NASKAH PUBLIKASI KARYA ILMIAH Pengaruh Bahan Terak Aluminium dan Besi Terhadap Pengujian Keausan Pada Pembuatan Batu Gerinda
Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi Strata Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh : ANANTA RENDY ERVANA NIM: D 200 090 007
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2015
HAI.^IAII PERSEII'JI'AII
Ius4
arll_r tang b€tjtdul "PEIG
ALI'ENIUI DAI{ AEg PEEI ATAI{
BAHAT{ TERAI(
TEAHADAP PEI{GIIXAI{ KE{USAII PAI'A
SATU GERIr{DA"-
Idah dset jtn obrt pemhmbllg
dl€ri,na unuk mrenuhi persyar6iBn d€rEid Tekdk M€sin FakdEs robn(
:
RIm
UniGiEs
Sdi.E 51 peda
Jurusan
ituhamoradiyah Surdcrta.
AIIAXTA FEIDY ERva{A
:D
An
OaO
007
,.k.\r2.s.................
Tar€&l
. 2t2
lle!
Lcrs
Pemumtins Peidamdno
E=-
t=)
g8Rb.no Waluvo F.. Sr-
MI
A6us H6iivar6,
dsn
l MI
PENGARUH BAHAN TERAK ALUMINIUM DAN BESI TERHADAP PENGUJIAN KEAUSAN PADA PEMBUATAN BATU GERINDA Ananta Rendy E, Bambang Waluyo F, Agus Hariyanto Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura email :
[email protected]
ABSTRAKSI Gerinda merupakan sebuah alat yang digunakan untuk proses pemotongan atau pengurangan sebuah benda kerja secara abrasif melalui gesekan antara material abrasif dengan suatu benda kerja atau logam. Selain untuk memotong dan mengurangi benda kerja sesuai ukuran, menggerinda dapat juga digunakan untuk proses finishing (memperhalus permukaan) ataupun sebagai pengasah logam seperti pisau dan pahat. Didalam penelitian ini menggunakan gerinda rancangan sendiri dengan bahan terak aluminium dan besi sebagai serbuk abrasifnya yang bertujuan untuk mengetahui seberapa besar laju keausan dan kekuatan impak batu gerinda spesimen sendiri dan batu gerinda pabrikan yang ada dipasaran dengan merk Lippro. Proses pembuatan batu gerinda dimulai dengan mempersiapkan bahan-bahan yang akan digunakan yaitu terak aluminium dan terak besi dengan ukuran mesh 12 dan mesh 40, resin epoxy dan hardener, serta serat fiberglass. Setelah itu mencampur bahan-bahan pembuat batu gerinda sesuai komposisi yang ditentukan. Selanjutnya dikompaksi dengan mesin press dengan tekanan 374,9 N/cm2 selama 1 jam. Kemudian setelah dikompaksi proses selanjutnya di sintering dengan suhu 140 o selama 1 jam. Pengujian spesimen yang dilakukan adalah pengujian keausan dengan standard ASTM D3702, dan uji impak dengan standard ASTM E23. Hasil penelitian menunjukan bahwa nilai keausan dan nilai impak dari batu gerinda spesimen sendiri dengan menggunakan terak besi lebih baik dibandingkan dengan batu gerinda spesimen sendiri yang menggunakan terak aluminium sebagai butiran asahnya. Sementara batu gerinda pabrikan merk Lippro memiliki tingkat keausan dan nilai impak yang lebih baik dibandingkan dengan batu gerinda spesimen hasil rancangan sendiri.
