau kelapa sawit. Kelapa sawit dapat digunakan sebagai bahan alternatif pembuatan kanvas rem sepeda motor. Penelitian ini difokuskan pada pengaruh tekanan kompaksi[1] dan perendaman bambu sebagai perlakuan serat[2]. Pengaruh buruk plastik juga dapat diatasi dengan memanfaatkannya sebagai filler pada komposit polimer[3]. Komposit yang menggunakan serbuk kayu sebagai filler dan plastic daur ulang sebagai matrik. Dengan fraksi volum serbuk kayu dan plastic sebesar 60:40 memberikan kekuatan tarik komposit hingga 6.86 Mpa[4]. 2.

Potensi Serat Tandan Kelapa Sawit sebagai Penguat Komposit

Penelitian tentang potensi limbah kelapa sawit sudah banyak dilakukan baik di dalam maupun luar negeri. Banyak bagian dari kelapa sawit yang dapat digunakan sebagai penguat komposit, antara lain: serat buah kelapa sawit, daun kelapa dan serat tandan kosong kelapa sawit. Serat tandan kelapa sawit digunakan sebagai penguat papan partikel menunjukkan bahwa panjang serat tandan kelapa sawit berpengaruh terhadap sifat mekanis komposit papan partikel. Dari penelitian ini diketahui bahwa semakin panjang serat tandan kelapa sawit, semakin baik sifat mekaniknya. Pengembangan tebal papan partikel ini tidak melampaui 5%. Nilai ini jauh lebih baik jika

ISSN : 2502-2040

dibandingkan dengan papan partikel yang ada di pasaran[5]. Perlakuan awal berupa perendaman serat dalam alkaline atau silane dapat menghilangkan kotoran-kotoran yang menempel pada serat.Perlakuan inidapat meningkatkan ikatan antar muka serat dan matriknya. Hal ini disebabkan oleh peningkatan kekasaran permukaan serat tandan kelapa sawit[6]. Kekuatan tarik, elongasi patah serat tandan kelapa sawit dalam HDPE (high density polyethylen) mengalami penurunan seiring dengan peningkatan bebannya. Sedangkan penambahan MAPE (maleic anhydride–g–polyethylene) ke dalam komposit HDPE dapat meningkatkan kekuatan tariknya secara signifikan[7].

METODE PENELITIAN Pembuatan papan partikel dengan menggunakan limbah tandan kelapa sawit dilakukan di Laboratorium Metalurgi FT Untirta. 1.

Bahan Penelitian a. Serbuk kayu; b. Serat tandan kelapa sawit; c. Lem Fox; d. Resin epoxy.

2.

Alat penelitian

Pembuatan spesimen dilakukan pada cetakan baja dan ditekan dengan mesin hidrolik. Tekanan ini dimaksudkan untuk memadatkan papan partikel sehingga memiliki sifat mekanis yang baik. 3.

Variabel Penelitian

Variabel penelitian adalah besaran fraksi volum 5%, 10% dan 15% serat tandan kelapa sawit. Panjang serat kelapa sawit yang digunakan adalah 15 mm, waktu tahan 120 menit, dan tekanan kompaksi 300 kg/cm2. Pembedaan setiap sampel adalah komposisi dari komposit di bawah ini. Tabel 1. Fraksi volume serat TKKS



ISSN : 2502-2040

HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik papan partikel dalam penelitian ini merujuk pada standar SNI 03-21052006 yang meliputi kekuatan bending, kekerasan, impak dan pengembangan tebal. 1.

Hubungan antara Fraksi Volum dan Kekerasan Permukaan

Pengujian kekerasan dilakukan dengan metode ball-indentation menggunakan indentor bola baja berdiameter 5 mm dan pembebanan 49 N. Uji kekerasan ini menggunakan standar pengujian ISO 2039-1. Benda uji berbentuk balok dengan panjang 70 mm, lebar 35 mm dan tinggi 14 mm.Gambar 1 menunjukan bahwa komposit dengan kandungan serat 15% memiliki kekerasan 26 N/mm2. Kekerasan ini dipengaruhi besaran fraksi volume serat. Serat TKKS akan memberikan penguatan terhadap penetrasi oleh gaya luar, sehingga semakin besar ukuran serat akan semakin besar ketahanannya terhadap deformasi.

