## ANALISIS PERBANDINGAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS BANTALAN PELURU BARU, TELAH DIPAKAI DAN RUSAK UNTUK KENDARAAN BERMOTOR RODA DUA
Arfanky Purnama, Ariosuko DH Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana Jakarta Email: rosyada@gmx.net
Abstrak -- Bearing atau bantalan peluru adalah merupakan suatu alat/benda yang pada awalnya digunakan untuk mempermudah perpindahan suatu benda yang berat dari suatu tempat ke tempat lainnya. Pada penelitian ini dilakukan penelitian terhadap sample bearing dengan membandingkan bearing  yang  belum  terpakai  dengan  bearing  yang  sudah  terpakai  pada  sepeda  motor  untuk mengetahui  komposisi  kimia  dengan  menggunakan  alat  spektrometer,  pengujian  metalografi  dan pengujian kekerasan dengan menggunakan metode Vickers. Dari penelitian yang dilakukan bahwa bearing  tersebut  adalah  high  carbon  steel  atau  baja  karbon  tinggi  rata-rata  tertinggi  dimiliki  oleh bearing  baru  yaitu  untuk  bagian  outer ring  sebesar  766,12  HV,  ball  bearing  sebesar  854,276  HV dan  inner  ring  sebesar  774,592  HV.  Sedangkan  bearing  bekas  pakai  untuk  bagian  outer  ring sebesar  763,67  HV,  ball  bearing  sebesar  846,394  HV,  dan  inner  ring  sebesar    752,37  HV.  Dan bearing rusak, untuk bagian outer ring sebesar 753,086 HV, ball bearing sebesar 806,942 HV, dan inner ring sebesar 744,938 HV
Kata Kunci   : Bearing, spektrometri, vikers, metalografi
Abstract -- B earing is a tool or object that was originally used to facilitate the movement of a heavy object from one place to another. In this study, an examination of the sample by comparing bearing bearing  unused  to  bearing  that  has  been  used  on  motorcycles  to  determine  the  chemical composition  by  using  a  spectrometer,  metallographic  examination  and  hardness  testing  using  the Vickers method. Based on research conducted that the bearing is high carbon steel or high carbon steel highest average that is owned by a new bearing for the outer ring sections of 766.12 HV, ball bearing at 854.276 HV and the inner ring 774.592 HV. While used bearing for part of the outer ring of 763.67 HV, ball bearing at 846.394 HV, and the inner ring of 752.37 HV. And damaged bearing is, for parts of the outer ring of 753.086 HV, HV ball bearing at 806.942 and 744.938 of the inner ring HV
Keywords : Bearing, Spektrometri, Vikers, Metalografi

## 1. PENDAHULUAN
Saat ini penggunaan baja sebagai logam setiap  tahunnya  menempati  urutan  pertama, banyaknya penggunaan baja sebagai komponen  maupun  produk  seperti  dalam bangunan  konstruksi,  transportasi,  dan  alat penyimpanan  sangat  erat  kaitannya  dengan didukung  oleh  teknologi  yang  makin  canggih dan  pesat,  khususnya  dalam  penggunaan bearing kendaraan bermotor.
Pada  umumnya  mesin-mesin  modern sekarang  ini  selalu  menggunakan  komponen bearing terutama pada kendaraan, seperti pada dunia  balap  dan  penggunaan  kesehariannya. Salah  satu  penggunaannya  pada  mobil  yaitu pada  bagian  roda  depan,  sebagai  bagian komponen  yang  sangat  mendukung  di  dalam proses pergerakan kendaraan bermotor.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Bearing adalah  suatu  bantalan  peluru  di mana tempat bertumpunya poros pada sumbunya  dan  berputar  dengan  dudukan  dan poros  tersebut. Tanpa bearing gesekan  yang terjadi semakin besar tergantung dari pembebanan,  tumpuan,  temperatur  kerja  dan kondisi pembebanan serta putaran yang terjadi pada  poros  tersebut.  Akibat  gesekan  akan meningkatkan panas pada poros dan dudukannya.
2.1.   Skema Bearing
Suatu bearing mempunyai bagian – bagian yang merupakan bagian dari keseluruhan bearing itu  sendiri  yang  dapat meringankan  putaran  poros  tersebut  yaitu seperti Faces , Inner  ring , Outer  ring , Ball Bearing , outer-ring raceway , Inner-ring raceway
dan Cage Diameter,  seperti  tampak  pada Gambar 1. .
Gambar 1. Struktur Bearing

