Volume  10  No. 1 Januari 2018 ISSN : 2085 – 1669 e-ISSN : 2460 – 0288 Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/jurtek Email :  jurnalteknologi@umj.ac.id

## U  N  I  V  E  R  S  I  T  A  S   M  U  H  A  M  M  A  D  I  Y  A  H   J  A  K  A  R  T  A

## ANALISIS KEKERASAN PADA OUTER RING DAN INNER RING HASIL PROSES HEAT TREATMENT
Sri Anastasia Yudistirani 1 , Kisman H Mahmud 2 , Ery Diniardi 2,*
1 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jakarta, Indonesia
2 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jakarta, Indonesia *Email: ery.diniardi@ftumj.ac.id
Diterima: 8 Juli 2017 Direvisi: 29 Agustus 2017 Disetujui: 21 September  2017

## ABSTRAK
Bearing adalah elemen mesin yang menyerupai poros berbeban, sehigga putaran atau gerak bolak-baliknya dapat berlangsung dengan halus, aman dan panjang umur. Bearing harus kokoh dan ulet untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bearing tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem  akan  menurun  atau  tidak  dapat  bekerja  dengan  semestinya.  Untuk  itu,  bahan  dari  bantalan  yang merupakan baja karbon tinggi harus bersifat ulet dan tangguh. Untuk mendapatkan sifat logam yang diinginkan dilakukan proses Heat Treatment (perlakuan panas), khususnya pada outer  dan inner ring . Pengujian kekerasan pada outer dan inner ring dari bantalan dilakukan setelah proses Heat Treatment. Pengujian kekerasan dengan menggunakan Digital Rockwell Hardness Tester , nilai dari kekerasan tersebut dapat langsung dibaca pada skala alat  tersebut.  Proses  Heat  Treatment outer dan inner  ring dari  bantalan  XYZ  dapat  menghasilkan  sifat-sifat mekanik  yang  diinginkan  pabrik,  yaitu  angka  kekerasan  Rockwell  62-64  HRC.  Jika  hasil  dari  pengujian kekerasan nilainya sesuai dengan standar pabrik, maka outer  dan inner ring tersebut memenuhi syarat kualitas pabrik.
Kata kunci: Bearing, Kekerasan, Heat Treatment, outer  dan inner ring, Rockwell

## ABSTRACT
Bearing  is  a  machine  element  that  resembles  a  loaded  shaft,  so  rotation  or  alternating  motion  can  take  place smoothly, safely and long life. Bearings must be sturdy and resilient to allow the shaft as well as other engine elements  to  work  properly.  If  the  bear  does  not  work  properly  then  the  performance  of  the  whole  system  will decrease or can not work properly. Therefore, the material of the bearing which is a high carbon steel must be tough  and  tough.  To  obtain  the  desired  metal  properties,  the  process  of  Heat  Treatment  (heat  treatment), especially in outer and inner ring. Hardness testing on the outer and inner ring of the pads is done after the Heat Treatment process. Hardness testing using the Digital Rockwell Hardness Tester, the value of the hardness can be read directly on the scale of the tool. The Heat Treatment process of outer and inner ring of the XYZ bearings can produce the desired mechanical properties of the factory, which is the hardness of Rockwell 62-64 HRC. If the result of hardness testing is of value in accordance with the factory standard, then the outer and inner ring qualifies the manufacturer.
Keywords : Bearing, Hardness, Heat Treatment, outer and inner ring, Rockwell