Gambar 2. Hubungan antara fraksi volume dan tegangan bending 3.

Hasil Pengujian Impak

Standar sampel yang digunakan menurut ISO 179-1adalah spesimen dengan dimensi 10 x 80 mm x 4 mm. Benda uji diletakkan horizontal pada alat uji kemudian diberikan hantaman oleh pendulum dengan energi sebesar 2 joule dan kecepatan 2.9 m/sec².

Gambar 3. Hubungan antara fraksi volum dan kekuatan impak

Gambar 1. Hubungan antara fraksi volume serat dan kekerasan 2.

Hubungan antara Fraksi Volum dan Kekuatan Bending

Spesimen yang digunakan untuk uji bending memiliki luas penampang melintang dengan dimensi panjang 100 mm, lebar 14 mm dan tebal 4 mm. Pengujian dilakukan dengan memberikan tekanan di bagian tengah spesimen oleh alat uji bending dengan kecepatan 2.64 mm/min ke bawah spesimen hingga spesimen melewati batas elastisnya. Posisi spesimen horizontal dan dijepit oleh penyangga di kedua sisinya kemudian diberi beban pada bagian tengahnya. Hasil pengujian bending ditunjukkan oleh Gambar 2 di bawah ini.

Karakteristik kekuatan impak sama dengan kekerasan dan kekuatan lenturnya. Artinya semakin besar volume serat dalam komposit akan semakin tinggi nilai ketahanannya terhadap impak. Dalam hal ini jelas sekali fungsi serat dalam memberikan kekuatan material. Nilai kekuatan impak yang paling rendah adalah komposit A sebesar 5,524 kJ/m² dan yang paling tinggi adalah komposit C sebesar 8,247 kJ/m². 4.

Pengujian Densitas

Densitas atau massa jenis secara teoritis adalah massa per satuan volume. Gambar 4 menunjukkan bahwa kandungan serat semakin besar justru menyebabkan densitas material makin rendah. Kondisi ini dipengaruhi oleh berat jenis dari masing-masing unsur penyusun.

Kekuatan lentur komposit sangat dipengaruhi oleh persentase serat. Gambar 2 secara jelas mengatakan bahwa semakin besar jumlah serat maka kekuatan lentur material semakin tinggi. Peningkatan kekuatan dapat dimaklumi mengingat jumlah serat yang semakin besar akan memiliki luasan ikatan yang besar sehingga besarnya gaya luar yang ditahan juga semakin besar.

Gambar 4. Hubungan antara fraksi volum dan densitas



ISSN : 2502-2040

bending 14,484 N/mm2, dan impak 8.247 kj/m2.

Jika dilihat resin memiliki berat jenis yang cukup besar jika dibandingkan dengan serat. Dengan demikian sangat wajar jika densitas komposit dengan 5% serat menjadi lebih berat.

DAFTAR PUSTAKA 5.

Hubungan antara Fraksi Volum dan Pengujian Pengembangan Tebal

Pengujian pengembangan tebal dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh air yang serap papan terhadap perubahan dimensi komposit. Papan yang baik adalah papan yang memiliki kemampuan mempertahankan dimensinya. Pengujian tebal dilakukan dengan merendam spesimen pada suhu kamarsecara mendatar sedalam 3 cm dibawah permukaan air selama 24 jam.Gambar 5 menunjukkan hubungan antara fraksi volum dengan perubahan tebalnya.

[1] Fawaid M., Sunardi, dan Hamdi S., 2013, Pengaruh Variasi Tekanan Kompaksi Terhadap Karakteristik Komposit Bahan Alternatif Kampas Rem Berpenguat Serat Bambu, Prosiding Seminar Nasional Industrial Services (SNIS) III, Cilegon, 8 Oktober 2013. [2] Fawaid M., Sunardi, dan Susanto H., 2013, Pengaruh Proses Perendaman Bambu Pada Media Lumpur Sebagai Bahan Komposit Dengan Matriks Resin Epoksi Sebagai Bahan Baku Alternatif Kampas Rem, Prosiding Seminar Nasional Industrial Services (SNIS) III, Cilegon, 8 Oktober 2013. [3] Wardani L., Massijaya M.Y., dan Machdie M.F., 2013, Pemanfaatan Limbah Pelepah Sawit dan Plastik Daur Ulang (RPP) Sebagai Komposit Plastik, Jurnal Hutan Tropis, Vol. 1, No. 1, Maret, hal 46-53.

