PENGUKURAN KEKASARAN PERMUKAAN TUTUP KELONGSONG DARI ZIRKALOI MENGGUNAKAN ALAT ROUGHNESS TESTER SURTRONIC-25

PENGUKURAN KEKASARAN PERMUKAAN TUTUP KELONGSONG DARI ZIRKALOI MENGGUNAKAN ALAT ROUGHNESS TESTER SURTRONIC-25 Pranjono, Djoko Kisworo, Banawa Sri Galuh, Iwan Setiawan. Bidang Bahan Bakar Nuklir Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir, Batan ABSTRAK Telah Dilakukan Pengukuran Kekasaran Permukaan Tutup Ujung Kelongsong (tutup atas dan tutup bawah) dari Zirkaloi Menggunakan Alat Roughness Tester Type Surtronic-25. Pengukuran dilakukan pada kedua ujungnya di empat titik pengukuran dengan putaran sekitar 90 o, pada setiap titik pengukuran masing-masing dilakukan dengan 5 kali pengulangan. Tujuan dari pengukuran ini adalah untuk mengetahui nilai kekasaran permukaan yang dapat dipakai sebagai evaluasi operator mesin bubut terhadap hasil akhir pembuatan komponen. Sebelum dilakukan pengukuran dilakukan pengujian sampel standar sebagai referensi untuk mengetahui akurasi dan presisi alat. Dari hasil pengukuran pada tutup bawah hasil pengukuran di empat titik hasil yang terkecil adalah 0,996 m Sd 0,017; sehingga untuk tutup ujung bawah belum memenuhi nilai kekasaran permukaan. Pada pengukuran tutup atas diperoleh nilai terbesar adalah 0,688 m dengan Sd 0,011 dari hasil pengukuran terhadap sampel atas telah memenuhi persyaratan kekasaran permukaan yang dipersyaratkan yaitu dibawah 0,80 m. Faktor belum memenuhinya nilai kekasaran ini dapat dipengaruhi oleh operator namun juga dapat dipengaruhi oleh faktor mesinnya. Kata kunci : Kekasaran permukaan, zirkaloi, Surtronic 25, Surface Roughness. Zirkaloi

PENDAHULUAN

sering

dipakai

dalam

Pada proses pemotongan logam,

rekator baik dalam bentuk kelongsong

kualitas produk merupakan hal utama yang

maupun dalam bentuk komponen lain.

perlu di perhatikan. Kualitas produk

Pemakaian tersebut didasarkan atas sifat-

diperoleh

sifat yang dimiliki zirkaloi baik sifat fisik,

apabila

produk

yang

direncanakan telah sesuai dengan standard

kimia maupun neutronika.

bentuk yang diinginkan. Salah satu elemen

zirkaloi dalam reaktor adalah dalam bentuk

penting didalam menentukan kwalitas

kelongsong bahan bakar nuklir. Adapun

produk

kehalusan

dalam bentuk komponen lain digunakan

permukaan benda kerja yang dihasilkan.

untuk tutup kelongsong bahan bakar

Kehalusan permukaan benda kerja dapat

nuklir.

ditentukan

tersebut

dengan

adalah

mengukur

nilai

Pemakaian

Komponen yang diperlukan untuk

kekasaran permukaan yang dihasilkan

rakitan elemen bakar meliputi kelongsong yang siap dirakit, tutup ujung dan plat 26

ISSN 1978-9858

Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2013 PTBN-BATAN, Serpong 25 September 2013

ujung. Kelongsong yang siap dirakit

kekasaran permukaan

didapat dari impor sedangkan tutup ujung

pada manual operasi

dibuat

Bakar

Tester tipe Surtronic 25 yang dapat

Eksperimental (IEBE). Oleh karena itu

tertelusur pada ISO dengan metode kontak.

di

Instalasi

Elemen

adalah

mengacu

alat Roughness

secara keseluruhan fabrikasi komponen ini akan meliputi pembuatan bantalan dan TEORI

penjarak, pembuatan tutup kelongsong (end cap), pembuatan plat ujung (end

PENGUKURAN KEKASARAN

plate) dan penyiapan kelongsong.

