## ANALISA KERUSAKAN PATAH CAMSHAFT PADA MESIN KENDARAAN BERMOTOR
Sugiyanto, Eko Edy Susanto
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Nasional Malang Telp. (0341) 417636 – Pes. 516, Fax. (0341) 417634 E-mail : ekoedys@yahoo.co.id

## ABSTRAK
Penggunaan  baja  salah  satunya  adalah  dibidang  proses  produksi,  seperti pembuatan poros nok atau camshaft, proses pembentukan, dan konstruksi lainnya. Pemilihan material camshaft tergantung dari penggunaan atau aplikasi yang akan dibebankan  pada konstruksi camshaft tersebut.  Pemilihan  material  yang  tepat sangat  menunjang  hasil  yang  baik,  secara  umum  baja  yang  sesuai  adalah  baja dengan unsur baja karbon sedang.
Bentuk  patahan  camshaft  berbentuk  patah  getas.  Pernyataan  tersebut dipekuat oleh bentuk penampang patahan yang rata dan mendatar. Patahan yang rata dan mendatar disebabkan karena pergeseran atara sruktur logam. Bagian luar poros pada daerah yang tidak mendapat perlakuan pemesinan, kekerasannya 41,5 HRc lebih rendah dibandingkan dengan kekerasan pada daerah poros yang berhubungan dengan bantalan 44 HRc. Kekerasan pada daerah patahan kalau  diukur  dari  daerah  yang  medekati  lingkaran  luar  poros  lebih  keras dibandingkan  dengan inti poros  dan  rata-rata kekerasan daerah patah  sebesar  38 HRc.  Pada poros yang patah atau rusak penyebaran kekerasan tidak merata. Pada daerah patahan camshaft setelah diukur kekerasannya ternyata semakin kedaerah inti  poros  kekerasannya  semakin  kecil.  Dengan  demikian  ketangguhan camshaft tidak  mampu  mengatasi  momen  puntir  yang  terjadi  akibat  pemberhentian  secara mendadak karena adanya  kesalahan  pada sistem penggerak, akibatnya  camshaft patah
Kunci: camshaft, patahan, operasional, pengujian, kegagalan.

## PENDAHULUAN
Pada  mesin kendaraan  terdapat mekanisme  penggerak  yang  bekerja sangat  kompak  dan  mendukung  sistem kerja  untuk  menjalankan  mesin.  Salah satunya  bagian  komponen  mesin  yang sangat  penting  yaitu  camshaft  karena camshaft  mengatur  pemasukan  bahan bakar  dan  mengeluarkan  gas buang  atau sisa  pembakaran  dengan  membuka  dan
menutup  katup-katup  pada  ruang pembakaran. Mekanisme kerjanya dengan cara  memutar  camshaft  dan  pada camshaft  dilengkapi  nok-nok  untuk membuka dan menutup katup-katup pada ruang  bakar.  Dengan  demikian  camshaft menerima  beban  momen  puntir.  Agar putaran  camshaft  dapat  optimal  maka pada  bagian-bagian bearing diberikan pelumas  yang  melumasi  secara  terus- menerus.  Kerusakan  yang  sering  terjadi
pada camshaft, kebanyakan pada nok-nok sering  terjadi  keausan  karena  gesekan dengan  dudukan push  rod ,  keausan  pada poros yang berhubungan dengan bantalan walaupn  sudah  ada  aliran  pelumasnya. Kerusakan  yang  berat  dan  jarang  terjadi yaitu  patahnya  poros  camshaft,  padahal camshaft  tersebut  umur  pakainya  dapat dikatagorikan masin aman. Pada  kerusakan camshaft selain bahan  poros  yang  digunakan  juga dipengaruhi oleh pengoperasiannya meliputi  pelumasan,  kerja camshaft dan permasalahan  apa  penyebab  camshaft mengalami  rusak  patah  pada  saat dioperasikan. Tujuannya
untuk mengetahui  model  perpatahan  yang terjadi  pada camshaft dan penyebab patahnya camshaft, dimana  masalah patahnya camshaft tersebut  akan  dibahas lebih lanjut.