Gambar 5.Pengaruh variasi fraksi volume terhadap pengembangan tebal Persentase pengembangan tebal mengalami peningkatan seiring dengan fraksi volume seratnya. Hal ini disebabkan karena serat merupakan bahan yang mempunyai sifat dapat menyerap air sehingga semakin banyak jumlah akan semakin besar air yang terserap yang pada gilirannya akan berpengaruh terhadap deformasi material.

[4] Maulana F., Hisbullah, dan Iskandar, 2011, Pembuatan Papan Komposit dari Plastik Daur Ulang dan Serbuk Kayu Serta Jerami Sebagai Filler, Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan, Vol. 8, No. 1, hal 17-22. [5] Lusiani R., Sunardi, dan Yogie Ardiansyah, Pemanfaatan Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit Sebagai Papan Komposit Dengan Variasi Panjang Serat, Seminar Nasional Intergrasi Proses (SNIP), Jurusan Teknik Kimia Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Cilegon, 27 November 2014, ISSN: 20886756, hal. 240-248.

KESIMPULAN Pemanfaatan limbah tandan kelapa sawit sebagai penguat papan komposit memiliki potensi yang sangat baik untuk dikembangkan. Dari penelitian yang sudah dilakukan diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Semakin tinggi fraksi volume serat TKKS, maka sifat mekanisnya semakin baik, bahkan melampaui papan partikel yang ada di pasaran. 2. Nilai optimum diperoleh pada papan partikel dengan fraksi volume serat 15 % dengan nilai densitas 0.973 g/cm3, pengembangan tebal 1.025%, kekerasan 26 N/mm2, tegangan

[6] Senawi R., Alauddin S.M., Saleh R.M., and Shueb M.I., 2013, Polylactic Acid/Empty Fruit Bunch Fiber Biocomposite: Influence of Alkaline and Silane Treatment on the Mechanical Properties, International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics, Vol. 3, No. 1, January 2013, pp. 59-61. [7] Ewulonu C.M. and Igwe I.O., 2012, Properties of Oil Palm Empty Fruit BunchFibre Filled High Density Polyethylene, International Journal of Engineering and Technology Vol.3 (6), 2011-2012, pp. 458-471.



ISSN : 2502-2040

PENGARUH PENAMBAHAN ZAT ADIKTIF PADA PREMIUM TERHADAP POLUSI UDARA KENDARAAN BERMOTOR Yudi Setiawan1, Eka Sari Wijianti2, Irfan Wahyudi3 Jurusan Teknik Mesin, Universitas Bangka Belitung Kampus Terpadu desa Balun Ijuk Kecamatan Merawang Kabupaten Bangka E-mail : [email protected]

