## PENGARUH  LAPIS AN UMPAN  KAWAT  ALUMUNIUM PADA BAJA  KARBON DENGAN PROS ES  BUS UR LIS TRIK TERHADAP  KETAHANAN  AUS
Rita Djunaidi, Siti Az ahara N.
Program  Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas IBA, Palem bang.

## ABSTRAK
Lapisan  Alumunium  banyak  digunakan  dalam Dunia Industri karena sifatnya ringan, konduktivitas panas dan  Listrik yang tinggi. Alumunium banyak digunakan untuk aplikasi sebagai bahan elektronik, industri, peralatan  kantor,  pesawat  kapal  terbang,  Aluminium  juga  dapat  dipakai  sebagai  pelindung  Baja  Karbon atau  sebagai  anoda  karbon untuk melindungi permukaan logam dari ke ausan. Salah satu jenis komponen yang  sering  mengalami  ke  ausan  adalah  tabung  Boiler,  karena  Tabung  Boiler  selain  beroperasi  untuk memanaskan  air juga air  umpan  yang masuk ke Boiler masih memungkinkan banyak ion sehingga sangat mudah  mengalami  ke  ausan.  Contoh  anoda  korban  yang  bisa  di  pakai  selain  Alumunium  yaitu  Seng, Crom,  Nikel  dan  sebagai  nya.  Lapisan  Kawat Alumunium (Al) pada permukaan Baja Karbon ini dipakai sebagai  bahan  pelapis.  Proses  yang  menggunakan  bahan  pelapis  Alumunium  ini  adalah  Proses Penyemprotan  Busur  Listrik  yang  menggunakan  bahan  umpan pelapisnya  Aluminium  berbentuk kawat dengan  ukuran  diameternya  2,5mm–3mm.  Tebal  lapisan  Alumunium  pada  jarak  semprot (85,  135,  185mm) hasilnya (270, 210, 170µ m), dilihat dari hasil ini, semakin jauh semprot tebal lapisan Alumunium  menjadi  menurun, Kekerasan menjadi berkurang, dan ke Ausan lapisan Alumunium menjadi meningkat.
Kata kunci : Lapisan  Almunium, Busur listrik, ketahanan aus

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Be lakang
Permukaan logam merupakan bagian yang langsung kontak dengan lingkungan luar. Sehingga  awal dari penurunan kualitas terjadi pada bagian ini.
Adapun penyebabnya adalah adanya kontak permukaan dengan :
1. Logam (adhesi atau m etallic wear)
2. Aberasi logam atau non logam (aberration)
3. Aliran dari fluida baik cair maupun gas  (erosion)
Hal  ini  mengakibatkan  logam  cepat  aus,  maka  kualitas  logam  akan  menurun.  Untuk mengatasi hal ini maka ketahahn aus dari logam harus ditingkatkan.
Ada  beberapa  metode  untuk  melindungi  permukaan  logam  dari  keausan,  salah  satunya adalah  metode  Sem prot  Logam   Busur  Listrik.  Metoda  ini  sudah  banyak  dilakukan  untuk melapisi bagian-bagian komponen yang aus atau komponen baru yang memiliki ketahanan aus rendah.
Dewasa  ini, metoda semprot logam telah banyak digunakan untuk melapisi besi atau baja dengan  logam  Alumunium,  Seng,  T embaga  dll.  Metoda  semprot  logam  banyak  memberi keuntungan seperti :
(1) Pengoperasiannya tidak memerlukan pendidikan khusus.
(2) Ukuran dan bentuk bahan yang akan dilapisi bukan hambatan.
(3) Ketebalan pelapisan dapat dikontrol dengan baik.

