PENGARUH PENGARBONAN DENGAN MENGGUNAKAN MEDIA ARANG BATOK KELAPA TERHADAP KETAHANAN LELAH MATERIAL BAJA KARBON RENDAH PADA POROS DENGAN ALUR PASAK LURUS (SLIDING KEY WAYS)

BAB I

PENDAHULUAN

A.  Alasan Pemilihan Judul

Dalam dunia industri, khususnya di bidang konstruksi dan perancangan, tentunya membutuhkan bahan-bahan yang mampu memenuhi keinginan dari si pemakai atau mempunyai sifat-sifat yang lebih bagus dan lebih baik. Misalnya memiliki kekuatan tarik, kekerasan dan ketahanan lelah/fatik yang tinggi, sehingga produk yang terbuat dari logam tersebut awet dan tahan lama, tahan korosi, tahan aus, tahan puntiran dan sebagainya.

Sifat ketahanan lelah sangat diperlukan dalam komponen-komponen mesin disamping sifat keras, liat dan kuat. Kelelahan/fatik adalah kegagalan yang terjadi pada suatu material dalam keadaan dinamis. Kegagalan ini merupakan hal yang sangat membahayakan, karena terjadi tanpa adanya petunjuk awal. Pada umumnya besarnya pembebanan yang dibutuhkan agar terjadi kegagalan/kerusakan pada suatu komponen jauh lebih kecil dari tegangan statis yang diijinkan, oleh karena itu dalam perancangan suatu struktur dapat diketahui terlebih dahulu jenis pembebanan yang akan terjadi pada komponen tersebut.

Salah   satu   komponen   dari   mesin-mesin   perkakas   maupun   mesin otomotiv yang fital adalah roda gigi dan poros. Roda gigi tersebut harus bertumpu pada poros yang dituntut kekerasannya, keliatannya, dan ketahanan lelahnya.  Pemasangan  roda  gigi  pada  poros  biasanya  menggunakan  pasak lurus, sehingga baik pada roda gigi maupun batang poros terdapat alur untuk pasak tersebut. Untuk itu diperlukan batang poros yang dapat menahan beban dan menahan puntiran akibat adanya momen puntir.

Dalam dunia rancang bangun dan rekayasa, poros merupakan salah satu komponen yang mempunyai peranan terpenting dalam meneruskan daya dari setiap  permesinan.  Untuk  merencanakan  sebuah  poros  perlu  diperhatikan faktor kekuatan poros. Dalam siklus kerjanya poros mengalami pembebanan, baik beban puntir maupun beban lentur (beban kombinasi), disamping itu poros mendapat beban tarik dan beban tekan seperti yang dialami poros pada baling-baling maupun turbin. Karena itu sebuah poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban di atas (Sularso, 1987).

Geometri sebuah poros adalah suatu geometri yang tidak kontinyu, dimana geometri  ini muncul karena ketidaksengajaan  dalam proses permesinan ataupun pembuatan, seperti : rongga, goresan pada permukaan, pengerjaan kasar, perubahan diameter dan lain-lain. Sedangkan geometri yang mana kehadirannnya diperlukan karena adanya tuntutan perancangan suatu desain seperti : poros bertingkat, lubang saluran minyak pada poros ataupun alur pasak (keyways). Semua keadaan ini sangatlah berpotensi menimbulkan konsentrasi  tegangan pada tempat-tempat dimana  terjadi  perubahan penampang. Pada tempat ini, apabila terjadi pembebanan berulang akan menjadi  penyebab  kerusakan,  karena  daerah  tersebut  berpotensi  sebagai daerah yang menimbulkan retak awal (initial crack). Yudiono (2001), dalam penelitiannnya pada material baja poros K945 EMS45 menunjukan bahwa kehadiran alur pasak lurus memberi kecenderungan menurunnya sifat mekanis bahan, sedang pada level pembebanan 74,25% kekuatan luluh menunjukkan adanya kecenderungan yang sama.

Alur pasak merupakan jenis penyambungan yang umum dipakai pada poros. Penyambungan jenis ini lebih banyak memberikan kontribusi positif secara ekonomis maupun teknis bila dibandingkan dengan jenis lain, seperti pengelasan. Pembuatan alur pasak pada suatu poros mempertimbangkan beberapa faktor, diantaranya jenis bahan, jenis alur pasak, kedalaman dan ketajaman ujung alur pasak, serta jenis pembebanan.

Pada saat ini banyak dijumpai komponen-komponen mesin atau alat-alat bantu yang mengalami keausan dan kerusakan akibat pembebanan waktu yang relatif singkat. Kondisi tersebut disebabkan oleh kekerasan permukaan yang kurang baik, ketidak tahanan terhadap pembebanan dan puntiran ataupun sifat internal bahan itu sendiri yang kurang baik pula. Oleh karena itu, suatu tindakan yang berkaitan dengan peningkatan kualitas permukaan dan kekuatan terhadap komponen-komponen tertentu sangat penting untuk diteliti, sehingga pengerasan permukaan komponen tertentu dengan cara yang baik dan benar sangat penting diteliti pula. Dengan demikian unjuk kerja komponen- komponen tersebut dapat ditingkatkan sesuai dengan perencanaan walaupun komponen tersebut terbuat dari bahan yang murah namun memenuhi persyaratan teknis.

B.  Pembatasan Masalah

Dalam  penelitian  ini  menggunakan  bahan  baja  karbon  rendah  yang berupa poros beralur pasak lurus (sliding keyways) dengan suhu carburizing 9300C,  lalu  ditahan  selama  2  jam  untuk  waktu  penahanan  (holding  time) carburizing pertama, 3 jam untuk waktu penahanan (holding time) carburizing kedua dan 4 jam untuk waktu penahanan (holding time) carburizing ketiga atau terakhir. Media yang digunakan adalah arang batok kelapa.

C.  Permasalahan

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas, permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah:

1. Bagaimanakah karakteristik kelakuan fatik (kurva S-N) takik model alur pasak lurus (sliding keyways) sebelum dilakukan pengarbonan dengan media arang batok kelapa pada material baja poros karbon rendah.


2. Bagaimanakah karakteristik kelakuan fatik (kurva S-N) takik model alur pasak  lurus  (sliding  keyways)  setelah  dilakukan  pengarbonan  dengan media arang batok kelapa pada material baja poros karbon rendah.


3. Bagimanakah pengaruh bahan arang batok kelapa sebagi sumber karbon dalam pengarbonan terhadap sifat fisis (struktur kimia) dan mekanis (kekerasan, kekuatan tarik) pada baja poros karbon rendah.