## 2.2.   Fungsi Bearing
Fungsi bearing adalah  penahan  poros berbeban  sehingga  putaran  atau  gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman,  dan  panjang  umur dan  Fungsi bearing juga untuk  menumpu sebuah poros agar poros dapat berputar terhadap sumbu rotasinya tanpa mengalami  gesekan  yang  berlebihan. Bearing harus  cukup  kuat  untuk  memungkinkan  poros serta  elemen  mesin  lainnya  bekerja  dengan baik.
Pada
umumya bantalan dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu: berdasarkan  gerakan  bantalan  terhadap  poros dan berdasarkan arah beban terhadap poros.
Berdasarkan  gerakan  bantalan  terhadap poros  terdapat  bantalan  luncur,  dimana  pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh  permukaan  bantalan  dengan  perantaraan lapisan  pelumas  dan  bantalan  gelinding, dimana  pada  bantalan  ini  terjadi  gesekan gelinding  antara  bagian  yang  berputar  dengan yang  diam  melalui  elemen  gelinding  seperti bola, rol, dan rol bulat.
Sedangkan  berdasarkan  arah  beban terhadap  poros  terdapat  bantalan  radial  yang arah  bebannya  yang  ditumpu  bantalan  ini adalah  tegak  lurus    terhadap  sumbu  poros, bantalan  aksial  yang  arah  beban  bantalan  ini sejajar  dengan  sumbu  poros  serta  bantalan gelinding  khusus  dimana  bantalan  ini  dapat menumpu  beban  yang  arahnya  sejajar  dan tegak  lurus  sumbu  poros.  Meskipun  bantalan gelinding  menguntungkan,  banyak  konsumen memilih  bantalan  luncur  dalam  hal  tertentu, contohnya bila kebisingan bantalan menggangu,  pada  kejutan  yang  kuat  dalam putaran bebas.