## 1.2. Tujuan Pe ne litian
Penelitian  ini bertujuan untuk mengamati pengaruh proses persiapan permukaan  dengan cara  Sand  Blasting,  dan  cara  kimia  terhadap  kualitas  hasil  pelapisan,  pada  beberapa  jarak semprot.Perbedaan karakteristik  diharapkan mendapatkan kualitas hasil pelapisan yang paling baik,

## 1.3. Ruang Lingkup Pe ne litian
Penelitian ini merupakan penilitan yang dilakukan di Industri dengan menggunakan benda berupa baja (baja karbon dengan komposisi karbon lebih kecil 0,2 %), teknologi yang dipakai adalah  proses  semprot  busur  listrik,  serta  bahan  pelapis  (umpan)  adalah  Alumunium  berupa logam. Benda uji yang akan diamati meliputi : perlakukan permukan pada benda uji, dan operasi penyemprotan.
a. Perlakuan Permukaan
Perlakuan permukaan yang akan diamati adalah pengaruh proses pengasaran permukaan dengan cara menyemprotkan pasir silica kepermukaan baja.Untuk benda uji yang kedua dengan cara mengamplas permukaan baja dengan ukuran 40 mesh kemudian dicuci asam.
b. Operasi Penyemprotan
Dalam  penelitian  ini  variable  operasi  yang  akan  diamati  adalah  jarak  semprot,  dengan mejaga variable yang lain konstan. Variasi jarak semprot ditetapkan 85 mm, 135 mm, dan 185 mm.
c. Metode Pengujian Hasil Proses Pelapisan
Pada metode ini, pengujian terhadap benda uji yang akan dilakukan meliputi : Analisa Metalografi meliputi :
1. Foto Mikro
2. Uji Kekerasan dengan standard AST M E-384-73
3. Uji Ketahanan Aus  Abrasif dengan standard AST M G-65-81

## 2. TINJAUAN  PUSTAKA

## 2.1. Je nis-Jenis Proses Semprot Logam
Jenis-jenis  proses  semprot  logam  dapat  dibedakan  berdasarkan  sumber  panas  yang digunakan  dan  bentuk  material  umpan.  Ada  tiga  sumber  panas  yang  digunakan  pada  proses semprot logam yaitu :
1. Busur  listrik
2. Busur  plasma
3. Nyala api
Pada  penelitian  ini  digunakan  proses  semprot  logam  busur  listrik,  hal  ini  dikarenakan prosesnya lebih sederhana dan hasilnya lebih baik.

## 2.2. Prose s Se mprot Logam Busur Listrik
Sistem peralatan semprot busur terdiri dari senjata semprot, umpan bahan pelapis dalam bentuk logam, serta sebuah unit pengendali material umpan yang berupa logam. System tersebut bekerja secara kompak. Dalam peralatan semprot busur, elektroda-elektroda logam bersentuhan akan membentuk suatu busur nyala untuk memanaskan bahan pelapis hingga temperatur yang cukup  tinggi  sampai  bahan  tersebut  lebur.  Logam  lelehan  atomasi  melalui  aliran  gas  dan disemprotkan  keatas  permukaan  benda  uji skema peralatan semprot busur dapat dilihat pada gambar 2.1.

## Gambar 2.1 Skema Peralatan Semprot Busur
Aliran  partikel-partikel  lelehan  yang  terbentuk  bisa  terdiri  dari  partikel-partikel  yang relative besar atau tetesan halus yang diatomasi, tergantung kepada proses atomasi.
T erjadinya  oksida  pada  deposit  lapisan  disebabkan  oleh  pengaruh  busur  listrik  yang bersifat pengoksida. Partikel halus yang berada dalam keadaan panas selama perjalanan menuju permukuaan material induk akan teroksidasi.
Pada proses semprot logam deposit akan terkonsentrasi pada daerah pusat dan berkurang pada daerah tepinya. Struktur permukaan yang menjadi ciri khas proses semprot logam adalah bentuk lapisan yang berombak.

## 2.3. Pe rsiapan Pe rmukaan
Persiapan permukaan merupakan bagian yang paling penting dari system penyemprotan. Lebih dari 60 persen keberhasilan sistem penanggulangan ketahanan aus.dan kekerasan lapisan dengan penyemprotan ditentukan oleh persiapan permukaannya.
T ujuan dari persiapan permukaan ini antara lain untuk :
a. Memperbesar luas permukaan benda kerja
b. Membentuk faktor mekanik, dimana dengan permukaan kasar yang berbentuk seperti gigi, maka benda uji akan saling mengikat dengan kuat dengan lapisan semprot.