PERMUKAAN tutup

Salah satu karakteristik geometris

dengan

yang ideal dari suatu komponen adalah

menggunakan mesin bubut. Untuk dapat

permukaan yang halus. Dalam prakteknya

digunakan

memang

Di

IEBE

kelongsong

pembuatan dilakukan

sebagai

bahan

kelongsong

tidak

mungkin

untuk

elemen bakar nuklir maka harus memenuhi

mendapatkan suatu komponen dengan

persyaratan tertentu baik ditinjau dari sifat

permukaan yang betul betul halus. Hal ini

fisis maupun sifat kimianya. Untuk dapat

disebabkan oleh beberapa faktor, misalnya

memenuhi salah satu persyaratan tersebut

faktor manusia (operator) dan faktor-faktor

adalah

kekasaran

dari mesin-mesin yang digunakan untuk

dengan spesifikasi mengacu

membuatnya. Tingkat kehalusan suatu

terpenuhinya

permukaan, pada

persyaratan

nilai

nilai

permukaan

kekasaran

memegang

peranan

yang

tidak

sangat penting dalam perencanaan suatu

melebihi dari 0,80 m. Kualitas kekasaran

komponen khususnya yang menyangkut

permukaan

masalah gesekan pelumasan, keausan,

permukaan

kelongsong

tutup

yaitu

kelongsong

ditentukan dalam

sangat

tahanan

proses pembubutan.

terhadap

kelelahan

dan

pembubutan

sebagainya. Dalam hal ini alat yang

tersebut diperlukan Pengukuran kekasaran

digunakan untuk pengukuran kekasaran

permukaan.

permukaan

Untuk

mengetahui

Pengukuran

ini

mengetahui

besarnya

permukaan

tutup

hasil

bertujuan nilai

Roughness

Tester

Surtronic-25. Metode pengukuran dengan

untuk

menggunakan sistem kontak (seperti yang

kekasaran

kelongsong

adalah

terlihat

yang

pada

permukaan

merupakan salah satu penunjang kegiatan

ini

gambar

1.

merupakan

Alat

ukur

alat

ukur

elektronik dan bekerja atas dasar prinsip

penelitian dan pengembangan bahan bakar

modulasi (modulating principle)

nuklir. Cara untuk melakukan Pengukuran

yang

dilengkapi dengan stylus. Juga terdapat 27

Pengukuran Kekasaran Permukaan Tutup Kelongsong Dari Zirkaloi Menggunakan Alat Roughness Tester Surtronic-25 (Pranjono, Djoko Kisworo, Banawa Sri Galuh, Iwan Setiawan.)

ISSN 1978-9858

skid yang membantu mengatur kontaknya

bagian skala ukurnya (meter) yang dapat

ujung stylus dengan muka ukur. Untuk

dibaca secara langsung.

mengetahui ketidak teraturan permukaan dalam bentuk angka bisa dilihat pada

Stylus

Tampilan

Penyanyangga Traverse Unit

Gambar 1. Alat Roughness Tester Type Surtronic 25 PERMUKAAN

dan

Menurut permukaan

istilah

adalah

suatu

(waviness).

keteknikan, batas

permukaan

yang

bergelombang

Permukaan

yang

kasar

berbentuk gelombang pendek yang tidak

yang dengan

teratur dan terjadi karena getaran pisau

sekitarnya. Dalam prakteknya, bahan yang

(pahat) potong atau proporsi yang kurang

digunakan untuk benda kebanyakan dari

tepat dari pemakanan (feed) pisau potong

memisahkan

benda

padat

dalam

logam.

proses

pembuatannya.

Setiap

permukaan komponen dari suatu benda Kadang-kadang ada pula istilah lain

mempunyai

yang berkaitan dengan permukaan yaitu

dari

istilah bentuk. Profil atau bentuk yang dengan

istilah

kekasaran

produksinya.

(roughness)

maupun

yang ditunjukkan pada gambar 2.