## 2.3.   Teori Umum Baja
Baja  adalah  jenis  logam  yang  paling banyak  digunakan  pada  industri  termasuk  juga industri permesinan. Beberapa macam pengklasifikasian  baja  menurut  keperluannya masing-masing antara lain :
 Menurut  cara  pembuatannya: Bessemer steel,  Thomas  steel,  Open  heart  steel, Electric Furnace dan crucible steel.
 Menurut penggunaan: Tool steel, Machinery steel, Spring steel , dan Structural steel.
 Menurut  kadar  karbon:  Baja  karbon  rendah,
Baja karbon sedang, Baja karbon tingi.
Menurut  komposisi  kimianya  baja  dapat dibagi  menjadi  dua  bagian  yaitu  Baja  karbon tanpa  paduan  ( Plain  Carbon  Steel )  dan  Baja paduan.  Baja  karbon  tanpa  paduan  masih mengandung  unsur  lain,  tetapi  masih  batas- batas  tertentu  yang  tidak  berpengaruh  pada sifatnya.  Unsur-unsur  ini  berasal  dari  proses pembuatan besi dan baja, seperti Mangan (Mn) dan  Silikon  (Si)  dan  beberapa  unsur  pengotor seperti Belerang (S), Phospor (P), Oksigen (O), Nitrogen  (N),  dan  lain-lain  yang  biasanya ditekan  sampai  kadarnya  sangat  kecil.  Baja dengan  kandungan  unsur  mangan  kurang  dari 0,7 %, Silikon 0,3 % dan unsur-unsur lain yang jumlahnya  sangat  sedikit,  dapat  dianggap sebagai  baja  karbon  tanpa  paduan,  mangan dan  silikon  sengaja  ditambahkan  dalam  proses pembuatan  baja  sebagai  deoksidator,  untuk mengurangi  pengaruh  buruk  dari  beberapa unsur pengotor.
Baja  karbon  rendah  dengan  kadar karbon  kurang  dari  0,30  %  banyak  digunakan sebagai  baja  konstruksi  umum,  profil  rangka bangunan, baja tulang beton, rangka kendaraan,  mur,  baut,  plat,  pipa  dan  lain-lain. Baja  ini  kekuatannya  relatif  rendah,  tetapi keuletannya tinggi, mudah diproses dan mudah dibentuk  dengan  mesin.  Baja  ini  tidak  dapat dikeraskan
(kecuali
pengerasan permukaan/ case hardening ). Baja karbon sedang  dengan  kadar  0,30-0,50  %  lebih  kuat dan  keras.  Penggunaannya  hampir  sama dengan  baja  karbon  rendah,  digunakan  untuk pekerjaan  yang  memerlukan  kekuatan  dan keuletan  yang  lebih  tinggi.  Sedangkan  baja karbon  tinggi  kadar  karbonnya  0,50 –  1,7  %. Baja karbon dibagi tiga : 1. Baja karbon rendah (0,02% < C< 0,35%)
2. Baja karbon sedang (0,35%< C < 0,50%)
3. Baja karbon tinggi (0,50% < C < 1,7%)
2.4.   Diagram Keseimbangan Fe 3 C
Dari  diagram  fasa  (gambar  di  bwah  ini) terlihat  bahwa  suhu  sekitar  723  °C  merupakan suhu  transformasi  austenit  menjadi  fasa  perlit (yang  mana  merupakan  gabungan  dari  fasa ferit  dan  sementit).  Transformasi  dari  fasa  ini dikenal sebagai reaksi eutektoid dan merupakan dasar dari perlakuan panas.
Gambar 2. Diagram Keseimbangan Fe 3 C Volume  dari  kedua  fasa  serta  morfologi dari campurannya tergantung dari kadar karbon dan  laju  pendinginan.  Jika  austenit  didinginkan dengan  cepat,  maka  transformasi  sementit (karbida  besi)  tidak  akan  terjadi  dan  produk transformasi  austenit  akan  berubah  menjadi fasa  baru  yang  dikenal  sebagai  bainit  dan martensit.

## 2.5.   Definisi Struktur Fasa
Terdapat beberapa stuktu fasa. Yaitu: a. Austenit ( γ )
Adalah  modifikasi  struktur  besi  dengan kubik  pemusatan  sisi  (FCC)  yang  mempunyai jarak  atom  yang  lebih  besar  dibandingkan dengan perlit.

## b.  Bainit
Terbentuk bila baja dengan fasa austenit didinginkan  dengan  cepat  sehingga  mencapai temperatur 200-400 °C.

## c.  Ferit ( α)
Adalah  modifikasi  struktur  besi  murni pada  suhu  ruang.  Ferit  ini  bersifat  lemah  dan ulet, karena mempunyai struktur kubik pemusatan  ruang  (BCC),  ruangan  antar  atom- atomnya  kecil  dan  padat  sehingga  atom  yang dapat  ditampung  hanya  sedikit  sekali  sekitar 0,02 %.

## d.  Martensit
Struktur  atau  fasa  ini  terjadi  ketika  fasa austenit  didinginkan  dengan  cepat  sekali
hingga  di  bawah  temperatur  pembentukan bainit.
e.  Perlit ( α + Fe 3 C )\
Merupakan  campuran  ferit  dan  sementit berbentuk  lamellar,  mengandung  0,8  %  (  C  ) dan terbentuk pada temperatur 723 ºC.