## 2.4. Jarak Pe nye mrotan
Hal  terpenting yang perlu digunakan selama proses penyemprotan adalah  menjaga jarak alat semprot dengan permukaan logam dasar pada  selang jarak yang tertentu untuk tiap jenis lapisan  logam  semprot (6) .  Umumnya  jarak  penyemprotan  berkisar  antara  75,2  –  203  mm tergantung pada tipe alat semprot, logam dasar dan material umpan.

## 2.5. Ke ce patan Umpan logam
Sama  seperti  jarak  penyemprotan,  kecepatan  umpan  lgam  pun perlu dijaga pada selang kecepatan yang diizinkan untuk tiap jenis lapisan logam semprot (seperti terlihat pada tabel 2.1). Bila  kecepatan  pengumpanan  logam  begitu  lambat  atau  tidak  sesuai dengan kecepatan yang telah ditentukan maka secara otomatis kawat yang akan disemprotkan akan terputus.
T abel  2.1. Kecepatan untuk meleburkan umpan
Unsur Me te r / de tik Pb Sn Zn Al Cu 337 448 763 1274 1046

## 2.6. Ke ke rasan Logam
Logam semprot beserta paduannya tidak memiliki kekerasan yang sama dengan logam cor atau  logam  tempanya.  Kekerasan  dari  deposit  logam  semprot  sangat  penting  untuk meningkatkan penggunaan proses semprot logam dalam memperbaiki bagian-bagian yang aus atau rusak. Kekerasan dari deposit logam semprot sangat dipengaruhi oleh sejumlah oksida dan porositas dari lapisan. Bahan yang berpori tinggi mempunyai ketahanan yang rendah terhadap penembusan dari pada bahan yang padat. Sedangkan partikel oksida yang ada didalam deposit cenderung untuk memberikan harga kekerasan yang tinggi.

## 2.7. Ke tahanan Aus
Secara umum arti keausan itu sendiri merupakan kehilangan material dari permukaan yang saling  bergesekan.  Besarnya keausan tergantung dari bahan yang digunakan, sifat dan kondisi permukaan yang bergesekan serta gaya-gaya fisik dan kimia yang bekerja pada permukaan yang bergesekan.  Dalam  kertas  kerjanya  Survey  of  Possible Wear Mechanisms, Burwell membagi mekanisme keausan ke dalam 4 kelompok besar itu : 1. Keausan Adhesif
2. Keausan Abrasif
3. Keausan Lelah Permukaan
Meskipun  demikian keausan jarang merupakan hasil dari suatu mekanisme tunggal. Pada kenyataannya sering terjadi keadaan dimana satu jenis keausan berubah ke jenis yang lain, atau dimana  dua  mekanisme  atau  lebih  berlangsung  bersama-sama.  Misalnya  partikel  aus  yang terjadi karena keausan adhesive dan korosif dapat menyebabkan terjadinya keausan abrasif

## 2.8. Prose s Blasting
Proses blasting merupakan salah satu teknik pengasaran permukaan yang sering digunakan. Pengasaran permukaan bertujuan untuk meningkat ikatan antara bahan akan dilapisis dengan bahan pelapis.

## 3. METO DE  PENELITIAN
Gambar 3.1. Diagram alir pe ne litian

## 4. HASIL PENELITAN

## 4.1. Be nda Uji
Benda uji yang digunakan pada penelitian ini terbuat dari Baja karbon.

## 4.2. Bahan Pelapis
Pada penelitian ini digunakan bahan pelapis dari Al (Alumunium) dengan kemurnian 99,9% yang berbentuk logam dengan diameter 2,5 mm titik lelehnya 660 0 C.

## 4.3. Hasil Analisa Me talografi
Gbr  4.1 adalah dengan cara sand blasting,  pada jarak semprot 85 mm.
Gbr  4.2. adalah benda uji  yaitu dengan sand blasting, pada jarak semprot 135 mm
gbr. 4.3. adalah benda uji  yaitu dengan cara sand blasting, pada jarak semprot 185 mm.
Gbr.  4.4. adalah benda uji  yaitu dengan cara kimia, pada jaran semprot 85 mm.
Gbr.  4.5. adalah benda uji yaitu dengan kimia, pada jarak semprot 135 mm.
Gbr.  4.6. adalah benda uji  yaitu dengan kimia, pada jarak semprot 185 mm.