## PENDAHULUAN
Dewasa  ini  dalam  memasuki  perdagangan bebas,  maka  setiap  perusahaan  harus  dapat memberikan produk yang dihasilkannya sesuai dengan  permintaan  konsumen  sekarang,  baik dalam segi produk, kualitas produk serta harga jual  yang  disesuaikan  dengan  produk  pasaran [Saleh,  2014].  Dengan  demikian  perusahaan akan  mampu  bersaing  dengan  perusahan  lain dengan  produksi  sejenis  (dalam  hal  ini bearing)  dan  tidak  mustahil  akan  memenangi persaingan  tersebut  [Hasbi,  2016].  Untuk  itu perusahaan harus mampu sepenuhnya mengenai  pentingnya  perencanaan  sistem produksi  yang  baik,  dari  bahan  baku  mentah sampai  dengan  output  akhir  yang  dihasilkan sehingga  hasilnya  dapat  diterima  baik  oleh masyarakat [Diniardi, 2014].
Bearing  adalah  elemen  mesin  yang  menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya  dapat  berlangsung  dengan halus,  aman  dan  panjang  umur  [Mabruri, 2015].  Bearing  harus  kokoh  dan  ulet  untuk memungkinkan  poros  serta  elemen  mesin lainnya bekerja dengan baik [Daryanto, 1997]. Jika bearing tidak berfungsi dengan baik maka prestasi  seluruh  sistem  akan  menurun  atau tidak dapat bekerja secara semestinya [Susanto, 2009].
Dalam  penggunaannya  bearing  digunakan sebagai  bantalan.  PT.  XYZ  adalah  sebuah pabrik  yang  bergerak  dalam  bidang  usaha produksi  khusus  bearing  (bantalan),  yang merupakan  satu-satunya  pabrik  bearing  di Indonesia.  Bearing  yang  dihasilkan  yaitu jenis Ball Bearing (bantalan bola).
Dalam  penelitian  ini  akan  dilakukan  analisis kekerasan  pada  inner  dan  outer  ring  pada bantalan hasil dari proses heat treatment.

## Diagram Kesetimbangan Fe-Fe3C
Logam  besi  atau  Fe  merupakan  unsur  utama dari berbagai paduan baja komersial.
Disamping  Fe,  dalam  baja  terdapat  unsur  lain seperti  karbon  (C),  mangan  (Mn),  silicon  (Si), fosfor (P), belerang (S), Krom (Cr), nikel (Ni), molibden  (Mo)  dan  lain-lain.  Unsur  tersebut ditambahkan  dengan  maksud  memperbaiki sifat-sifat  fisik  atau  mekanik,  namun  mungkin turut  terbawa  selam  proses  sebagai  pengotor yang tidak diinginkan. Diagram fasa
kesetimbangan  Fe-Fe3C  merupakan  salah  satu kesetimbangan  yang  terpenting,  dapat  dilihat pada Gambar 1.
Dari  gambar  tersebut  besi  karbon  dapat dikelompokan menjadi :
a. Besi  “murni”,  dengan  kandungan karbon sangat rendah
b. Baja, dengan kandungan karbon 2 %
c. Besi  cor  atau  besi  tuang,  dengan kandungan karbon 2-4.5 %.
Gambar  1 .  Diagram  kesetimbangan  Fe-Fe3C [Vlack, 1995]
Fasa  padat  yang  dapat  di  jumpai  dalam diagram tersebut adalah:
a. Ferrit   
Kelarutan  maksimum  dari  karbon  tercapai pada C 0 723 yaitu  sebesar  0.02  %.
Sedangkan pada C 0 hanya sebesar 0.005
%.
b. Austenit   
Kelarutan  padat  dalam  a ustenit mencapai nilai  maksimum  sebesar  2.08  %  pada
C 0 1148 dan  turun  hingga  0.8  %  pada
C 0 723 . c. delta   
Kelarutan  padat  karbon  mencapai  nilai maksimum sebesar 0.09 % pada C 0 1145 .
d. Sementit (Fe3C)
Sementit merupakan senyawa antara metalik dengan komposisi Fe = 93.3 % dan karbon  6.6  %.  Sifat  fasa  ini  yaitu  keras akan tetapi rapuh.
Jurnal Teknologi 10 (1) pp 83-88 © 2018

## Uji kekerasan
Ada  beberapa  alasan  kenapa  pengujian material  sangat  penting  dilakukan,  diantaranya yaitu:
a. Pengecekan  terhadap  kuliatas  material (sesuai dengan spesifikasi yang ada)
b. Memastikan material memberikan sifat yang dikehendaki
c. Pengecekan akhir
d. Pengecekan dalam
penggunaan
(mendeteksi penurunan fungsi material dan kerusakan yang terjadi)
Pengujian  kekerasan  ( Hardening  Testing ) merupakan  pengujian  yang  dilakukan  untuk mengetahui ketahanan bahan terhadap deformasi  atau  identitasi  permanen  pada permukaan bahan.