Abstrak Meningkatnya penggunaan kendaraan bermotor akan meningkatkan konsumsi bahan bakar sehingga berdampak terhadap meningkatnya polutan diudara terutama karbon monoksida (CO) dan hidrokarbon (HC) yang dihasilkan dari sisa hasil pembakaran kendaraan bermotor. Gas buang yang berasal dari kendaraan bermotor dalam kadar yang berlebihan akan berbahaya baik terhadap kesehatan manusia maupun lingkungannya. Akan tetapi, dengan semakin meningkatnya jumlah penduduk maka penggunaan kendaraan bermotor juga akan meningkat. Penelitian mengenai campuran Metanol dan Aseton dengan premium dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh variasi campuran Metanol dan Aseton dengan premium terhadap emisi gas buang, densitas dan laju aliran bahan bakar dengan variasi campuran bahan bakar Aseton 4%, Aseton 8%, Metanol 4%, Metanol 8% dan pada putaran mesin 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm. Aseton dan Metanol bisa mengurangi kadar CO dan HC. CO terendah dihasilkan pada campuran methanol 8% pada putaran 2000 rpm yaitu sebesar 2,6 %. HC terendah dihasilkan pada campuran Metanol 8 % pada putaran 5000 rpm yaitu sebesar 131 ppm. Semakin naiknya putaran mesin maka kandungan CO semakin meningkat, sedangkan HC akan semakin menurun.Campuran Aseton dan Metanol dengan premium bisa mengurangi waktu konsumsi bahan bakar. Namun seiring dengan naiknya putaran mesin maka waktu konsumsi bahan bakar semakin menurun. Waktu konsumsi bahan bakar tertinggi dihasilkan pada premium murni pada putaran 2000 rpm yaitu selama 141.23 detik. Laju aliran bahan bakar terendah dihasilkan pada premium murni pada putaran 2000 rpm yaitu selama 0.175 kg/jam. Kata kunci : emisi, metanol, etanol Abstract The increasing use of motor vehicles will increase fuel consumption thus impact on the increase in air pollutants, especially carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) produced from residual products of combustion vehicles. The flue gas coming from motor vehicles in excessive levels would be harmful to both human health and the environment. However, with the increasing population of the use of motor vehicles will also increase. Research on a mixture of methanol and acetone with a premium in order to determine the effect of variations in a mixture of methanol and acetone with a premium on exhaust emissions, density and flow rate of fuel to the variation of fuel mixture Acetone 4%, Acetone 8%, Methanol 4%, Methanol 8 % and the engine turns 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm. Acetone and methanol can reduce the levels of CO and HC. CO produced the lowest in 8% methanol mixture at 2000 rpm rotation that is equal to 2.6%. HC produced the lowest in 8% methanol mixture at 5000 rpm rotation that is equal to 131 ppm. Increasingly rising engine turns the CO content increases, while the HC will decrease. A mixture of acetone and methanol with a premium can reduce fuel consumption. But along with the increase in the engine rotation time fuel consumption decreased. Time highest fuel consumption resulting in pure premium round 2000 rpm is for 141.23 seconds. The lowest fuel flow rate resulting in pure premium round 2000 rpm is for 0175 kg / hour. Key Word : emision, metanol, etanol

40 Yudi Setiawan, dkk; Pengaruh Penambahan Zat Adiktif Pada Premium Terhadap Polusi Udara Kendaraan Bermotor


PENDAHULUAN Tingginya tingkat polusi udara yang berasal dari gas buang sisa hasil pembakaran kendaraan bermotor membuat pemerintah mengeluarkan peraturan Menteri Lingkungan Hidup tentang ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor Nomor 05 tanggal 1 Agustus 2006. Bahan bakar alternatif merupakan salah satu cara yang dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar yang berasal dari minyak bumi. Aseton (CH3COCH3) dan Methanol (CH3OH) adalah salah satu adiftif nabati yang bersumber dari alam. Aseton memiliki nilai oktan (research octane number / RON – 150) sedangkan Methanol (CH3OH) memiliki nilai oktan RON 133 dibandingkan premium yang hanya memiliki nilai RON 88.

ISSN : 2502-2040

Pada pengujian performa untuk torsi dan daya pada mesin sepeda motor 4 langkah dengan bahan bakar campuran premium-methanol, didapatkan bahwa penggunaan methanol sebagai campuran bahan bakar ternyata meningkatkan konsumsi bahan bakar[5].

METODE PENELITIAN Pada pengujian ini menggunakan sepeda motor Yamaha, tipe 5TP Jupiter Z tahun perakitan 2005 yang berbahan bakar premium dengan campuran metanol dan aseton dengan premium yang diisi pada buret sebanyak 10 ml adapun campuran premium dengan variasi campuran bahan bakar Aseton 4%, Aseton 8%, Metanol 4%, Metanol 8% dan pada putaran mesin 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm.