## 4.4. Hasil Uji Ke tebalan Lapisan
Dari hasil uji ketebalan lapisan dengan variasi jarak semprot dapat dilihat pada tabel 4.1. dan Gambar 4.7 dibawah ini :
T abel 4.1. Ketebalan Lapisan pada berbagai jarak semprot
Jarak  Semprot (mm) Ketebalan Lapisan (µm) A B 85 270 260 135 210 200 185 170 160 Keterangan :
A = Benda uji  dengan persiapan permukaan dengan cara sand blasting B = Benda uji dengan persiapan permukaan dengan cara kimia
Gambar 4.7. Kurva Ketebalan Lapisan pada berbagai jarak semprot

## 4.5. Hasil Uji kekerasan
Dari hasil uji kekerasan dengan variasi jarak semprot dapat dilihat pada tabel 4.2 dan Gambar 4.8 dibawah  ini :
T abel 4.2. Hasil Pengujian Kekerasan
No. Jarak  mm) Kekerasan  Kg/mm2 A B 1. 85 170 110 2. 135 160 100 3. 185 150 90

## Gambar 4.8. Kurva Kekerasan terhadap jarak semprot

## 4.6. Hasil uji Laju ketahanan Aus (keausan)
Dari hasil uji ketahan aus dengan variasi jarak semprot dapat dilihat pada tabel 4.3 dan Gambar 4.9 dibawah  ini :
T abel 4.3. Hasil Laju Keausan
Jarak  Semprot Panjang Jejak mm Laju Aus (10-6 mm3/mm) A B A B 85 135 185 19 22 25 26 28 29 0,01500 0,02588 0,03565 0,04567 0,05555 0,05080
Gambar 4.9. Kurva Hasil Laju Keausan

## 5. KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :
1. T ebal lapisan Alumunium pada jarak semprot (85, 135,185  mm) hasilnya (270,210, 170 µ m),  dilihat  dari  hasil ini, semakin jauh jarak semprot tebal lapisan Alumunium menjadi menurun.
2. Kekerasan lapisan Alumunium pada jarak semprot (85, 135, 185 mm) hasilnya 170, 160, 150,  Kg/mm2),  dilihat  dari  hasil  ini,  semakin  jauh  jarak  semprot,  kekerasan  lapisan Alumunium menjadi berkurang.
4. Nilai  ketahanan  aus  lapisan  Alumunium  pada  jarak  semprot  (85, 135, 185 mm) adalah 0.01, 0.02, 0.03 10-8 mm3/mm), dilihat dari hasil ini, semakin jauh jarak semprot, keausan lapisan Alumunium menjadi meningkat.

## DAFTAR  PUSTAKA
American Society for Metal. (1987). “ Metal Handbook” ,Vol 13 Corrosin.
ASM. (1994). Handbook Vol 5, Surface Engineering.
Bailard, WE. (1948). “Metal Spray and Sprayed Metal”, ed. Charts Grittin Co Ltd, London.
Fontana,  Mars.  (1978).  “ Corrison  Engineering”,  3  rd  McGraw  –  Hill Book Company New York.
Guy  Ewismantel. (1981). “ Paint Handbook”, McGraw – Hill Book Company, T oronto.
Halling, J. (1978). “ Principle of Tribology”, MacMillan Education Ltd.
Hutching,  I.M.  (1992).  “ Tribology  Friction  and  Wear  of  Engineering  Materials”,  Edward Arnold a division of Hordder & Stroughton.
Ingham, H.S. and Shepard A.P. (1991) Metco Flame Spray Handbook.
J. Barington. (1962). “ Metal Spray Technology”, British, Welding Journal Vol 13.
Kragelskii, (1985). “Function and Wear”, Butteroth and Co.
Novinski, R. (1993). “Therm al Spray Coating“ , Perkin Elmer Corporation Metco Division.
OSU,  Modern Application of Are Spray Metallizing in Industrial Production.
Pourbaix,  M. (1974). “ Atlas of Electro Chem ical Equilibria in Aqueous Solution”, National Assocation of Corrosion Engineering, Houston, USA.