## METODOLOGI
Bahan  camshaft  yang  rusak  atau  patah mempunyai komposisi C: 0,38 ; Si: 0,27 ; Mn:0,65 ; Cr:1,7 ; Mo:0,35 ; Ni:1,25 dan kekerasannya  rata-rata  290  HB, Tensile Strength  rata-rata  95  kg/mm 2 .  Melalui pendekatan  bahan  sampel  uji  kekerasan menggunakan  bahan  dengan  komposisi yang  mendekati  komposisi  bahan camshaft yang rusak tersebut, memperoleh  data  kekerasan  45  HRc,
Yeild  Strength  785  Mpa,  Tegangan maksimum 856 Mpa.
Menentukan model patahan :
Gambar 1. Camshaft yang patah
Gambar 2.  Bentuk patahan camshaft
(a)
(b)
Gambar  3    Berdasarkan refrensi  (a) Patahan Britle (b) Patahan Ductile
Patahan poros tipe Ductile  (refrensi)
Patahan poros tipe Britle (sampel)
Gambar 4  Membandingan bentuk patahan dari refrensi dengan camshaft
yang patah
Dari  gambar  2,  gambar  3  dan  gambar  4 sudah  jelas  bahwa  bentuk  patahan camshaft berbentuk patah getas.
Pernyataan tersebut dipekuat oleh bentuk
penampang  patahan  yang  rata  dan mendatar.  Patahan  yang  rata  dan mendatar  disebabkan  karena  pergeseran atara sruktur logam.
Bentuk  patahan  logam  yang bersifat  mulur  atau  ductile  terlihat  pada permukaan  patahan  terdapat  bentuk- bentuk  bukit  yang  lancip  karena pergeseran struktur logam kearah vertikal
bersamaan  dengan  melemahkan  energi antara srtuktur logam sehingga membentuk kerucut sampai putus. Bahan camshaft kandungan karbonnya  0,35  %  dengan  demikian termasuk baja karbon sedang sesuai untuk bahan poros kerena mempunyai kekuatan dan  ketangguhan.  Jika  dilakukan pengolahan panas dapat keras dan kuat.
Penyebaran kekerasan material camsahft yang patah.
Gambar 5   Lokasi pengukuran kekerasan camshaft pada daerah bearing
Bagian  luar  camshaft  (gambar  5)  yang berhubungan  dengan  bantalan  tidak  ada cacat aus dan kekerasannya rata-rata 43,5 HRc.  Dengan  demikian  pengaruh pelumasan pada bantalan tidak ada karena tidak  terdapat  keausan  bahan  akibat gesekan.  Bagian  luar  poros  pada  daerah yang tidak mendapat perlakuan pemesinan  (Gambar  6),  kekerasannya 41,5  HRc  lebih  rendah  dibandingkan dengan kekerasan pada daerah poros yang
berhubungan  dengan  bantalan  43,5  HRc. Kekerasan  pada  daerah  patahan kalau diukur  pada  daerah  yang  medekati lingkaran luar poros lebih keras (Gambar 7)  dibandingkan  dengan  daerah  tengah poros dan rata-rata kekerasan yang rusak atau  patah  sebesar  38  HRc.    Dengan demikian    pada  satu  poros  yang  patah atau  rusak  penyebaran  kekerasan  tidak merata.
1 2 3 1 2 3 4
Gambar 6.  Lokasi pengukuran kekerasan camshaft pada daerah patahan (diameter luar poros) Gambar 7.  Lokasi pengukuran kekerasan camshaft pada daerah patahan Struktur mikro daerah patahan camshaft .
No Lokasi pengujian Foto Struktur Mikro Keterangan 1 Gambar struktur mikro diperbesar 500 x Kekerasan 41 HRc 2 Gambar struktur mikro diperbesar 500 x Kekerasan 39 HRc 3
Gambar struktur mikro diperbesar 500 x Kekerasan 39 HRc
1 2 3 4 5 1 4 3 2
4 Gambar struktur mikro diperbesar 500 x Kekerasan 40 HRc 5 Gambar struktur mikro diperbesar 500 x Kekerasan 35 HRc
Gambar 8.  Struktur mikro daerah patahan camshaft dan kekerasannya
Pada daerah  patahan camshaft setelah diukur  kekerasannya  ternyata  semakin kedaerah  inti  atau  tengah  poros kekerasannya  semakin  kecil.  Kenyataan ini diperkuat oleh gambar struktur mikro yang  menggambarkan  pada  daerah  tepi poros  kandungan  martensitnya  labih banyak prosentasenya dibandingkan pada daerah inti poros. Dengan demikian pada daerah luar poros kekerasannya tinggi dan bagian  tengah  poros  dimana  prosentase martensitnya lebih rendah dan prosentase perlit,  ferit    tinggi  maka  kekerasannya agak  rendah.  Oleh  sebab  itu  poros spesifikasinya  tahan  terhadap  aus  dan tangguh serta kuat terhadap pembebanan.
Pengoperasian camshaft pada  mesin kendaraan bermotor.
Historis terjadinya patahnya
camshaft karena camshaft tidak  mampu menahan  momen  puntir  yang  terjadi secara  mendadak.  Momen  puntir  pada
camshaft terjadi  karena  kerja camshaft berputar  dan  secara  mendadak  putaran camshaft dihentikan  oleh  nok  yang  tidak mampu menggerakan push rod. Push rod tidak  bergerak  karena  arm  macet disebabkan  katup-katup  yang  digerakan juga  macet  karena  berbenturan  dengan piston.  Dengan  demikian  demikian patahnya camshaft karena  pada  waktu camshaft berputar dengan  putaran  tinggi kemudian  diberhentikan  oleh  macetnya arm  secara  mendadak  maka  momen puntir  yang  terjadi  pada camshaft tidak mampu  ditahan  oleh camshaft sehingga terjadi perpatahan pada camshaft.

