## ANALISIS PENGARUH MEDIA PACK CARBURIZING TERHADAP KEAUSAN DAN KEKERASAN SPROKET SEPEDA MOTOR
Sigit Gunawan 1 dan Sigit Budi Harton 2

## ABSTRAK
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengkaji  pengaruh  media pack carburizing terhadap  keausan  dan  kekerasan  sproket  Honda  Supra  X
125.  Variabel  penelitian  adalah  media carburising .  Proses pack carburizing dilakukan  dengan    menggunakan  media  karburasi  yang berbeda yaitu kokas, arang tempurung kelapa, arang sirep dan briket batu bara.  Pada  masing-masing  media  karburasi    ditambahkan  barium karbonat  (BaCO 3 )  3,5%.  Untuk  proses  perlakuan  panas,  pemanasan dilakukan pada temperatur 900 o C dengan waktu karburasi selama 2 jam dilanjutkan  dengan quenching dengan  media  oli.  Hasil  penelitian menunjukkan bahwa kekerasan rata-rata tertinggi dihasilkan pada proses carburizing dengan media arang sirep   yaitu 629 HV. Keausan  spesifik rata-rata  terkecil  dicapai  pada  proses carburizing dengan carburizer arang  sirep  yaitu  1,625  x  10 -7 mm 2 /kg,  dan  keausan  spesifik  rata-rata terbesar sebesar  1,867 x 10 -7 mm 2 /kg  diperoleh pada proses carburizing dengan  media kokas.
Kata Kunci: Pack Carburizing , Keausan, Sproket, Kekerasan

## PENDAHULUAN
Teknologi  transportasi  khususnya  sepeda  motor  berkembang  dengan  pesat. Kenyataan di lapangan menunjukkan bahwa kegagalan komponen mesin disebabkan oleh kerusakan  pada permukaan  berupa  keausan,  retak maupun  korosi. Keausan  didefinisikan sebagai  kerusakan  pada  permukaan  material  padat  yang  diakibatkan  oleh  pengurangan atau perpindahan material melalui aksi mekanis dari material lain baik padat, cair atau gas yang  bersentuhan  dengannya (ASM  Handbook,  1990) .  Keausan  merupakan  faktor
1& 2 Jurusan Teknik Mesin STTNas Yogyakarta
penting  dalam  mengurangi  fungsi  permesinan  termasuk  membatasi  usia  pemakaian.  Hal ini  mengakibatkan  peningkatan  biaya maintenance .  Komponen  sepeda  motor  yang mengalami  keausan  antara  lain ring  piston , shaft , disk  brake dan  sproket.  Mekanisme keausan seringkali terjadi bersama-sama, sehingga sulit untuk memisahkan pengaruh satu dengan  yang  lain.  Jenis  keausan  yang  terjadi  pada  komponen  sproket  adalah  keausan adhesif dan abrasif.
Sproket  merupakan  salah  satu  komponen  sepeda  motor  yang  terbuat  dari  baja. Material  untuk    membuat  sproket  harus  mempunyai  ketahanan  aus  yang  cukup  tinggi. Untuk  mendapatkan  sifat  yang  demikian,  maka  bahan  perlu  diberikan  perlakuan  panas. Pada  dasarnya  perlakuan  panas  adalah  proses  memanaskan  bahan  sampai  suhu  tertentu dalam  jangka  waktu  tertentu,  kemudian  didinginkan  dengan  metode  tertentu.  Salah  satu cara  yang  dapat  dilakukan  untuk  meningkatkan  sifat-sifat  permukaan  adalah  dengan proses carburizing . Carburizing dapat meningkatkan kekerasan permukaan sehingga lebih tahan aus yang diikuti dengan peningkatan umur komponen.
Karburasi atau Carburizing adalah proses pemberian atau penambahan kandungan karbon  yang  lebih  banyak  pada  bagian  permukaan  dibanding  dengan  dinding  bagian dalam,  sehingga  kekerasan  permukaannya  lebih  meningkat.  Sedangkan  pada  bagian dalamnya diharapkan masih memiliki keuletan atau keliatan (Palallo, 1995).
Penelitian  ini  mencoba  untuk  menyelidiki  pengaruh  media carburizing terhadap keausan  dan  kekerasan  permukaan  sproket  sepeda  motor.  Dengan  demikian,  hasil penelitian  dapat  memberikan  informasi  bagi  industri  untuk  mengetahui  keausan  dan kekerasan bahan sebagai fungsi media carburizing.