## Pengujian Kekerasan Rockwell
Pengujian  ini  menggunakan  kerucut  intan sebagai  alat  untuk  mengukur  kekerasan  suatu logam.  Metode  Rockwell  merupakan  uji kekerasan dengan pembacaan langsung.
Metode
ini banyak dipakai karena pertimbangan  yang  praktis,  dapat  dilihat  pada Gambar 2.
Metode  rockwell  yang  umumnya  dipakai adalah rockwell:
a. A, menggunakan indentor intan
dengan beban 60 kg.
b. B,  menggunakan  indentor  bola  baja berdiameter  1/16  inci  dengan  beban 100 kg.
c. C, menggunakan indentor intan dengan beban 150 kg.
Kerucut  ini  akan  merobek  permukaan  logam, masuk  sedalam  h  dari  permukaan.  Kedalaman h menentukan kekerasan dari logam uji.
Gambar 2. Proses pengujian kekerasan dengan metode Rockwell [Amstead, 1997]

## Bantalan Gelinding
Bantalan  gelinding  mempunyai  keuntungan dari  gesekan  gelinding  yang  sangat  kecil. Elemen  gelinding  seperti  bola  atau  rol, dipasang diantara cincin luar dan cincin dalam. Dengan  memutar  salah  satu  cincin  tersebut, bola atau rol akan membuat gerakan gelinding sehingga  diantaranya  akan  jauh  lebih  kecil. Untuk  bola  atau  rol,  ketelitian  tinggi  dalam bentuk-bentuk dan ukuran merupakan keharusan.  Karena  luas  bidang  kotak  antara bola  atau  rol  dengan  cincinnya  sangat  kecil maka  besarnya  beban  per  satuan  luas  atau tekanannya  menjadi  sangat  tinggi.  Dengan demikian bahan yang dipakai harus mempunyai  ketahanan  dan  kekerasan  yang tinggi. (Gambar 3)
Gambar 3. Macam-macam bantalan gelinding [Amstead, 1997]

## Pelumasan Bantalan Gelinding
Pelumasan  bantalan  gelinding  dimaksudkan untuk mengurangi gesekan dan keausan antara elemen  gelinding  dan  sangkar,  membawa keluar panas yang terjadi, mencegah korosi dan menghindari  masuknya  debu.  Cara  pelumasan ada  dua  macam,  yaitu  pelumasan  gemuk  dan pelumasan  minyak.  Pelumasan  gemuk  lebih disukai  karena  penyekatnya  lebih  sederhana, dan  semua  gemuk  yang  bermutu  baik  dapat memberikan  umur  panjang.  Pemberian  gemuk juga cukup efektif, yaitu secara periodik.
Pelumasan  minyak  merupakan  cara  yang berguna untuk kecepatan tinggi atau
temperatur  tinggi.  Yang  paling  populer diantaranya adalah pelumasan celup. Pada cara ini,  dengan  poros  mendatar,  minyak  harus diisikan sampai tengah-tengah elemen gelinding  yang  terendah.  Untuk  mencegah kebocoran  pelumas  serta  masuknya  benda asing, terdapat bermacam-macam alat penyekat.  Alat-alat  tersebut  dapat  dipakai sendiri-sendiri atau dalam gabungan.
Sil  minyak  merupakan  suatu  kesatuan  yang terdiri  atas  karet  sintetis  dengan  bentuk penampang tertentu. Sil minyak dapat menyekat lebih rapat, serta dapat dipergunakan pada  poros  yang  berputar  maupun  bergerak bolak-balik.  Cincin  ini  sangat  menguntungkan dimana  kecepatan  keliling  bantalan  cukup tinggi,  tekanan  didalam  cukup  besar,  dan lingkungan  yang  banyak  berdebu.  Sil  mekanis cocok untuk menyekat cairan dengan kemampuan melumas yang relatif rendah, serta dapat dipergunakan untuk kecepatan tinggi.

