## CAKRAM

## Jurnal Teknik Mesin:

## ANALISA KERUSAKAN PLATE WIRE PADA
PROSES COILING
Jaja Miharja 1)
1 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Pamulang, Jl. Surya Kencana No.1, Tangerang Selatan, Indonesia
E-mail : dosen01292@unpam.ac.id
Masuk : 8 Maret 2020 Direvisi :  25 Maret 2020          Disetujui : 30 Maret 2020
Abstract: Plate Wire mengalami kerusakan ketika akan dilakukan proses spiral setelah di proses rolling dari solid wire. Kerusakan yang terjadi patah  pada  saat awal proses spiral. Dengan pengamatan visual kerusakan Plate Wire, harus dilakukan pengujian -  pengujian untuk memastikan penyebab kerusakan tersebut meliputi pengujian komposisi material, uji kekerasan, dan uji metalografi  dan  pengamatan struktur mikro. Analisa hasil pengujian di bandingkan dengan literatur, standart material internasional, dan faktor -  faktor pendukung lainnya  diharapkan mampu menjadi referensi pengambilan keputusan yang tepat tentang penyebab utama kerusakan. Hasil uji komposisi kima yang paling berpengaruh unsur karbon (C) pada (0,648 % C) tidak sesuai dengan  standar JIS G4051 2007 (0.42 – 0,48%C), dan rata - rata nilai kekerasan  sebesar 488,666 HV tidak  sesuai dengan  standar JIS G4051 2007  (160  –  230) HV.   Kesimpulan penyebab utama kerusakan digunakan untuk   pengembangan kwalitas Plate Wire serta upaya improvement sifat material untuk memperpanjang umur material ( life time )  meliputi heat treatment, komposisi material, manufaktur,  serta penerapan  prosedur  kerja   yang tepat.
Kata kunci: Plate Wire ,Rolling , Kerusakan, Pengujian
Abstrak: Plate wire damaged when will be conducted a process of spiral after in the process of rolling of solid wire .Damage that occurs broken at the beginning of spiral process .With visual observations of  plate wire damage , tests must be carried out  to ensure the  cause of the damage includes testing the composition of the material , hardness test , and metallographic test and  micro structure observation .Analysis of test results compare with literature , international material standards , and other supporting factors is expected to be a reference for making the right decision about the main causes of damage . The results of the chemical composition of the most influential carbon (C) at (0.648% C) were not in accordance with the 2007 JIS G4051 standard (0.42 - 0.48% C), and the average hardness value of 488.666 HV was not in accordance with the JIS G4051 standard 2007 (160 - 230) HV. Conclusions the main cause of damage are used to develop quality of the plate wire  as well as efforts to improve material properties to extend the life of material ( life time ) including heat treatment ,the composition of material , manufacturing , and the application of  appropriate work procedures.
Keywords: Plate wire, Rolling, Damage,Testing

## PENDAHULUAN
Plate Wire merupakan  kabel berbentuk plat hasil proses pengerolan berupa kabel pejal yang selanjutnya akan di proses spiral  membentuk spring dengan mesin coiling. Material  plate wire adalah  baja  S45C. Kerusakan yang terjadi adalah patah getas  pada  saat awal proses spiral dengan mesin coiling setelah proses rolling. Kerusakan berlangsung terus menerus sehingga produksi terhenti,dan  menimbulkan  kerugian yang
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2020 Jaja Miharja, Analisa Kerusakan Plate Wire Pada Proses Coiling
besar. Kerugian perusahaan akibat kerusakan tersebut meliputi biaya  material yang terbuang, terlambatnya proses produksi lanjutan dan tertundanya pengiriman ke konsumen ( customer ).  Kerusakan menyebabkan berhentinya proses produksi karena penggantian atau perbaikan memerlukan waktu yang ± 30 menit.
Dari  hasil pengamatan visual pada Plate wire menunjukkan bahwa kerusakan  terjadi pada area plat yang mengalami tekukan . Guna memastikan komposisi material serta faktor -  faktor lainnya perlu dilakukan pengkajian kekuatan material. Pengujian yang dilakukan adalah uji komposisi material, uji kekerasan, uji tarik dan uji metalografi  dan  melakukan pengamatan struktur mikro.  Data  -  data hasil pemeriksaan dan pengujian diharapkan menjadi referensi analisa kerusakan dan pengambilan keputusan yang tepat.
Berdasarkan latar belakang diatas, dapat dirumuskan permasalahan yang dijadikan kajian studi atau penelitian untuk pembuatan tesis ini, maka penulis memfokuskan pada masalah kerusakan plat wire dan optimasi usaha meningkatkan kwalitas material Plate Wire . Secara visual pada plat wire di temukan kerusakan mayoritas terjadi pada saat proeses awal coiling plat wire .  Kerusakan tersebut menyebabkan berhentinya  proses produksi  dan kerugian material plat wire  sehingga produktifitas produksi terganggu secara signifikan. Penyebab kerusakan atau kegagalan harus ditemukan sedini mungkin untuk mencegah kerugian material yang lebih banyak dan menjadi referensi untuk komplain ke suplier.
Gambar 1. Kerusakan plat wire , kiri: patahan kawat lurus, kanan : patahan kawat melingkar

