## PENGARUH PROSES SINTERING PADA TEMPERATUR 800˚C TERHADAP KEKERASAN DAN KEKUATAN BENDING PADA PRODUK GERABAH
Muhammad Rifai 1 dan Sigit Budi Hartono 2

## ABSTRAK
Untuk  membuat  produk  gerabah,  perlu  dilakukan  dengan  menggunakan  metode yang  baik  serta  proses  pengerjaan  yang  benar.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mengetahui  pengaruh  proses  sintering  pada  temperatur  800 0 C  terhadap  sifat mekanis pada produk industri gerabah kasongan. Bahan material yang digunakan berupa  tanah  merah,  tanah  kuning  dan  pasir  halus.  Masing-masing  material dikeringkan  kemudian  disaring  sampai  didapat  ukuran  butir  80  mesh,  kemudian material  di-mixing  selama  20  menit  dengan  proses  kering.  Produk  dibentuk dengan  menggunakan  cetakan  stone  gipsum  dengan  tekanan  15  kg.  Sintering produk  dilakukan  dengan  menggunakan  tungku  listrik  (furnace)  dengan  laju pemanasan 13,3 0 C/menit sampai temperatur 800 0 C dan ditahan selama 60 menit. Pendinginan  dilakukan  di  dalam  furnace  sampai  pada  temperatur  suhu  ruang  30
0 C. Uji bending dengan bentuk balok ukuran (P = 50 mm, L = 3 mm, T = 4 mm) dengan menggunakan standar JIS R 1601 dan untuk kekerasan Rockwell, sampel di-mounting di dalam resin. Pengujian Kekerasan Rockwell pada sampel 1 dan 2 sebesar 20,3 dan sampel 3 sebesar 22,6. Pada ketahanan bending  sampel 1 dan 2 sebesar 0,016 dan sampel 3 sebesar 0,05 (kg/mm 2 ).
Kata kunci : Sintering, Kekerasan Rockwell, Bending.

## PENDAHULUAN
Keberadaan industri gerabah dikasongan Yogyakarta, telah menjadikan salah satu ciri  khas  wilayah  ini  dan  salah  satu  komoditi  unggulan  yang  dikenal  tidak  saja  karena mutu  yang  tinggi,  desain  yang  variatif  dan  kualitas  yang  bagus,  tetapi  juga  dari  nilai ekspornya  yang  tinggi.  Krisis  moneter  yang  terjadi  tidak  berpengaruh  terhadap  kegiatan industri ini, bahkan dengan menurunnya nilai rupiah justru memberikan nilai ekspor yang tinggi  karena  semakin  tingginya  pasaran  gerabah  ke  manca  negara,  seperti  Australia, Amerika, Jepang, Belanda dan Perancis.
Dalam rangka menunjang pengembangan usaha kerajinan gerabah perlu dilakukan studi  kelayakan  produk.  Hasil  penelitian  yang  disusun  dalam  bentuk  analisis  proses finishing pembuatan produk gerabah di kasongan. Hal ini dimaksudkan untuk memenuhi kebutuhan informasi bagi pengembangan  investasi atau usaha ini.
1 Alumni Jurusan Teknik Mesin FTI-UII Yogyakarta
2 Dosen Teknik Mesin STTNAS Yogyakarta
http://jurnal.unimus.ac.id

## LANDASAN TEORI

## Keramik
Istilah keramik sesuai konteks modern, mencakup material anorganik yang sangat luas,  keramik  mengandung  elemen  nonmetalik  dan  metalik  dan  dibuat  dengan  berbagai teknik  manufaktur.  Secara  tradisional,  keramik  dibuat  dari  mineral  silikat,  seperti lempung yang dibakar pada temperatur 1200 ºC-1800 ºC (Smallman dkk, 1999). Keramik berasal  dari  bahasa  Yunani  yang  berarti  kramos,  yang  berarti  bahan  yang  dibakar  atau material yang dibakar ditungku (tanur) sejak zaman dahulu. Keramik modern sering kali dibuat  tanpa  tahap  pembakaran  ditungku  (misalnya  penekan-panas, sintering -reaksi, defitrifikasi-gelas, dan sebagainya).

## Pembakaran (Firing)
Proses  pembakaran  merupakan  salah  satu  tahapan  yang  sangat  penting  pada proses pembuatan benda keramik, karena tanpa  melalui proses pembakaran maka benda keramik  belum  dapat  disebut  produk  keramik.  Tanah  liat  merupakan  bahan  baku  utama untuk  pembuatan  keramik  yang  akan  mengalami  proses  pembakaran  apabila  telah melewati  temperatur  600  ºC.  (Budiyanto  dkk,  2008c).  Tanah  liat  kemudian  akan mengalami perubahan fisik dan kimiawi menjadi keras dan padat yang tidak dapat hancur oleh  air.  Proses  perubahan  tersebut  disebut  perubahan  keramik  ( ceramic  change ),  akan tetapi  belum  dapat  dikatakan  bahwa  tanah  liat  yang  telah  melewati  temperatur  600  ºC bukan berarti  tanah liat  tersebut  telah matang secara sempurna. Temperatur kematangan suatu tanah liat berbeda-beda sesuai dengan jenis tanah liatnya.