## Baja AISI 52100
Baja AISI 52100 (SUJ 2) merupakan baja yang memiliki  kadar  chromium  dan  karbon  yang tinggi.  Baja  jenis  ini  biasanya  dipergunakan sebagai  bearing  steel.  Baja  jenis  ini  memiliki karakteristik kekerasan antara 62-66 HRC.
Unsur  paduan  sebenarnya  ditambahkan  untuk memperbaiki  sifat  dari  baja  itu  sendiri.  Unsur paduan  disini  dapat  berupa  unsur  yang memang  ditambahkan  kedalam  baja  ataupun dari  pengotor  yang  terbawa  selama  proses pembuatan.  Akan  tetapi  keduanya  memiliki efek  terhadap  peningkatan  ataupun  penurunan sifat baja.
Perlakuan  panas Heat  Treatment merupakan kombinasi  perlakuan  panas  dan  dingin  bahan padat untuk waktu tertentu, sehingga didapatkan sifat-sifat mekanik yang diinginkan.
Keuntungan  komersial  yang  didapat  dari perlakuan  panas  tidak  perlu  diragukan  lagi, perlakuan panas bukan merupakan suatu proses yang berdiri sendiri akan tetapi merupakan satu kesatuan dari proses produksi secara keseluruhan.
Perlakuan panas baja AISI 52100 ini mencapai 885 o C,  dan  pendinginannya  dilakukan  dengan
lambat dalam udara, dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar  4. Grafik  kekerasan  vs  tempering temperature [Vlack, 1995]

## Proses Anil (Anealing process)
Proses  anil  merupakan  proses  pemanasan bahan hingga temperatur tertentu selama waktu tertentu  yang  kemudian  disusul  dengan pendinginan  lambat  sampai  temperatur  relatif rendah melintasi daerah transformasi. Pendinginan dilakukan dalam dapur atau dalam media  yang  memiliki  daya  isolasi  panas  yang baik.

## Proses Pengerasan (Hardening Process)
Pemanasan untuk mencapai temperatur austenisasi  dalam  proses  pengerasan  cukup cepat,  namun  perlu  diperhatikan  bahwa peningkatan  temperatur  yang  terlalu  tinggi dapat  memperbesar  kemungkinan  timbulnya distorsi bahan retak, oleh karena itu sering kali dilakukan pemanasan bertahap. Lama pemanasan  ditentukan  oleh  waktu  yang diperlukan agar temperatur merata, dan karbida telah  larut  semuanya.  Ini  perlu  diperhatikan dari  segi  penghematan  sumber  energi.  Selain itu  pemanasan  yang  terlalu  lama  memperbesar kemungkinan  terjadinya  retak  dipermukaan bahan.

## Proses Temper
Baja  yang  diperoleh  dari  hasil  proses  diatas tersebut  sangat  keras,  rapuh  dan  memiliki tegangan sisa yang tinggi, sehingga agar dapat dipergunakan dengan baik diperlukan perlakuan  tambahan  yaitu  proses  penemperan. Proses penemperan merupakan proses perlakuan  panas  dengan  pemanasan  sampai
Jurnal Teknologi 10 (1) pp 83-88 © 2018
temperatur.  Dengan  demikian  didapatkan peningkatan  keuletan  dan  ketangguhan  serta meningkatkan  sifat  kemampukerasan  baja. Namun  disisi  lainnya  terjadi  pengurangan kekuatan dan kekerasannya.