Kata kunci : batu gerinda, terak aluminium, terak besi
A. PENDAHULUAN 1. LATAR BELAKANG Gerinda merupakan sebuah alat yang digunakan untuk proses pemotongan benda kerja secara abrasive melalui gesekan antara material abrasive dengan benda kerja. Gerinda merupakan alat yang berfungsi menggerinda benda kerja. Menggerinda bertujuan untuk memotong benda kerja sesuai ukuran dan proses penggerindaan ini juga untuk proses finishing (memperhalus dan membuat ukuran yang akurat pada permukaan benda kerja). Menggerinda dapat pula bertujuan untuk mengasah benda kerja seperti pisau dan pahat (Amstead, 1992). Evaluasi tentang metode pengujian batu gerinda pada benda kerja marmer dengan bahan silicon carbide (SiC) dan diamond sebagai serbuk abrasif atau batu asahnya . Hal ini dilakukan untuk mengetahui ukuran kekasaran permukaan benda kerja yang digerinda dan besarnya pemakanan (Gorgulu dan Ceylanoglu, 2008). Sebuah metode baru untuk menggembangkan roda gerinda, yaitu dengan menggunakan sinar ultraviolet untuk mengeringkan resin yang telah dicampurkan dengan butiran asah. Hal ini diharapkan supaya butiran asah dapat bercampur secara merata dengan resin dan juga dimungkinkan untuk memproduksi roda gerinda dengan bentuk yang komplek (Tanaka dan Isono, 2001). Dalam penelitian menggunakan gerinda rancangan sendiri yang bertujuan untuk mengetahui laju keausan batu gerinda dari penggunaan silicon carbide sebagai serbuk abrasifnya dengan variasi ukuran mesh 10, 12, dan 14 dicampur dengan daur ulang gerinda bekas mesh 40 sebagai pengisinya (Susanto, 2009). Dengan adanya problem yang terjadi, maka penulis akan membuat batu gerinda dengan menggunakan terak aluminium dan besi sebagai batu asahnya untuk mengetahui pengaruhnya terhadap keausan dan pengujian impak pada batu gerinda. 2. TUJUAN PENELITIAN Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka penelitian ini bertujuan untuk : 1. Mengetahui laju keausan gerinda pabrikan merk lippro dan gerinda spesimen sendiri dengan standard pengujian ASTM D3702.
2. Mengetahui kekuatan impak batu gerinda spesimen sendiri dan batu gerinda pabrikan merk lippro dengan standar pengujian ASTM E23. B. KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 1. KAJIAN PUSTAKA Gorgulu dan Ceylanoglu (2008) menyatakan sebuah metode tentang pengujian gerinda pada marmer dengan silicon carbide (SiC) dan diamond sebagai serbuk abrasifnya. Hal ini untuk mengetahui kekasaran permukaan benda yang digerinda dan pemakanannya. Langkah eksperimen dimulai dari menyiapkan alat dan bahan yang terdiri dari batu gerinda yang batu asahnya dari SiC dan diamond, dua mesin pemutar gerinda, dan marmer. Kemudian gerinda dipasang pada dua mesin pemutar dan diberi tekanan 1 bar dengan sudut kemiringan gerinda 60 o. Gerinda digesekkan ke marmer dengan putaran 420 rpm dan panjang lintasan 45 cm. Dari hasil eksperimen diketahui bahwa gerinda dengan batu asah SiC menghasilkan permukaan yang lebih halus dibandingkan dengan diamond, akan tetapi pemakannya pada gerinda diamond lebih besar dibandingkan pada batu gerinda yg terbuat dari SiC. Tanaka dan Isono (2001) menyampaikan sebuah metode untuk mengembangkan roda gerinda dengan sinar ultraviolet untuk pengeringan campuran antara resin dan butiran asah. Metode ini menggunakan resin Aronix M series dan hardener Irgacure 651. Langkah eksperimen ini dengan mencampur butiran asah dengan resin di dalam kotak bersih kemudian diaduk. Campuran selanjutnya dituangkan dalam cetakan silinder kecil yang ditutupi dengan plat kaca. Sinar ultraviolet diarahkan ke campuran melalui lubang berdiameter 3 mm dengan jarak 450 mm dari cetakan. Karakteristik pengeringan diketahui berdasarkan tebal dan lebar resin pada plat kaca. Berdasarkan hasil analisa diketahui bahwa pengeringan campuran antara resin dan butiran asah untuk membuat gerinda dengan sinar ultraviolet membutuhkan waktu hanya 5-10 detik. Susanto (2009) menyampaikan tentang pembuatan batu gerinda dengan batu koril dari silicon carbide dengan ukuran mesh 10, 12, dan 14 dicampur dengan daur ulang gerinda bekas mesh 40. Eksperimen ini menggunakan metode metalurgi serbuk dimana campuran bahan perekat dan batu koril yang dicetak diberi
penekanan sejuk sebesar 100 kN dengan mesin penekan hidrolik serta temperatur sintering awal 70o C selama 3 jam dan dilanjutkan pada suhu 250o C selama 24 jam. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa semakin kecil ukuran mesh maka keausan gerinda semakin kecil. Pada ukuran mesh 14 didapat nilai keausan rata-rata paling rendah yaitu 1,066 gr/menit sedangkan nilai keausan rata-ratanya yang paling tinggi terdapat pada batu gerinda dengan mesh 10 yaitu 2,53 gr/menit. 2. LANDASAN TEORI a. Gerinda Gerinda merupakan sebuah alat yang digunakan untuk proses penghilangan material dengan pengikisan (material removal). Proses ini terjadi diakibatkan oleh terkikisnya material oleh butiran asah yang berbentuk iregular yang ujungnya tajam dan berfungsi sebagai bagian yang akan mengikis material. Prinsip kerja mesin gerinda adalah batu gerinda berputar bersentuhan dengan benda kerja sehingga terjadi pengikisan, penajaman, pengasahan, atau pemotongan. Pada pemutaran roda gerinda dengan kecepatan tinggi dan diberi gaya penekanan yang akan membuat batu gerinda mempunyai kemampuan yang kuat untuk mengikis material (Marinescu, 2004). b. Komposit Kata komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan. Composite ini berasal dari kata kerja to composite yang berarti menyusun atau menggabung. Jadi definisi komposit dalam lingkup ilmu material adalah gabungan dua buah material atau lebih yang digabung pada skala makroskopis untuk membentuk material baru yang lebih bermanfaat, ini berbeda dengan alloy (paduan) yang digabung secara mikroskopis. Pada material komposit sifat unsur pendukungnya masih terlihat dengan jelas, sedangkan pada alloy (paduan) sudah tidak kelihatan lagi unsur-unsur pendukungnya (Gibson, R.F, 1994).