## METODOLOGI
Dalam penelitian ini pengumpulan dan analisa data dilakukan dengan beberapa metode sebagai berikut :
1) Identifikasi Masalah dan Pengumpulan Data
Pengumpulan data primer dan pendukung dilakukan dengan cara inspeksi lapangan, pengambilan data operasi, pengambilan material dan  pemeriksaan kerusakan plat wire secara visual.
2) Studi Literatur, Pengamatan dan Pengujian
Dalam penelitian penyebab terjadinya kerusakan dari plat wire ini dilakukan beberapa pengamatan dan pengujian di sesuaikan dengan berbagai pustaka maupun literature yang terkait dengan obyek penelitan yang bertujuan untuk mencari penyebab yang terjadi kerusakan plat wire tersebut berdasarkan dengan pemahaman keilmuan dan standart yang berlaku.
3) Pemeriksaan dan pengujian terhadap plat wire meliputi pengujian secara visual ( fraktografi ), pengujian metalografi, uji kekerasan, pengujian komposisi kimia.
Gambar 2. Diagram alur Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini diawali dengan melakukan pengumpulan data primer dan sekunder melalui inspeksi lapangan, pengambilan data visual, sampel material uji, pengujian, studi literatur untuk mendukung pembuktian hipotesa, pengolahan data, analisa sampai dengan mendapatkan penyebab terjadinya kerusakan dan penentuan kelayakan material plate wire.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk mengetahui penyebab kerusakan maka harus dilakukan pemeriksaan dan pengujian antara lain: a). Pemeriksaan fraktografi b). Pemeriksaan metalografi c). Uji kekerasan d). Uji komposisi kimia
Hasil pengamatan visual serta data-data kerusakan yang didapatkan sebagai berikut:
Pemeriksaan obyek secara langsung ( Inspeksi visual ) dilakukan untuk memastikan terjadinya kerusakan agar mendapatkan data - data otentik untuk proses analisa kerusakan dan upaya perbaikan. Hasil pengamatan visual serta data-data kerusakan yang didapatkan sebagai berikut:
Permasalahan Selesai Pembahasan dan Analisa Pengujian Material Studi Literatur Pengumpulan Data Kesimpulan  dan Saran Uji Metalografi Uji Komposisi Kimia Uji Kekerasan
Gambar  3. Photo makro wire coil  yang mengalami kerusakan/patah pada saat proses operasi berlangsung. Dari pengamatan visual pada gambar 3 dapat di simpulkan patah terjadi pada saat proses pengerolan dari bagian dalam. Pemeriksaan makro terhadap permukaan patahan mempunyai bentuk patah statik dan dimulai dari bagian tengah lebar kawat
Gambar 4. Photo makro wire coi l (kawat lurus)
Dari pengamatan visual dapat diketahui patah  terjadi  pada saat proses pengerolan dari bagian dalam. Pemeriksaan makro terhadap permukaan patahan mempunyai bentuk patah statik dan dimulai dari bagian tengah lebar kawat.  Pada  Gambar 4  patah dari bagian dari sisi dalam coil, terlihat alur penjalaran patah/sobek mendadak. Retakan terlihat mengikuti alur dari arah coil pada saat operasi berlangsung. Analisa struktur mikro ini  dilakukan untuk mengetahui  adanya  unsur cacat material,  perubahanan struktur material,  dan sebagai referensi bahwa Plate Wire tersebut layak untuk proses produksi.
Gambar 5. Gambar struktur mikro sampel  lokasi A.
Dapat dilihat struktur mikro sampel 1 dibagian patahanan (lokasi A-1 dan A-2) berupa perlitik dan mempunyai bentuk patah statik, pada lokasi A-3 dibagian tengah mengalami penjalaran retak transgrannular cracking akibat adanya cacat material. Etsa: nital 2%
Gambar 6. Gambar struktur mikro sampel  lokasi B.
Pada Gambar 6 lokasi B pada dibagian tengah mengalami cacat  akibat proses roll, struktur mikro  berupa matrik perlitik- ferrite dan adanya inklusi. Etsa:nital 2%.
Pada  Gambar 7 lokasi C dibagian tengah  terdapat cacat material berupa inklusi, struktur mikro  berupa matrik perlitik- ferrite. Etsa : nital 2%.. Dari hasil pengamatan dapat diketahui bahwa  secara makrografi hasil pemeriksaan  secara visual dan makrografi pada permukaan patahan yang dimulai dari sisi bagian dalam coil, bentuk patah berupa patah statik. Ditemukan adanya cacat inklusi memanjang dibagian sisi tebal  berupa inklusi. Pengamatan secara metalografi struktur mikro coil wire berupa perlitik dan ditemukan adanya cacat material yaitu inklusi bentuk memanjang arah pengerolan.
Gambar 7. Gambar struktur mikro sampel  lokasi C.
Tabel 1. Hasil uji komposisi kimia material wire
UNSUR KADAR ( % ) MATERIAL WIRE  STANDAR JISG4051 C 0,648 0,42 - 0,48 Si 0,257 0,15 - 0,35 Si 0,001 <0,035 P 0,005 <0,03 Mn 0,685 0,6 - 0,9 Ni 0,017 <0,2 Cr 0,016 <0,2 Mo 0,011 V 0,011 Cu 0,047 <0,3 W 0,027 Ti 0,005 Sn 0,008 Al 0,015 Pb 0,035 Nb 0,024 Zr 0,021 Zn 0,161 Fe 98,01
Dari analisa komposisi kimia material wire , dapat ketahui bahwa: 1) Unsur karbon (C) pada  (0,648 % C) tidak  sesuai dengan  standar JIS G4051 2007 (0.42 – 0,48%C),memperlihatkan perbedaan komposisi karbon yang  signifikan  sehingga mempengaruhi bertambahnya sifat kekerasan,tetapi mengurangi sifat tarik, elongasi, dan kekuatan impact.
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2020 Jaja Miharja, Analisa Kerusakan Plate Wire Pada Proses Coiling
2) Unsur silikon (Si) pada wire (0,257%Si) sesuai dengan  standar JIS G4051 2007 (0,15 - 0.35%Si), sehingga tidak mempengaruhi sifat material secara signifikan. Baja menjadi lemah jika kandungan silikon lebih dari 0,4 % .
3) Unsur sulfur (S) pada wire (0.001%S) sesuai dengan  standar JIS G4051 2007 (0.035%S) lebih rendah dari standart, dengan rendahnya unsur sulfur (S) pada material wire maka akan mempengaruhi sifat mampu mesin  dan sifat kekerasannya. Sulfur dapat membuat baja menjadi getas pada temperatur tinggi, oleh karena itu dapat merugikan baja yang digunakan pada suhu tinggi. Umumnya kadar sulfur harus dikontrol serendah-rendahnnya, yaitu kurang dari 0,05 %.
4) Berdasarkan komposisi kimia unsur karbon melebihi standar baja karbon sedang sehingga aspek formability tidak memenuhi untuk pembuatan produk yang diinginkan,dan tergolong baja karbon tinggi.
Gambar 4. Sampel uji kekerasan material Plate Wire
Tabel 2 Hasil uji kekerasan plate wire NO. NILAI KEKERASAN, HV Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Sampel 4 Sampel 5 Sampel 6 Standar 1 441 454 485 492 492 515 2 485 466 485 478 500 492 3 492 523 472 507 585 507 4 441 500 - 472 505 - 5 435 454 - 478 494 - JIS G4051 6 441 - - 485 - r- 7 472 - - - - - 8 429 - - - - - RATA- RATA 454,4 479,4 480,67 488,67 515,2 504,67 160 - 230
Berdasarkan Tabel 2 dapat dilihat bahwa nilai kekerasan yang tinggi material wire memiliki sifat getas yang tinggi pula sehingga material mudah patah ketika mendapat tegangan pada saat proses coiling .
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2020 Jaja Miharja, Analisa Kerusakan Plate Wire Pada Proses Coiling