Dengan melihat profil ini maka permukaan

proses

membentuk gelombang (waviness) seperti

suatu penampang permukaan.

suatu

hasil

bentuknya halus, dapat juga dalam bentuk

pemotongan secara normal atau serong dari

dari

yang

Karakteristik permukaan tersebut ada yang

permukaan

mempunyai arti tersendiri yaitu garis hasil

bentuk

bentuk

bervariasi menurut strukturnya maupun

profil. Istilah profil sering disebut dengan

dikaitkan

beberapa

Bentuk-bentuk

pada

gelombang

dasarnya dapat dibedakan menjadi dua

pada

kekasaran permukaan

ditunjukkan pada gambar berikut

yaitu permukaan yang kasar (roughness)

28

dan dapat

ISSN 1978-9858


Gambar 2. Bentuk Kekasaran dan Penggelombangan Pada Permukaan Roughness/kekasaran idefinisikan sebagai

B. Peralatan.

ketidakhalusan bentuk yang menyertai

Alat yang digunakan dalam Pengukuran

proses produksi yang disebabkan oleh pengerjaan

mesin,

penggelombangan tekstur

dimana

menumpuk.

adalah

adalah Roughness Tester Type Surtronic-

sedangkan

25 buatan Taylor Hobson dan Thermal

komponen

kekasaran

Printer.

saling

Sistem kerja alat ini dengan

menggunakan

Hal ini disebabkan oleh

stylus.Stylus

merupakan

peraba dari alat ukur kekasaran permukaan

faktor-faktor seperti penyimpangan mesin,

yang bentuknya konis atau piramida.

getaran, berbagai penyebab regangan pada

Bagian ujung dari stylus ini ada yang

bahan dan pengaruh-pengaruh lainnya.

berbentuk

rata

dan

ada

pula

yang

Nilai kekasaran dinyatakan dalam

berbentuk radius. Untuk ujung stylus yang

Roughness Average (Ra). Ra didefinisikan

berbentuk radius, jari-jari keradiusannya

sebagai

dan

biasanya sekitar 2 m. Bila stylus bergeser

penyimpangan mutlak profil kekasaran

maka setiap perubahan yang dialami oleh

dari garis tengah rata-rata

stylus karena permukaan yang tidak halus

METODOLOGI

akan nampak pada kertas grafik dari

rata-rata

aritmatika

peralatan ukurnya karena perubahan ini A. Bahan.

terekam

secara

otomatis.

Hasil

nilai

Bahan yang digunakan adalah tutup

kekasaran permukaan juga akan tertampil

kelongsong atas dan bawah hasil proses

pada tampilan layar yang ada pada alat.

pembubutan bahan Zirkaloi pejal, sampel

Dengan adanya bagian pembesar pada

standar 1,0 µm, pick up, pick-up holder,

peralatan ukurnya (amplifier) kekasaran

pick up cable, printer cable, clamp, pick-

permukaan yang tidak jelas dilihat dengan

up support.

mata akan nampak lebih jelas tergambar 29


pada kertas di bagian rekorder (perekam)

2. Pengukuran Kekasaran Permukaan

jalannya stylus. Pada bagian daerah stylus

Tempatkan sampel standar dengan

biasanya dilengkapi dengan skid atau

nilai Ra

datum attachment. Fungsi skid ini pada

m pada

sampai

dudukan

stylus

dapat

Setelah posisi stylus pada posisi tegak

ukur. Bentuk skid ini ada yang berbentuk

lurus dengan bidang datar dari sampel

kurve dan ada pula yang rata. Jadi,

standar dilanjutkan dengan mengukur nilai

perlengkapan secara umum dari peralatan

kekasaran,

ukur kekasaran permukaan dengan stylus berdasarkan

1,0

menyentuh permukaan sampel standar.

menyentuhnya stylus terhadap permukaan

bekerjanya

=

/penyangga

dasarnya adalah penahan dan pengatur

yang

ISSN 1978-9858

hasil

pengukuran

akan

ditampilkan pada tampilan yang ada pada

prinsip

traverse

kelistriksan adalah peraba (stylus), skid,

unit.