c. Metalurgi Serbuk Metalurgi serbuk adalah suatu kegiatan yang mencakup pembuatan benda komersil dari serbuk logam melalui penekanan. Proses ini dapat disertai pemanasan akan tetapi suhu harus berada di bawah titik lebur serbuk. Pemanasan salama proses penekanan atau sesudah penekanan yang dikenal dengan istilah sintering menghasilkan pengikatan partikel halus. Dengan demikian kekuatan dan sifat-sifat fisis lainnya meningkat. Produk dari metalurgi serbuk dapat terdiri dari produk campuran serbuk berbagai logam atau terdiri dari campuran bahan bukan logam untuk meningkatkan ikatan partikel benda jadi secara keseluruhan (Amstead, 1992). d. Proses Kompaksi Proses kompaksi adalah proses pemadatan serbuk sehingga serbuk akan saling melekat dan rongga udara antar partikel akan terdorong keluar. Semakin besar tekanan kompaksi, jumlah udara (porositas) diantara partikel akan semakin sedikit, namun porositas tidak mungkin mencapai nilai nol. Hasil kompaksi biasanya disebut Green Body (German, 1984). Proses ini membutuhkan alat mekanik berupa alat press untuk memadatkan serbuk logam maupun non logam sesuai dengan bentuk dies atau cetakan, sehingga didapat hasil akhir sesuai dengan yang diinginkan. e. Sintering Sintering adalah pengikatan bersama antar partikel pada temperatur tinggi. Pada proses sintering benda padat terjadi karena terbentuk ikatan-ikatan. Panas menyebabkan bersatunya partikel dan efektivitas reaksi tegangan permukaan meningkat. Dengan perkataan lain, proses sintering menyebabkan bersatunya partikel sedemikian rupa sehingga kepadatan bertambah. Saat sintering spesimen akan menyusut yang akan menaikan densitas, namun untuk mendapatkan hasil yang baik perlu mengatur suhu dan waktu sintering sehingga setiap tahap yang ada dalam sintering dapat dilalui dengan sempurna (Amstead, 1992). f. Pengujian Keausan Aus dapat didefinisikan sebagai terlepasnya suatu material dari permukaan padat akibat interaksi mekanis. Keausan terjadi bila permukaan dari dua komponen saling bersinggungan dan
bergerak satu terhadap yang lain (Yuwono, 2009). Pengujian keausan dilakukan untuk mengetahui laju keausan dari spesimen. Keausan terjadi apabila dua buah benda saling bergesekan dan saling menekan. Tekanan merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi tingkat keausan. Semakin besar tekanan pada permukaan kontak benda, maka material akan cepat aus. Pengukuran nilai kekerasan suatu material diberikan dengan rumus : ∆m = w0- w1 (gram) Laju Keausan =
(gram/menit)
Dimana : T = Lama pengujian keausan (60 menit) w0 = Berat awal spesimen sebelum diuji (gram) w1 = Berat sesudah pengujian (gram) ∆m = Keausan/ selisih berat (gram)
g. Pengujian Impak Pengujian impak bertujuan untuk mengukur berapa energi yang dapat diserap suatu material sampai material tersebut patah. Pengujian impak merupakan respon terhadap beban kejut atau beban tiba-tiba. Dari pengujian ini dapat diketahui sifat ketangguhan suatu material baik dalam wujud liat/ ulet, maupun getas. Dengan catatan bahwa apabila nilai atau harga impak semakin tinggi maka material tersebut memiliki keuletan yang tinggi (Wuryanto, 2010). Harga impak suatu material dengan metode charpy dapat diperoleh dari persamaan: I= Dimana: I = Nilai impak (joule/mm2) K = Energi impak yang terserap (joule) A = Luas penampang (mm2)