## METODE PENELITIAN
Metodologi  peneiltian  yang  dilakukan  adalah: pengumpulan  data  dan  studi  literatur  yang berkaitan  dengan  penelitian,  sampel  untuk pengujian  dilakukan  beberapa  perlakuan  di proses  heat  treatment,  dilakukan  pengujian kekerasan  pada  sampel  hasil  proses  heat treatment, dilakukan analisa dari hasil pengujian  kekerasan,  langkah  penelitian  yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar 5.
Mulai Pengumpulan data Sample
Proses Heat Treatment -  Loading -  Alkali washing
-  Hardening process -  Alkali washing -  Tempering process Kesimpulan Analisa Uji kekerasan Rockwell Selesai Gambar 5 . Alur penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil nilai kekerasan pada outer ring dan inner ring  tipe  6301  dengan  menggunakan  alat Digital  Rockwell  Hardness  Tester  buatan Jepang,  dengan  beban  60  kg  (telah  di
konversikan ke HRC), dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Tabel 1 . Hasil Pengujian kekerasan pada outer ring
Sample Titik Rata- rata (HRC) No. A B C D 1 2 3 4 5 6 63.8 63.8 63.3 63.5 63.7 63.6 63.5 63.6 63.3 63.5 63.5 63.6 63.5 63.5 63.5 63.5 63.6 63.5 63.5 63.6 63.3 63.5 63.6 63.5 63.5 63.6 63.3 63.5 63.6 63.6
Dari  data  Tabel  1  diatas  diperoleh  nilai  rata- rata  kekerasan  dari  outer  ring    tersebut  adalah 63.5 HRC.
Tabel 2 . Hasil Pengujian kekerasan pada inner ring Sample Titik Rata- rata (HRC) No. A B C D 1 2 3 4 5 6 63.8 63.6 63.8 63.6 63.8 63.7 63.5 64.0 63.7 64.6 63.8 63.6 63.6 63.8 64.0 63.6 64.0 64.0 63.7 63.8 63.6 63.4 63.8 63.8 63.6 63.8 63.7 63.5 63.8 63.7
Nilai  rata-rata  kekerasan  dari  inner  ring    dari Tabel 2 adalah 63.6 HRC.
Berdasarkan  hasil  dari  pengujian  kekerasan pada outer dan inner  ring tersebut  setelah proses Heat Treatment didapat harga kekerasan sebesar : 1. Untuk outer ring 63.5 HRC 2. Untuk inner ring 63.6 HRC
Karena  standar  nilai  kekerasan  pabrik  62-64 HRC,  maka outer dan inner  ring tersebut memenuhi  standar quality pabrik  dan  siap untuk diteruskan ke proses pemesinan.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian, maka kesimpulannya adalah sebagai berikut: 1.  Proses Heat Treatment outer dan  inner ring dari  bearing  dapat  dihasilkan  sifat-sifat mekanik yang diinginkan tingkat kekerasannya  sesuai  dengan  standar  yang diinginkan  pabrik,  yaitu  nilai  kekerasan Rockwell 62-64 HRC.
2.  Proses  Heat  Treatment  bahan  bearing  steel 52100  yang  sifatnya  keras  dan  rapuh  dapat merubah  sifat  dari  bahan  tersebut  menjadi ulet dan tangguh.
3.  Proses  Heat  Treatment  menentukan  proses pemesinan  selanjutnya  dari  outer  dan  inner ring  pada  proses  pembuatan  produksi bearing PT. XYZ.

## DAFTAR PUSTAKA
Amstead,  B.,  1997,  Teknologi  Mekanik, Penerbit Erlangga Daryanto, 1997, Teknik Servis Mobil, Penerbit
PT. Rineka Cipta Diniardi,  E.,  Ramadhan,  A.I.,  Basri,  H.,  2014, Analisis Kekuatan Mekanik Dan Struktur  Mikro  Pada  Material  Polimer Penyusun Kipas Radiator, Jurnal Teknologi, Vol 6 No 1, pp. 55-67 Hasbi,  M.  Y.,  Malau,  D.  P.,  Adjiantoro,  B., 2016, Pengaruh Variasi Reduksi Terhadap  Kekerasan Dan Struktur
Mikro  Baja  Laterit  Melalui  Pengerolan Panas,  Prosiding  Seminar  Nasional
Sains  dan  Teknologi  (Semnastek)  2016, pp. 1-8
Mabruri,  E.,  dkk,  2015,  Pengaruh  Mo  Dan  Ni
Terhadap Struktur Mikro Dan Kekerasan Baja Tahan Karat Martensitik 13cr, Majalah Metalurgi (2015), 3: 133- 140
Saleh,  A.  R.,  2014,  Analisa  Kerusakan Bantalan Bola (Ball Bearing) Jenis Deep
Groove  Pada  Lori  Pabrik  Kelapa  Sawit Dan  Cara  Penanggulangannya,  Jurnal Aptek Vol. 6 No. 1, pp. 49-56 Sularso, Kiyokatsu Suga, 1978, Dasar Perencanaan  dan  Pemilihan  Elemen
Mesin, Penerbit Pradya Paramita
Susanto, E. E., Faizin Ahmad R, 2009, Analisa Kegagalan  Main  Bearing  Crankshaft Pada  Kendaraan  Roda  Empat,  Jurnal Flywheel, Volume 2, Nomor 1, pp. 1-9 Vlack,  V.  H.,  Djaprie,  1995,  Ilmu  dan Teknologi Bahan, Penerbit Erlangga