## KESIMPULAN
1. Berdasarkan analisa laborat atau pengujian, menunjukan material wire mengalami cacat sehingga turunnya kemampuan sifat mekanis (sifat mampu mesin, elongasi) serta mampu mempengaruhi perubahan struktur mikro logam .
2. Berdasarkan pengamatan visual terhadap kerusakan yang lokasinya hampir sepanjang wire , kerusakan dipastikan akibat cacat material.
3. Berdasarkan hasil komposisi kimia material wire memiliki komposisi karbon yang tidak standar sehingga  mempengaruhi turunnya kemampuan sifat mekanis (sifat kekerasan, sifat tarik, sifat mampu mesin, dan elongasi).
4. Nilai kekerasan yang tinggi melebihi standar mempengaruhi sifat material wire menjadi lebih getas.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Daryanto, Ilmu Metalurgy. Satu nusa, Bandung, Oktober 2010
[2] Anrinal, Metalurgi fisik, Andi, Padang, Februari 2013
[3] D,N. Adnyana, Struktur dan Sifat Mekanis Material Logam, Diktat Mata Kuliah Program Pasca Sarjana (S2) ISTN Jakarta, 2003.
[4] Christopher J, Mc Cauley, Machinery's Handbook , 29th Edition, 2012
[5] Japanes Standards Association, Ferrous Material & Metalurgy , JIS Hanbook, Japan 2007
[6] Drs.Edin Supardi, Pengujian Logam, Angkasaa, Bandung, 1994