C. METODOLOGI PENELITIAN Kegiatan penelitian ini dilaksanakan sesuai dengan diagram alir pada gambar di bawah ini.
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
D. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 1. Hasil Pengujian Keausan Laju Keausan Rata-Rata (gram/menit)
0,03
0,0274 Gerinda Pabrikan Merk Lippro
0,025 0,02 0,015
0,0119
Gerinda Buatan Sendiri Dengan Terak Aluminium
0,01 0,005
0,0031
Gerinda Buatan Sendiri Dengan Terak Besi
0
Gambar 2. Histogram perbandingan hasil pengujian keuasan. Berdasarkan gambar 2 didapat nilai keausan rata-rata gerinda sebesar 0,0031 gr/menit pada gerinda pabrikan Lippro, untuk gerinda dengan rancangan sendiri yang menggunakan terak besi sebagai butiran asah didapat nilai keausan rata-rata sebesar 0,0119 gr/menit. Sedangkan pada gerinda dengan menggunakan terak aluminium sebagai butiran asah memiliki nilai keausan yang lebih tinggi dibandingkan dengan gerinda pabrikan Lippro maupun gerinda dengan menggunakan terak besi sebagai butiran asahnya, yaitu mencapai 0,0274 gr/menit.
Hasil foto makro dari semua jenis batu gerinda setelah pengujian keausan:
Resin Batu Asah
Gambar 3. Batu gerinda pabrikan merk Lippro setelah pengujian keausan sebelum dan sesudah foto makro
Resin
Batu Asah
Gambar 4. Batu gerinda dengan terak aluminium sebagai batu asahnya setelah pengujian keausan sebelum dan sesudah foto makro
Resin Batu Asah Gambar 5. Batu gerinda dengan terak besi sebagai batu asahnya setelah pengujian keausan sebelum dan sesudah foto makro
2. Hasil Pengujian Impak
Nilai Impak Rata-Rata (joule/mm2)
0,04 0,035
0,0342
Gerinda Pabrikan Merk Lippro
0,03 0,025 Gerinda Buatan Sendiri Dengan Terak Alumunium
0,02 0,015 0,01 0,005
0,01112
0,0125 Gerinda Buatan Sendiri Dengan Terak Besi
0
Gambar 6. Histogram perbandingan hasil pengujian impak. Berdasarkan pada gambar 6 dapat dilihat bahwa nilai impak rata-rata dari batu gerinda pabrikan Lippro memiliki nilai yang paling tinggi yaitu sebesar 0.0342 joule/mm2. Sedangkan batu gerinda hasil rancangan sendiri dengan menggunakan terak besi memiliki nilai yang lebih rendah yaitu 0.0125 joule/mm2 dibandingkan dengan batu gerinda pabrikan. Namun jika dibandingkan dua batu gerinda sebelumnya, batu gerinda hasil rancangan sendiri dengan menggunakan terak alumunium yang memiliki nilai impak rata-rata yang paling rendah karena nilai impaknya hanya 0.01112 joule/mm2.