## TINJAUAN PUSTAKA
Suryanto (2005) telah  melakukan  penelitian  tentang  pengaruh  komposisi  media karburasi serbuk arang kayu-barium karbonat terhadap kekerasan dan keausan baja karbon rendah  dan  diperoleh  hasil  bahwa  peningkatan  suhu  karburasi  akan  meningkatkan kedalaman efektif lapisan  karburasi, tetapi peningkatan  suhu karburasi akan menurunkan laju  keausan. Kuswanto  (2010) telah  meneliti  perlakuan pack  carburizing pada  baja karbon  rendah  sebagai  material  alternatif  untuk  pisau  potong  pada  penerapan  teknologi tepat  guna  dan  diperoleh  hasil  bahwa  harga  kekerasan  naik  26%  dan  kedalaman  atom karbon yang berhasil berdifusi juga cukup untuk kepentingan teknik yaitu ± 1000 μm.
Hamzah  dan  Iqbal  (2008) meneliti  mengenai  peningkatan  ketahanan  aus  baja karbon  rendah  dengan  metode carburizing .  Hasil  penelitian  menginformasikan  bahwa semakin  tinggi  temperatur proses carburizing akan  menghasilkan  ketahanan  aus  spesifik yang  lebih baik  dan  pada proses carburizing dengan  temperatur 950 o C  yang  dilanjutkan dengan proses pengerasan pada temperatur 840 o C memberikan peningkatan ketahanan aus tertinggi sebesar 83,6% dibandingkan dengan ketahanan aus raw material . Sunardi, dkk (2013) meneliti  tentang  pengaruh pack  carburizing dan  kekasaran  permukaan  terhadap umur  fatik  material  poros  baja  S45C  dan  diperoleh  hasil  bahwa  perlakuan pack carburizing memberikan  dampak  penurunan  terhadap  umur  lelahnya,  meskipun  terjadi peningkatan  kekerasan. Adding  (2010) menemukan  peningkatan  kekerasan  baja  yang dikarburasi  menggunakan  kayu  bakau  pada  suhu 900°C dengan  waktu  penahanan  5  jam yaitu  66  HRC,  sedangkan  baja  yang  dikarburasi  lanjut quench pada  suhu  dan  waktu penahanan yang sama yaitu 68,5 HRC.

## METODE PENELITIAN

## Bahan Penelitian
Bahan penelitian  yang digunakan adalah Sproket Honda Supra X 125. Komposisi kimia yang terkandung di dalamnya adalah 98,45% Fe, 0,013% S, 0,347% C, 0,090% Ni, 0,164% Si, 0,053% Cr, 0,783% Mn, 0,014% Mo, 0,07% W dan 0,006% P termasuk baja karbon  sedang.  Media caburizing yang  digunakan  yaitu  arang  sirep,  arang  tempurung kelapa, briket batu bara, kokas dan energizer barium karbonat.  Sproket kemudian dibuat spesimen untuk uji keausan, uji kekerasan dan uji struktur mikro. Spesimen dibuat dalam dua kondisi yaitu kondisi raw material dan kondisi dengan perlakuan pack carburizing.
Proses pack carburizing dilakukan  dengan  memanaskan  spesimen  uji  di  dalam kotak  baja  yang  telah  diisi  campuran  media pack carburizing dan  barium  karbonat (BaCO 3 )  pada  suhu  900 o C  dengan  waktu  tahan  2  jam,  kemudian  spesimen  diberi perlakuan quenching dengan  cara  mencelupkan  ke  dalam  media  pendingin  berupa  oli sampai  suhu  kamar.  Media carburizing yang  digunakan  arang  sirep,  arang  tempurung kelapa, briket batu bara, dan kokas.

## Alat Penelitian
1. Furnace / oven merk Barnstead Thermolyne.
2. Mesin uji kekerasan Vickers (VHN) merk Matsuzawa series HVN-M3.
3. Mikroskop  optik  model  PME3-313UN,  merk  Olympus  dengan  kemampuan perbesaran 100, 200, 500, dan 1000 kali.
4. Alat  uji  keausan  merk  Ogoshi  High  Speed  Universal  Wear  Testing  Machine tipe OAT-U.
5. Kotak karburasi.
6. Alat pemotong logam.
7. Kertas amplas, autosol, dan larutan etsa.