## 2.6.   Pengaruh Unsur-unsur Paduan Baja
Baja  karbon  dapat  mencapai  kekuatan yang tinggi, dengan menaikkan unsur karbonnya,  tetapi  ini  juga  dapat  menurunkan keuletan dan ketangguhan pada baja tersebut. Kekuatannya akan berkurang bila bekerja  pada  temperatur  yang  agak  tinggi, dan pada  temperatur  rendah  ketangguhannya akan menurun cukup drastis. Baja karbon mempunyai hardenability yang  pada  umumnya rendah dan setelah pengerasan mudah menjadi lunak  kembali  bila  mengalami  pemanasan.  Hal ini  sering  menjadi  hambatan  atau  kesulitan dalam penggunaan baja karbon.
Dengan  menambahkan  beberapa  unsur paduan  tertentu,  maka  banyak  di  antara kesulitan  tersebut  dapat  diatasi.  Baja  dengan beberapa  unsur  paduan  dinamakan  baja paduan. Unsur  paduan  sengaja  ditambahkan ke dalam baja dengan tujuan :
1.  Memperbaiki  ketangguhan  pada  tingkat kekuatan atau kekerasan tertentu.
2.  Menaikkan sifat tahan aus.
3.  Menaikkan sifat tahan korosi.
4.  Menaikkan sifat hardenability.
5.  Memperbaiki  kekuatan  pada  temperatur biasa.
6.  Memperbaiki  sifat  mekanis  pada  temperatur rendah atau tinggi.
Beberapa  unsur  paduan  dalam  baja meliputi:
1.   Carbon (C)
2.   Molybdenum (Mo)
3.   Chrom (Cr)
4.    Silikon (Si) 5.    Mangan (Mn)
6.    Vanadium (V)
7.    Nikel (Ni)
8.    Titanium (Ti)
9.    Alumunium (Al) 10.  Tantalum (Ta) 11.  Sulfur (S) 12.  Fosfor 13.  Wolfram (W) 14.  Magnesium 15.  Ferrum (Fe) 16.  Timbal (Pb) 17.  Oksigen (O2) 18.  Hidrogen (H2)

## 2.7.   Proses Pembuatan
Untuk  membuat  produk  logam,  pertama- tama  biasanya  dilakukan  proses  pengecoran logam dengan komposisi tertentu dilebur dalam tungku  dan  kemudian  dituang  ke  dalam cetakan.  Untuk  produk  coran,  cetakan  yang dipakai    sudah  mendekati  bentuk  akhir sehingga hanya memerlukan beberapa tahapan proses  pengerjaan  akhir  untuk  mencapai dimensi  akhir.  Sedangkan  untuk  produk  bukan coran,  seperti  pada  pembuatan  plat  atau batang ( rod ) logam  cair  dituang  secara  kontinu atau  semi-kontinu  ke  dalam  cetakan    sehingga diperoleh  bentuk  dasar  berupa billet atau slab . Kedua  produk  dasar  ini  masih  merupakan produk  coran  yang  umumnya  mempunyai distribusi  komposisi  dan  struktur  yang  belum merata dan belum setimbang.
Bearing /  bantalan  dalam  peralatan merupakan  komponen  yang  mendukung  gaya- gaya  yang  terjadi  pada  peralatan  tersebut. Kerusakan bearing akan  diikuti  oleh  kegagalan komponen  lain.  Beberapa  tempat  di  mobil, memerlukan  part  tersebut  untuk  mendukung kinerjanya.  Di  antaranya  adalah  bagian  roda, komstir,  noken  as  dan camshaft ,  umur  pakai juga membatasi kinerja dari bearing . Salah satu yang  menyebabkan  kegagalan bearing adalah kegagalan sistem pelumasannya.
Penyebab-penyebab  kerusakan  pada bearing sebagai berikut : 1.  Kesalahan bahan 2.  Penggunaan bearing melewati batas waktu
penggunaannya (tidak sesuai dengan petunjuk buku fabrikasi pembuatan bearing ). 3.  Pemilihan jenis bearing dan pelumasannya yang tidak sesuai dengan buku petunjuk dan keadaan lapangan (real).
4. Pemasangan bearing pada poros yang tidak hati-hati dan tidak sesuai standart yang ditentukan.
5. Terjadi misalignment.
6.  Karena terjadi unbalance (tidak imbang)
7. Bearing kurang minyak (pelumasan) 8.  Beban Berlebihan ( Overload ) 9.  Terlalu Panas ( Overheating ) Kerusakan Karena Kendor 10. Korosi ( Corrosion) 11. Kerusakan Lubrication failure
12. Pembebanan terbalik (Reverse loading) 13. Kerusakan akibat Fatigue 14. Ketelitian dan Toleransi
15. Kerusakan Ball (Bola baja)