Berikut hasil foto makro dari semua jenis batu gerinda setelah pengujian impak:
Batu Asah Resin Gambar 7. Spesimen batu gerinda pabrikan merk Liprro setelah pengujian impak sebelum dan sesudah foto makro
Resin Batu Asah Gambar 8. Spesimen batu gerinda dengan terak alumunium sebagai batu asahnya setelah pengujian impak sebelum dan sesudah foto makro
Resin Batu Asah
Gambar 9. Spesimen batu gerinda dengan terak besi sebagai batu asahnya setelah pengujian impak sebelum dan sesudah foto makro
E. PENUTUP KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka hasil yang diperoleh dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Batu gerinda pabrikan dengan merk Lippro memiliki tingkat keausan yang lebih rendah dibandingkan dengan dua batu gerinda spesimen sendiri. Berdasarkan standard pengujian ASTM D3702, batu gerinda pabrikan memiliki nilai laju keausan rata-rata sebesar 0.0031 gr/mnt. Sedangkan pada batu gerinda spesimen sendiri baik yang menggunakan terak aluminium ataupun terak besi sebagai butiran asahnya memiliki nilai laju keausan rata-rata yang lebih tinggi dibandingkan dengan batu gerinda Lippro, yaitu sebesar 0.0274 gr/menit pada batugerinda berbahan terak alumunium dan 0.0119 gr/menit pada batu gerinda berbahan terak besi. 2. Dalam pengujian impak dengan standard ASTM E23, batu gerinda merk Lippro memiliki nilai impak yang paling baik atau tinggi yaitu dengan nilai rata-rata 0.0342 joule/mm2. Berikutnya diikuti oleh batu gerinda rancangan sendiri yang menggunakan butiran asahnya dari terak besi dengan nilai impak rata-rata 0,0125 joule/mm2, kemudian batu gerinda dengan menggunakan terak alumunium sebagai butiran asahnya memiliki kekuatan impak yang paling rendah yaitu nilai rata-ratanya hanya sebesar 0.01112 joule/mm2. SARAN Saran-saran dalam melakukan penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Pelajari referensi, jurnal atau pedoman dalam pembuatan batu gerinda dan standart-standart pengujian batu gerinda sehingga akan didapatkan hasil yang baik dan kualitas batu gerinda yang tidak terlampau jauh dengan batu gerinda pabrikan. 2. Pastikan alat-alat yang akan digunakan dalam kondisi baik dan sudah terkalibrasi supaya hasil yang diperoleh lebih maksimal dan akurat sesuai dengan yang diinginkan. 3. Pemilihan bahan perekat untuk pembuatan batu gerinda sangat berpengaruh terhadap hasil pengujian, sehingga diharapkan untuk menggunakan perekat dengan kualitas yang baik. 4. Ketika proses pencampuran bahan diharapkan semua bahan tercampur dengan rata, karena hal tersebut dapat mempengaruhi hasil akhir dari batu gerinda.
5. Selalu perhatikan keselamatan dan keamanan kerja selama melakukan penelitian, karena pada saat penelitian banyak menggunakan alat-alat yang memungkinkan terjadinya kecelakaan kerja.
DAFTAR PUSTAKA
Achir.,Harun., 1992, Petunjuk Teknik Menggerinda, PT. Dharma Karsa Utama, Jakarta. Amstead, B.H., Oswald, P.F., Begeman, M.L., DjaprieSriati 1995, Teknologi Mekanik, Jilid 1, Erlangga. German, R.M., 1984, Powder Metallurgy Science, 2nd edition, Metal Powder Industries Federation, USA. Gibson, R.,F., 1994, Principle of Composite Material Mechanics, McGraw-Hill International Book Company, United States of America. Gorgulu, K., Ceylanoglu, A., 2008, Evaluation of Continuous Grinding Test on Some Marble and Limestone Units With Silicon Carbide and Diamond Type Abrasives, Journal of Materials Processing Technology,204, hal 264-268. https://danidwikw.files.wordpress.com/2010/12/izodcharpy.jpg http://en.m.Wikipedia.org/wiki/Zinc okside/2013 http://materialteknik2013.weebly.com/uploads/2/4/0/7/24071633/9678677_ orig.png http://www.batan.go.id/ptlr/08id/u1/jurnal/13no02/39-44.pdf http://www.gorillaglue.com Klocke, Fritz., 2009, Manufacturing Processes 2, Springer, Germany. Marinescu, I.D.,Hitchiner, M., Uhlmann, E., Rowe. W.B., Inasaki. I., 2004, Hand Book of Machining With Grinding Wheels, Toledo, United States of America. Susanto, A.J., 2009, Studi Pengaruh Ukuran Batu Koril Terhadap Performa Batu Gerinda Untuk Industri Tahu, TugasAkhir S-1, Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.
Tanaka, T., Isono, Y., 2001, New Development of A Grinding Wheel With Resin Cured by Ultraviolet Light, Journal of Materials Processing Technology, 113, hal 385-391. Widarto., 2008, Teknik Permesinan, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. Wuryanto, Agus., 2010, Buku Laporan Praktikum Metalurgi (Logam), Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta. Yuwono, A.H., 2009, Buku Panduan Praktikum Karakterisasi Material 1 Pengujian Merusak (Destructive Testing), DepartemenMetalurgi Dan Material FakultasTeknik Universitas Indonesia, Jakarta.