## Pelaksanaan Penelitian
Pengujian  kekerasan  dilakukan  dengan  metode  kekerasan  Vickers  dengan  beban indentasi  30  kg.  Pengujian  dilakukan  secara  acak  pada 3  titik dengan  penetrator piramid intan  kemudian  dicari  panjang  diagonal  rata-ratanya.  Sebelumnya  permukaan  spesimen dihaluskan dengan kertas amplas no. 400, 600, 800 dan 1000. Selanjutnya dilakukan lagi penghalusan  menggunakan autosol sampai bekas goresan-goresan hilang.
Pengujian  keausan  dilakukan  dengan  cara  menggesekkan  piringan  berputar terhadap  spesimen.  Pengujian  keausan  dilakukan  dengan  mesin  uji  Ogoshi  High  Speed Universal Wear Testing Machine Tipe OAT-U. Pengujian keausan mengacu pada metode Reiken  Ogoshi  dengan  lebar  piringan  pengaus  3  mm,  jari-jari  pengaus  14,4  mm,  beban tekan pada pengaus 2,21 kg, jarak tempuh selama proses pengausan 100 m dengan waktu pengausan  41  detik.  Lebar  keausan  pada  permukaan  spesimen  diukur  dengan  bantuan miskroskop optik.
Struktur  mikro  diamati  dengan  miskroskop  optik  perbesaran  200  kali. Sebelumnya  permukaan  spesimen  dihaluskan  dengan  amplas  no.  400,  600,  800 dan  1000.  Setelah  permukaan  halus,  dilakukan  lagi  penghalusan  menggunakan autosol  sampai  permukaan  menjadi  mengkilat,  kemudian  dietsa  dengan  larutan etsa (HNO 3 + Etanol).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 1 memperlihatkan bahwa nilai kekerasan rata-rata tertinggi adalah 629 HV diperoleh pada spesimen yang mendapat perlakuan pack carburizing dengan media arang sirep.  Hal  ini  dipengaruhi  oleh  potensial  karbon  yang  terkandung  dalam  arang.  Semakin
banyak potensial karbon pada arang maka atom–atom karbon yang akan terdifusi ke dalam benda kerja lebih banyak. Dengan banyaknya atom–atom karbon yang terdifusi ke dalam benda  kerja  maka  pada  proses quenching akan  mudah  terbentuk  fasa  martensit,  pada daerah  transisi  didominasi  perlit,  hanya  sebagian  kecil  terdapat  ferit,  sehingga mengakibatkan kekerasan spesimen menjadi semakin tinggi. Kekerasan rata-rata terendah adalah 179, 67 HV diperoleh pada spesimen raw  material . Hasil pengujian kadar karbon media carburizing ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil pengujian kadar karbon
No. Media karburasi Kadar Karbon (%) Metode 1.  Kokas 61,25 Gravimetri 2.  Arang Tempurung Kelapa 76,84 Gravimetri 3.  Briket Batu Bara 78,75 Gravimetri 4.  Arang Sirep 92,54 Gravimetri Hubungan  antara  media pack carburizing dan  kekerasan  diperlihatkan  pada Gambar 1. Sedangkan hubungan antara media pack carburizing dan keausan ditampilkan pada Gambar 2.
Gambar 1. Grafik Hubungan Antara Media Pack Carburizing Dan Kekerasan
598 579 629 550,33 179,67 0 100 200 300 400 500 600 700 Raw material Kokas Arang tempurung Briket batu bara
Arang sirep
Media Pack Carburizing K ek er as an ( H V ) kelapa
Gambar 2. Grafik  Hubungan Antara Media Pack Carburizing Dan Keausan
\
Gambar 2 menunjukkan keausan spesifik dari spesimen raw material dan spesimen yang  telah  mendapat  proses pack  carburizing dengan  variasi  media pack  carburizing . Spesimen  yang  diberi  perlakuan pack  carburizing dengan  media  arang  sirep  memiliki keausan terkecil yaitu 1,625 x 10 -7 mm 2 /kg  dibanding dengan semua proses carburizing . Bila  dihubungkan  dengan  hasil  pengujian  kekerasan,  maka  ada  kecenderungan  linier antara  kekerasan  dan  keausan  yang  berarti  benda  uji  dengan  kekerasan  tertinggi  akan menghasilkan keausan spesifik terendah.
Gambar  3  memperlihatkan  hasil  pengujian  struktur  mikro.  Hasil  pengujian  foto mikro  menunjukkan  bahwa  struktur  mikro  bahan  asal  adalah  ferit  dan  perlit.  Proses carburizing dengan carburizer kokas  struktur  mikronya  adalah  martensit,  ferit  tetapi sedikit   perlit.  Pada  foto  mikro  media arang  tempurung  kelapa  struktur  mikronya adalah martensit, ferit  dan  perlit  mulai  meningkat.  Proses carburizing dengan carburizer briket batu bara struktur mikronya adalah martensit, dengan perlit mulai terbentuk banyak, tetapi ferit  berkurang.  Proses carburizing dengan  media carburizing arang  sirep  struktur mikronya  adalah  martensit  dengan  penyebaran  yang  merata  sepanjang  tepinya  dan  pada daerah  transisi  didominasi  perlit, dan  sebagian  kecil  terdapat  ferit. Hal  ini  menyebabkan nilai kekerasan meningkat.
1,265 1,590 1,634 1,867 7,525 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Raw material Arang tempurung kelapa
Briket batu bara Kokas Arang sirep Media Pack Carburizing K ea us an S pe si fi k (m m 2 /k g) Keterangan: dikali 10 -7
a). Raw material
b). Spesimen (kokas)
c). Spesimen (arang tempurung kelapa) d). Spesimen (briket batu bara) e). Spesimen (arang sirep)
Gambar 3. Hasil Pengujian Struktur Mikro