## 3. PENGUJIAN DAN ANALISA
Material  yang  diuji  pada  penelitian  ini yaitu bearing baru, bekas pakai dan rusak merk Honda type HB6310RS pada bagian poros roda
depan  sepeda  motor  Honda  Supra  X  110  cc. Keduanya  memiliki inner  diameter (ID)  12  mm, outer diameter (OD) 35 mm, dan lebar 11 mm. Beberapa  pengujian  dilakukan,  seperti: Pengujian  Spektrometri,  Pengujian  Kekerasan, Pengujian vikers, dan Pengujian Metalografi.
Setelah dilakukan penelitian dan pengujian  dari  material,  maka  dilakukan pengolahan  data  penelitian  dimana  material telah mendapatkan proses pengujian spektrometri ,  pengujian  kekerasan  ( vikers ) dan  pengamatan  struktur  mikro  melalui  uji metalografi . Hasil pengamatan visual diperlihatkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Hasil Pengamatan Visual
Sementara  itu,  data  hasil  pengujian komposisi  kimia  dapat  dilihat  kadar  karbon  (C) yang terdapat pada bearing baru sebesar 0,94, bearing bekas pakai 0,83 % dan bearing rusak 0,76  %.  Jika  dilihat  dari  presentase  unsur karbon  (C)  terlihat  bahwa  %  C  pada bearing baru  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan bearing bekas  pakai  dan  rusak  Sehingga  ketiga  benda uji  tersebut  termasuk  baja  karbon  tinggi  (kadar karbon baja karbon tinggi (0,50% < C < 1,7%).
Gambar 4. Hasil Pengujian Kimia
Setelah  dilakukan  uji  kekerasan  didapat grafik sebagaimana digambarkan pada Gambar 5. Dari nilai kekerasan tersebut dan pada grafik hasil uji kekerasan gambar grafik terlihat bahwa bearing baru lebih tinggi kekerasannya dibandingkan  dengan bearing bekas  pakai  dan bearing rusak yang menyebabkan bearing baru lebih getas.
Gambar 5. Hasil Pengujian Kekerasan
Nilai  kekerasan  rata-rata bearing baru untuk  bagian outer  ring kekerasannya  sebesar 766,12  HV,  untuk ball  bearing kekerasannya sebesar  854,276  HV,  dan  untuk inner  ring kekerasannya  sebesar  774,592  HV.  Untuk bearing bekas  pakai,  bagian outer  ring kekerasannya  sebesar  763,67  HV,  untuk bagian ball  bearing kekerasannya  sebesar 846,394 HV, dan untuk inner ring kekerasannya sebesar   752,37  HV.  Dan  untuk bearing rusak, bagian outer  ring kekerasannya  sebesar 753,086  HV,  untuk ball  bearing kekerasannya sebesar  806,942  HV,  dan  untuk inner  ring kekerasannya sebesar 744,938 HV Setelah itu dilakukan pengujian
metalografi.  Pengujian  ini  dilakukan  terhadap bearing baru,  bearing  bekas  pakai  dan  bearing rusak.  Hasil  pengujian  ditampilkan  pada Gambar 6 hingga Gambar 8.
Gambar 6. Hasil Pengujian Metalograsi Bearing Baru
Gambar 7. Hasil Pengujian Metalograsi Bearing Bekas Pakai
Gambar 8. Hasil Pengujian Metalograsi Bearing Bekas Rusak
Struktur  mikro  yang  terbentuk  pada bearing baru, bearing bekas  pakai  dan bearing rusak  terdapat  hampir  kemiripan  yaitu  pada daerah  bidang  logam  dasar  terdapat  struktur utama  yang  terdiri  dari  martensit,  ferrit,  perlite, dan butir-butir karbida. Setiap titik pengambilan gambar  struktur  mikro  menunjukkan  adanya martensit  (gelap/hitam),  dan  butir-butir  karbida (putih)  yang  menyebar  secara  merata,  hal  ini menunjukkan  bahwa,  material  ini  merupakan jenis baja karbon tinggi ( high carbon steel ) dan
bukan  besi  tuang.  Akibat  dari  keadaan  struktur butirnya  merata  maka  unsur  tersebut  akan menaikan  sifat  ketahanan  korosi,  ketahanan aus  yang  cukup  dan  kekerasan  yang  tinggi pada bearing .