Pengukuran

dilakukan

dengan pengulangan 5 kali, pada tiga

amplifier, perekam (recorder) dan bagian

tempat dua di pinggir dan satu tengah.

pencatat semua profil kekasaran yang Setelah pengukuran standar selesai

direkam.

maka selanjutnya melakukan pengukuran terhadap tutup kelongsong. Pengukuran C. Cara Kerja

dilakukan di 4 (empat) titik pengukuran

1. Penyiapan Bahan

pada kedua ujungnya dimana titik awal dianggap sebagai posisi 0o selanjutnya

Pada penyiapan bahan langkah

diputar pada posisi 90o, 180o, 270o.

yang dilakukan adalah mengamati secara

Pengukuran

visual permukaan yang akan diukur nilai

dilakukan

dengan

cara

pengulangan 5 kali pada masing-masing

kekasarannya, kemudian sampel yang akan

titik pengukuran.

diukur dibersihkan dari debu dan lemak yang menempel. Hal lain yang perlu mendapat perhatian sebelum melakukan

HASIL DAN PEMBAHASAN

pengukuran adalah tempat terbebas dari

Untuk mengetahui akurasi dan presisi

getaran. Setelah itu memberi tanda pada

alat maka sebelum dilakukan pengukuran

daerah yang akan diukur kekasarannya.

sampel

dilakukan

terlebih

dahulu

pengukuran standar kekasaran permukaan dengan nilai Ra = 1,0 µm.

30

ISSN 1978-9858


Hasil Pengukuran nilai kekasaran

dapat dilihat pada tabel 1.

permukaan sampel satandar secara rinci Tabel 1. Hasil Pengukuran Sampel Standar 1,0 µm Pinggir Kiri µm 0,99 1,00 1,01 0,99 1,01

No

1

Keterangan

Tengah

Rerata = 1,00 Sd = 0,010 Range = 0,02

Keterangan

1,00 1,00 1,01 0,99 1,01

Rerata = 1,002 Sd = 0,008 Range = 0,02

Pinggir Kanan, µm 1,01 1,01 0,99 0,99 1,01

Keterangan Rerata = 1,002 Sd = 0,011 Range = 0,02

Tabel 2 Hasil Rerata Pengukuran Kekasaran Permukaan Tutup Kelongsong.

No

Tutup

1

Bawah, Bag ian 1 Bawah Bagian 2 Atas Bagian 1 Atas Bagian 2

2 3 4

1,308

Std Dev 0,011

Posisi Pengukuran Std Std 90 180o Dev Dev 1,712 0,011 1,100 0,016

1,792

Std Dev 0,011

1,192

0,018

1,188

0,018

0,996

0,017

1,240

0,000

0,620

0,000

0,436

0,009

0,432

0,011

0,400

0,000

0,472

0,018

0,688

0,011

0,512

0,018

0,672

0,011

0

o

o

Dari Tabel 1 diketahui hasil rerata

270o

terdapat pada lampiran Tabel 3 yang nilai

pengukuran sampel standar 1,00 µm adalah

reratanya dirangkum dalam Tabel 2

di kisaran 1,00 µm dengan standar deviasi

Pembahasan mengacu pada nilai

terkecil 0,008 dan terbesar 0,011 range

kekasaran permukaan kelongsong yang

data 0,02 µm dengan demikian dapat

memenuhi spesifikasi yaitu nilai kekasaran

dikatakan alat

mempunyai akurasi yang

permukaan tidak melebihi 0,80 m. Dari

sangat baik.

Tabel 2 terlihat bahwa hasil kekasaran

Demikian juga pada Tabel 1 terlihat tidak

permukaan untuk tutup kelongsong bawah

ada hasil pengukuran dengan harga yang

dari kedua bagian atau pada delapan titik

ekstrim yang jauh dari nilai 1,0 µm

pengukuran baik pada bagian 1 dan bagian

pengukuran masih terpusat di kisaran nilai

2 berada hasil terendah pada posisi

1,00 µm sehingga alat dikatakan berada

pengukuran 180o. Pada pengukuran tutup

pada presisi yang baik.

bawah pada bagian 1 dan bagian 2 dari

Hasil pengukuran kekasaran permukaan

masing-masing keempat titik pengukuran

tutup kelongsong zirkaloi secara rinci

hasil pengukuran terkecil adalah 0,996 m 31


dengan demikian nilai kekasarannya belum

ISSN 1978-9858

KESIMPULAN

memenuhi nilai kekasaran permukaan yang

Dari hasil pengukuran kekasaran

diijinkan. Hal ini dapat dipengaruhi oleh

permukaan

faktor operator, faktor operator antara lain

kelongsong diperoleh hasil pengukuran

dalam menentukan pahat yang sesuai

tutup ujung bawah pengukuran terkecil

dengan

benda

yang

akan

dibubut,

keterampilan

pembubutan dan

tutup

ujung

adalah 0,996 m, tutup ujung atas nilai

dismaping itu juga dalam menentukan parameter

terhadap

kekasaran terbesar adalah 0,688 m.