## PEMBAHASAN
Kekerasan
pada permukaan camshaft yang  patah  rata-rata  39 – 43
HRc dan pada perrmukaan camshaft yang berhubungan dengan bantalan kekerasannya  41 – 46  HRc,  dengan
demikian  penyebaran  kekerasan  pada permukaan  poros camshaft yang  patah tidak  merata  dan  rata-rata  kekerasannya 41,5  HRc.  Kekerasan  poros  pada  bagian yang  berhubungan  dengan  bantalan  rata- rata  kekerasnnya  43,5  HRc.  Kekerasan berdasarkan potongan melintang camshaft yang rusak 35 – 41 HRc dengan demikian rata-rata  bagian  dalam  poros  yang  rusak kekerasannya  rata-rata  38  HRc.  Tidak meratanya kekerasan pada camshaft yang patah karena unsur martensit penyebarannya tidak merata, pada daerah diameter  terbesar  kandungan  martensit prosentasenya  banyak  dan  bagian  tengah poros prosentase martensit kecil.
Pengaruh  timing  yang  salah maka kinerja camshaft dan crankshaft tidak menghasilkan  proses  kerja  mesin  dengan baik  sehingga  menyebabkan  katup berbenturan dengan
piston dan menyebabkan  arm  berhenti  atau  macet. Sisi  yang  lain camshaf t  masih  berkerja berputar dan nok mendorong arm karena arm macet maka nok juga macet sehingga momen puntir pada camshaft menyebabkan  patah  pada  daerah  nok yang macet.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  dan  analisa data  hasil  penelitian,  maka  dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Camshaft setelah  dioperasikan  pada mesin  kendaraan  terjadi  penurunan kekerasan  dan  kekerasannya  tidak merata  sehingga  terjadi  perbedaan tegangan  pada  bahan  kontruksi
camshaft dengan  demikian  dapat mempercepat laju perpatahan.
2. Camshaft  patah  disebabkan  tidak mampunya  bahan camshaft menerima momen puntir setelah terjadi macetnya arm  dan  posisi  c amshaft dalam keadaan berputar.
3. Pemilihan  bahan camshaft rusak sebelum batas umur pakai karena pada saat  pengoperasian  terjadi  kesalahan proses kerja pada sistem mekanis.

## DAFTAR PUSTAKA
1. George E. Dieter, Metalurgi Mekanik, Terjemahan  Sriati  Djaprie,  Jilid  2, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1988.
2. Smallman.  R.E,  Metalurgi  Fisik Modern, Penerbit Gramedia, Jakarta,1991.
3. Suratman  Rochim,  Paduan  Proses Perlakuan  Panas, Lembaga  Penelitian Institut Teknologi Bandung, 1994. 4. Tata  Surdia,  Pengetahuan  Bahan Teknik, Penerbit Gramedia, Jakarta,1992. 5. Thelning  Erick,  Stell  and  Heat Treatment, Jointly Owned by Butterworek & CO, London, 1984 6. Thomas  J.  Witherfod,  Introduction  to Heat  Treating  of  Stells,  ASM
Handbook  Heat  Treating,  Volume  4, ASM  International,  Ohio,  1993 halaman 711-725.