HASIL DAN PEMBAHASAN Studi eksprerimental emisi gas buang dan analisis kinerja mesin multi sparkignition saat methanol digunakan sebagai aditif, studi eksperimental dalam mesin spark ignition (S.I) empat silinder dengan menambahkan methanol pada berbagai persentase pada premium dan juga memodifikasi dengan berbagai subsistem dari mesin dalam kondisi beban yang berbeda untuk berbagai campuran persentase methanol (0-15) terjadi penurunan emisi gas buang CO dan HC[1]. Penelitian pengaruh dari campuran methanol dan premium pada mesin sparkignition ditinjau dari performa dan gas buang, menggunakan campuran methanol dan premium M10, M20 dan M85, dengan volume methanol 10%, 20%, dan 85%, menyatakan dengan meningkatnya fraksi methanol dalam premium akan terjadi penurunan emisi CO untuk untuk setiap campuran[2 Penelitian pengaruh penambahan campuran methanol-premium. (M5, M7,5,M10, M12,5, M15) ditinjau dari performa dan karakteristik pembakaran dari mesin spark ignition (S.I) empat langkah, menyatakan dengan variabel kecepatan mesin dari 1500-5000 rpm, menunjukan dengan menggunakan campuran bahan bakar methanol-premium, gas buang dari CO dan HC berkurang seiring meningkatnya kandungan methanol sedangkan untuk CO2 relatif meningkat[3]. Studi dari bahan bakar mesin spark ignition dengan campuran bahan bakar methanol-premium, menyatakan bahwa ketika campuran bahan bakar methanol-premium digunakan, emisi karbon monoksida (CO) dan hidrokarbon (HC) menurun[4].

Gambar 1. Perbandingan Putaran Mesin Terhadap Kadar CO Dari gambar 1 di atas diketahui bahwa bahan aseton dan methanol bisa mengurangi kadar CO. Namun seiring dengan naiknya putaran mesin maka kandungan CO semakin meningkat. CO terendah dihasilkan pada campuran methanol 8% pada putaran 2000 rpm yaitu sebesar 2,6 %. Kadar CO akan meningkat dengan semakin meningkatnya putaran mesin dari 2000 rpm sampai 5000 rpm, dikarenakan pada putaran tinggi proses pembakaran berlangsung sangat cepat, dimana oksigen yang terdapat dalam ruang pembakaran semakin berkurang sehingga kadar CO yang dihasilkan akan semakin meningkat. Sedangkan semakin meningkatnya persentase campuran bahan bakar maka kadar CO akan menurun. Turunnya kadar CO pada setiap persentase campuran disebabkan adanya kandungan oksigen yang terdapat didalam campuranyang dapat membantu penyempurnaan proses pembakaran pada saat terjadinya kekurangan oksigen karena emisi karbon monoksida (CO) terjadi akibat kekurangan oksigen,



sehingga proses pembakaran berlangsung secara tidak sempurna. Berdasarkan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup tentang ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor lama Nomor 05 tanggal 1 Agustus 2006 dengan kondisi idle, dengan nilai ambang batas maksimum CO = 5,5 % vol, maka kadar CO bahan bakar campuran premium masih dibawah batas ambang emisi gas buang sesuai yang ditetapkan Menteri Lingkungan Hidup. 1.

2.

ISSN : 2502-2040

Pengujian Waktu Konsumsi Bahan Bakar

Perbandingan Putaran Mesin Terhadap Kadar HC Gambar 3. Waktu Konsumsi Bahan Bakar Dari gambar 3 di atas diketahui campuran aseton dan methanol dengan premium bisa mengurangi waktu konsumsi bahan bakar.Namun seiring dengan naiknya putaran mesin maka waktu konsumsi bahan bakar semakin menurun. Waktu konsumsi bahan bakar tertinggi dihasilkan pada premium murni pada putaran 2000 rpm yaitu selama 141.23 detik.

Gambar 2. Perbandingan Putaran Mesin Terhadap Kadar HC Dari gambar 2 di atas diketahui aseton dan methanol bisa mengurangi kadar HC. Namun seiring dengan naiknya putaran mesin maka kandungan HC semakin menurun. HC terendah dihasilkan pada campuran methanol 8 % pada putaran 5000 rpm yaitu sebesar 131 ppm. Kadar HC dalam emisi gas buang akan menurun dengan semakin meningkatnya putaran mesin dari 2000 rpm sampai dengan 5000 rpm. Hal ini dikarenakan pada putaran tinggi proses pembakaran berlangsung sangat cepat, dimana semakin tinggi putaran maka laju aliran bahan bakar menjadi lebih besar sehingga bahan bakar yang dibutuhkan dalam proses pembakaran juga semakin meningkat dan kadar HC akan semakin menurun. Selain itu, semakin tinggi persentase campuran bahan premium maka kadar HC akan semakin menurun. Hal ini dikarenakan adanya kandungan oksigen yang terdapat didalam campuran sehingga bahan bakar yang terbakar didalam ruang bakar menjadi lebih sempurna dan kadar HC akan semakin berkurang.Berdasarkan peraturan Menteri Lingkungan Hidup tentang ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor lama Nomor 05 tanggal 1 Agustus 2006 dengan kondisi idle, dengan nilai ambang batas maksimum HC = 2400 ppm.