dibutuhkan

pengetahuan

Ditinjau

dari

permukaan,

operator. Adapun dari faktor mesin dapat

dari

tutup

aspek

kekasaran

kelongsong zirkaloi

untuk bagian bawah belum memenuhi

dipengaruhi kecepatan gerak makan, jenis pahat, sudut pahat. Disamping itu dapat

persyaratan

spesifikasi

juga dipengaruhi pemasangan pahat yang

sedangkan

untuk

kurang benar. Pemasangan pahat bubut yang

memenuhi kekasaran

sesumbu dengan benda kerja jika letak pahat diatas

yang

tutup

atas

persyaratan yang

diijinkan telah

spesifikasi

diijinkan

sebagai

komponen bahan bakar nuklir yaitu dengan

sumbu akan menyebabkannya melentur, sisi

batasan

pada benda kerja. Demikian juga jika letak pahat

Ketidaksamaan kekasaran permukaan hasil

dibawah sumbu, maka sudut tatalnya akan

pembubutan dapat dipengaruhi oleh faktor

berkurang dan menyebabkan benda kerja akan

operatornya dan dapat juga oleh faktor

terangkat

mesin bubut pada saat pengerjaannya.

Pada

pengukuran

maksimum

0,80

m.

depan bagian bawah akan masuk lebih dalam

kekasaran

permukaan tutup atas pada bagian 1 dan

SARAN

bagian 2 nilai kekasaran terkecil adalah

Disarankan untuk melakukan penelitian

0,400 m sedangkan nilai kekasaran

lebih lanjut terhadap faktor-faktor yang dapat

terbesar adalah 0,688 m harga terbesar ini

mempengaruhi nilai kekasaran permukaan benda

masih dibawah nilai kekasaran permukan

hasil pembubutan, sehingga tingkat kekasaran

yang diijinkan.

permukaan dapat dibuat sekecil mungkin. Dengan demikian dapat diperoleh hasil pembuatan benda kerja dengan mesin bubut dapat memenuhi spesifikasi yang dinginkan.

32

ISSN 1978-9858


UCAPAN TERIMA KASIH : 1.

TANYA JAWAB Iis Haryati

Kepada Ibu Ety Mutiara yang telah

Pertanyaan :

memberikan arahan-arahan dalam

1. Apa akibat yang ditimbulkan kalau

pengukuran kekasaran permukaan

kekasarannya

tutup kelonngsong.

tinggi

tidak

masuk

spesifikasi? 2.

Bapak Antonio Gogo dan Bapak Eric Johneri

yang

telah

2. Apakah bahan yang diproduksi tetapi

memberi

reject masih bias diperbaiki/masih bias

masukan-masukan untuk perbaikan

dihaluskan lagi agar masuk spesifikasi

penulisan makalah ini.

dan bias digunakan. Jawab : 1. Jika kekasaran tidak masuk spesifkasi

DAFTAR PUSTAKA 1.

SASONGKO

HERU,

Pelaksanaan

dapat menyebabkan kegagalan fatique

Petunjuk

Kendali

dan dapat juga berpengaruh pada

Mutu

mechanical bonding.

Laboratosrium Fabrikasi Bahan Bakar

2. Pada dasarnya masih bisa diperbaiki,

Nuklir, EBE-PEBN-BATAN, 1988.

namun dalam hal ini tentunya akan 2.

ANONIM, Surtronic

Operating Instructions 25,

Rank

mengurangi dimensinya akibat proses

Precision

pembubutan,

Industries Spa, UK, 2006. 3.

4.