## KESIMPULAN
Kekerasan rata-rata tertinggi dihasilkan pada carburizer arang sirep yaitu 629 HV.
Keausan  spesifik  rata-rata  terkecil  dicapai  pada  proses carburizing dengan carburizer
Martensit Perlit Ferit 50 Ferit Perlit 50 m  Marten sit Perl it Feri t 50 Martens it Ferit Perli t 50 m  Martensit Ferit Perlit 50 m 
arang  sirep  yaitu 1,625  x  10 -7 mm 2 /kg,  dan keausan  spesifik  rata-rata  terbesar  diperoleh pada proses carburizing media kokas sebesar  1,867 x 10 -7 mm 2 /kg.

## DAFTAR PUSTAKA
Adding, F.A., 2010, Pengaruh Temperatur dan Waktu Penahanan Pada Proses Karburasi Padat Baja Karbon Rendah , UNHAS, Makasar.
ASM  Handbook,  1990, Failure  Analysis  and  Prevention ,  Vol.  11,  ASM  International, Material Park, Ohio.
Hamzah,  S.M.,  Iqbal,  M.,  2008, Peningkatan  Ketahanan  Aus  Baja  Karbon  Rendah Dengan Metode Carburizing , Jurnal SMARTek, Vol. 6, pp. 169-175.
Kuswanto,  B.,  2010, Perlakuan  Pack  Carburizing  Pada  Baja  Karbon  Rendah  Sebagai Material Alternatif  Untuk  Pisau  Potong  Pada  Penerapan  Teknologi Tepat  Guna , Prosiding  Seminar  Nasional  Sains  dan  Teknologi,  Fakultas  Teknik  Universitas Wahid Hasyim Semarang.
Palallo, F., 1995, Perlakuan Panas Logam , PPPG Teknologi Bandung.
Sunardi,  Lusiani,  R.,  Fitra,  O.A.,  2013, Pengaruh  Pack  Carburizing  dan  Kekasaran Permukaan  Terhadap  Umur  Fatik  Material  Poros  Baja  S45C ,  Jurnal  Foundry, Vol. 3, pp. 7-12.
Suryanto,  H.,  2005, Pengaruh  Komposisi  Media  Karburasi  Serbuk  Arang  Kayu-Barium Karkonat  Terhadap  Kekerasan  dan  Keausan  Baja  Karbon  Rendah ,  Universitas Gadjah Mada.
PENULIS:
SIGIT GUNAWAN 1 , SIGIT BUDI HARTONO 2
1, 2 Jurusan Teknik Mesin STTNas Yogyakarta
Jl. Babarsari Caturtunggal Depok Sleman Yogyakarta 55281 E-mail: gunruscit@gmail.com E-mail: s1g1t.budi@yahoo.co.id