Secara analisis untuk waktu konsumsi bahan bakar premium murni masih lebih baik dibandingkan waktu konsumsi bahan bakar campuran. Hal ini mungkin dikarenakan tingginya densitas bahan bakar campuran sehingga bahan bakar yang dibutuhkan dalam proses pembakaran semakin besar dan waktu komsumsi bahan bakar semakin meningkat. 3.

Pengujian Laju Aliran Bahan Bakar

Gambar 4. Laju Aliran Bahan Bakar Dari gambar 4 di atas diketahui campuran aseton dan methanol dengan premium bisa mengurangi laju aliran bahan bakar.Namun seiring dengan naiknya putaran mesin maka laju aliran bahan bakar semakin menurun.laju aliran bahan bakar terendah dihasilkan pada premium murni pada putaran 2000 rpm yaitu selama 0.175 kg/jam.



ISSN : 2502-2040

Secara analisis untuk waktu laju aliran bahan bakar premium murni masih lebih baik dibandingkan laju aliran bahan bakar campuran. Hal ini mungkin dikarenakan rendahnya densitas premium murni sehingga bahan bakar yang dibutuhkan dalam proses pembakaran semakin besar dan laju aliran bahan bakar semakin rendah.

DAFTAR PUSTAKA

KESIMPULAN

[2] Wei Yanju, Dkk. 2007.“Effects Of Methanol/Gasoline Blends On ASpark Ignition Engine Performance And Emissions”, Energi Fuel, 2008, vol.22, pp.1254-1259.

Aseton dan methanol bisa mengurangi kadar CO dan HC. CO terendah dihasilkan pada campuran methanol 8% pada putaran 2000 rpm yaitu sebesar 2,6 %. HC terendah dihasilkan pada campuran methanol 8 % pada putaran 5000 rpm yaitu sebesar 131 ppm. Semakin naiknya putaran mesin maka kandungan CO semakin meningkat, sedangkan HC akan semakin menurun. Campuran aseton dan methanol dengan premium bisa mengurangi waktu konsumsi bahan bakar. Namun seiring dengan naiknya putaran mesin maka waktu konsumsi bahan bakar semakin menurun. Waktu konsumsi bahan bakar tertinggi dihasilkan pada premium murni pada putaran 2000 rpm yaitu selama 141.23 detik.Laju aliran bahan bakar terendah dihasilkan pada premium murni pada putaran 2000 rpm yaitu selama 0.175 kg/jam.

[1] M.V. Mallikarjun Dan Ramesh Mamilla. 2009. “ExperimentalStudy Of Exhaust Emissions &Performance Analysis Of MultiCylinder S.I.Engine When Methanol Used As An Additive”.International Journal of Electronic Engineering Research, 2009,Vol 1, pp. 201-212

[3] S. Babazadeh Shayan, Dkk. 2011.“Impact Of Methanol-GasolineFuel Blends On The Performance And Exhaust Emissions Of SIEngine, International Journal Of Automotive Engineering”, Vol. 1.2011. [4] Liu S H, Dkk. 2007. “Study Of Spark Ignition Engine Fueled WithMethanol/Gasoline Blends”, appl. Therm. Eng. 2007, pp.1904-1910. [5] Ojo kurdi dan Arijanto. 2007. “Aspek Torsi Dan Daya Pada Mesin Sepeda Motor 4 Langkah Dengan Bahan Bakar Campuran PremiumMethanol”. Teknik Mesin FT-UNDIP, ROTASI Vol. 9,2007.



ISSN : 2502-2040


Machine; Jurnal Teknik Mesin Vol. 2 No. 1, Januari 2016 ISSN :

Recommend Documents