DAGNALL,

Exploring

ditinjau

Surface

dari

mengakibatkan

1980.

spesifikasi. B46.1-2009,

dari

nilai

kekasaran dapat terpenuhi namun jika

texture, Rank taylor Hobson, UK,

ASME

sehingga

dimensinya tidak

dapat

terpenuhinya

Edison S

Surface

Pertanyaan :

Roughness, Waviness and Lay, An

1. Tolong/Saran

American National Standard, Three

ditambahkan

dalam

pembahasan kenapa di posisi tertentu

Park Avenue, New York, 2009.

belum memenuhi persyaratan yang diinginkan. 2. Tolong dibahas faktor operator dan faktor mesin. Jawab : Saran diterima, terima kasih atas masukan-masukannya. 33


Ir. Farida Pertanyaan

ISSN 1978-9858

permukaannya hampir sama maka :

operator menyarankan banyaknya titik

1. Metode yang digunakan, apakah sudah memenuhi

standar

yang

yang akan diukur.

telah

digunakan untuk setiap bentuk sampel

Budi S

(bulat/lingkaran, persegi empat) dan

Pertanyaan

penggunaannya sama?

1. Saran : pengaruh yang terjadi pada

2. Kenapa hanya menggunakan 3 titik (kiri,

tengah,

kanan)

aplikasi kelongsong tersebut di reaktor

dalam

bila tutup kelongsong mempunyai

pengukuran?

permukaan kasar.

Jawab : 1. Metode

:

2. Sistim pengukuran

kekasaran

sampel

kerja

alat

belum

saat mengukur terlihat

dalam

permukaan mengacu pada Operating

penjelasan : mohon dijelaskan dan

Instructions Surtronic 25 tertelusur

ditambahkan.

pada ISO 3274-1996, ISO 4287-1997,

Jawab :

ISO 4288-1996, ISO 11 562 dan

1. Jika kekasaran tidak masuk spesiifkasi

ASME

B461.1.2009.

pengukuran

melingkar

Untuk

dapat menyebabkan kegagalan fatique

disarankan

dan dapat juga berpengaruh pada

menggunakan Rounders Tester. Untuk pengukuran

dengan

mechanical bonding.

menggunakan

2. Usulan

Roughness Tester diperuntukkan pada permukaan

yang

mendatar/rata

dengan

ditambahkan.

bentuknya minimal

kerataan kurang lebih 1 cm agar dapat diukur. 2. Untuk pengukuran ini sebetulnya tidak harus 3 titik (kiri, tengah, kanan) biasanya

tergantung

diterima

permintaan

konsumen bagian-bagian mana yang akan diukur, jadi bisa lebih dari yang 3 titik. Namun sebelum diukur dilihat terlebih dahulu seluruh permukaan secara visual apakah ada cacat-cacat di permukaan kalau secara keseluruhan 34

dan

telah

ISSN 1978-9858


LAMPIRAN Tabel 3 Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan Tutup Kelongsong Posisi Pengukuran No 1

Sampel Tutup Ujung Bawah, Bagian 1

2

Tutup Ujung Bawah, Bagian 2

3

Tutup Ujung Bagian 1

Atas,

4

Tutup Ujung Bagian 2

Atas,

0o (m)

90o (m)

180o (m)

270o (m)

1,30 1,32 1,32 1,30 1,30 1,22 1,18 1,18 1,18 1,20 0,62 0,62 0,62 0,62 0,62 0,46 0,46 0,50 0,46 0,48

1,70 1,72 1,70 1,72 1,72 1,20 1,20 1,16 1,20 1,18 0,44 0,44 0,42 0,44 0,44 0,70 0,70 0,68 0,68 0,68

1,10 1,10 1,08 1,12 1,12 1,02 1,00 0,98 0,98 1,00 0,42 0,42 0,44 0,44 0,44 0,50 0,50 0,50 0,52 0,54

1,80 1,80 1,80 1,78 1,78 1,24 1,24 1,24 1,24 1,24 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,66 0,66 0,68 0,68 0,68

Gambar 3. Tutup Bawah Kelongsong

35


Gambar 4 Tutup Atas Kelongsong

Gambar 5 Kelongsong Bahan Bakar Nuklir

36

ISSN 1978-9858

PENGUKURAN KEKASARAN PERMUKAAN TUTUP KELONGSONG DARI ZIRKALOI MENGGUNAKAN ALAT ROUGHNESS TESTER SURTRONIC-25

Recommend Documents