## 5.     KESIMPULAN
Dari  penelitian  yang  telah  dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1.  Dari  hasil  pengujian  komposisi  kimia,  unsur yang  terkandung  dalam  material  tersebut adalah jenis baja karbon tinggi ( high carbon steel )  dengan  kandungan  karbon  sebesar 0.967%  untuk bearing import  dan  0.961% untuk bearing lokal  (kadar  karbon  baja karbon  tinggi  yang  diizinkan  (0,50%  <  C  < 1,7%)).
2.  Pada  pengujian  kekerasan  didapatkan  hasil nilai  kekerasan  rata-rata  tertinggi  dimiliki oleh bearing baru  dibandingkan  dengan bearing bekas  pakai  dan bearing rusak sehingga  menyebabkan bearing baru  lebih keras dan getas.
3.  Dari  hasil  pengujian  metalografi  didapat bahwa  struktur  mikro  yang  ada  pada material bearing baru, bearing bekas  pakai, dan bearing rusak  adalah  tidak  terlalu berbeda  dimana  material  memiliki  unsur butiran-butiran  karbida  yang  menyebar  dan fasa  martensit,  namun  terlihat  bahwa  butir- butir  karbida  yang  terdapat  pada bearing baru lebih rapat dan merata jika dibandingkan  dengan bearing bekas  pakai dan bearing rusak,  yang  menyebabkan bearing import  baru  menjadi  lebih  tahan korosi,  tahan  aus  dan  memiliki  nilai
kekerasan  yang  tinggi  sesuai  dengan perbedaan gambar pada bab 4. 4.  Kerusakan  yang  dialami bearing bekas diperkirakan  karena  dari  benturan  setempat yang  diakibatkan  proses  penggunaan  jalan yang kurang bagus sehingga terjadi
benturan  yang  sangat  buruk  (beban  radial ( Undirection radial load ) dan aksial searah),
serta faktor umur pemakaian juga mempengaruhi, yaitu kerusakan yang terjadi oleh  beban  dinamik  dinamakan  kerusakan kelelahan (fatigue  failures), karena  pada umumnya kerusakan tersebut terjadi setelah periode  pemakaian  ±  6  tahun  tergantung juga  pemakaian  dan  kondisi  keadaan  saat berjalan.

## DAFTAR PUSTAKA
Avner  and  Sidney  H.  Introduction  to  Physical
Metallurgy, Edisi 2. Mc Graw Hill, Singapura, 1974.
Beumer,  B.J.M.  Ilmu  Bahan  Logam  jilid  I. Penerbit  Bhratara  Karya  Aksara.  Jakarta, 1985.
Bowker,  R.  R.,  Annual  Book  of  ASTM  Standar Iron and Steel Product Steel- Bars, Forgings Bearing, Chain and Spring, 5th ed, 1992.
Dieter,  George.  E.Metalurgi  Mekanik  jilid  I. Penerbit Erlangga. Jakarta, 1987.
Metals  Handbook.  “Failure  Analysis  and Prevention”.  Edisi  9,  Volume  II,  American Society for Metal, 1986.
Sularso,  Kiyokatsu  Suga.  Dasar  Perencanaan dan  Pemilihan  Elemen  Mesin.  PT.  Pradnya Paramita, Jakarta, 1978.