## Sintering
Sintering adalah suatu proses mengubah butiran (material keramik) menjadi bahan keramik  yang  padat  dan  kuat  melalui  pemanasan.  (Sulistya  dkk,  2007). Sintering merupakan suatu proses perlakuan panas terhadap suatu padatan serbuk pada suhu tinggi yang  diawali  oleh  pemberian  tekanan  sebelum  dipanaskan  dengan  tujuan  untuk mengurangi  porositas.  Saat  padatan  serbuk  di- sintering ,  material  tersebut  mengalami perubahan  kekuatan  dan  pengaruh  elastisitas,  kekerasan  dan  kekuatan  patahan, konduktivitas listrik dan termal, permeabilitas gas dan cairan, ukuran dan bentuk partikel, ukuran dan bentuk pori, komposisi kimia, dan struktur kristal. (Daulay.2009)
Gambar 1. Perubahan bentuk kristal selama Sintering ( www.chem-is-try.orgmateri_kimiakimia-industri )

## Uji Kekerasan
Kekerasan  suatu  bahan  adalah  ketahanan  (daya  tahan)  suatu  bahan  tehadap  daya benam  dari  bahan  lain  yang  lebih  keras  dan  dibenamkan  pada  material  benda  uji. Pengujian  kekerasan  adalah  untuk  mengetahui  kekerasan  suatu  bahan.  Data  ini  sangat penting  di  dalam  perlakuan  proses  perlakuan  panas.  Uji  kekerasan  dapat  dilakukan dengan  beberapa  metode  antara  lain Brinell,  Rockwell dan Vickers .  Perbedaan  antara ketiga metode ini pada material bentuk indentor atau penetrator. ( ASTM Bull, 1951).

## Uji kekerasan Rockwell
Uji ini menggunakan kedalaman lekukan pada beban yang konstan sebagai ukuran kekerasan.  Mula-mula  diterapkan  beban  kecil  sebesar  10  kg  untuk  menempatkan  benda uji,  hal  ini  akan  memperkecil  jumlah  preparasi  permukaan  yang  dibutuhkan  dan penumbukan  ke  atas  atau  penurunan  yang  disebabkan  oleh  penumbuk,  kemudian diterapkan beban yang besar, dan secara otomatis kedalaman lekukan akan terekam gage yang  menunjuk  angka  kekerasan.  Penunjuk  tersebut  terdiri  atas  100  bagian,  masing- masing  bagian  menyatakan  penembusan  sedalam  0,00008  inci.  Penumbuk  yang digunakan  berupa  kerucut  intan  120º  dengan  puncak  yang  hampir  bulat  dan  dinamakan penumbuk brale serta  bola  baja  berukuran  diameter  1/6  inci  dan  1/8  inci.  Beban  besar yang digunakan adalah 60, 100, 150 kg (Panduan praktikum pengujian bahan, 2004).
Gambar 2 Pengujian kekerasan Rockwell ( www.alatuji.com )

## Bending Strength
Umumnya  keramik  tidak  dilakukan  pengujian  tarik  langsung  karena  keramik sangat  peka  terhadap  cacat  permukaan.  Pertama,  sulit  menerapkan  tegangan  tarik uniaksial.  Penjepitan  benda  uji  dapat  merusak  permukaan  dan  adanya  pelenturan  pada spesimen  sewaktu  pengujian  menimbulkan  kegagalan  dini.  Kedua,  pembuatan  spesimen dengan  bagian  tengah  yang  lebih  kecil  dan  sisi  yang  halus  tanpa  cacat  mahal  biayanya. Oleh  karena  itu,  pada  keramik  dan  gelas  diterapkan  uji  patah.  Cara  ini  sudah  lama diterapkan  pada  material  tidak  ulet  seperti  beton  dan  besi  cor  kelabu  (Smallman  dkk, 2004).
Gambar 3. Pengujian Bending strength metode tiga titik tumpu
( www.rtd.frwhy_post.php )
Pada  metode  uji  patah  tiga  titik,  spesimen  berbentuk  batang  ditempatkan  pada tumpuan  dan  dengan  hati-hati  diterapkan  dengan  beban  dengan  laju  regangan  konstan. Pengukuran  kuat  patah  sampel  keramik  yang  telah  di- sintering dengan  menggunakan Ultimate  Testing  Machine (UTM)  dengan  metode  tiga  titik  tumpu  dan  dihitung  dengan menggunakan persamaan berikut (Surdia dkk, 1985).
Keterangan:
σ f =  kuat patah ( kg/cm² )
b    =   lebar sampel (cm)
P    =  beban yang diberikan ( kgf )
h    =   ketebalan sampel (cm)
L    =  jarak kedua titik tumpu (cm)
http://jurnal.unimus.ac.id

## METODOLOGI PENELITIAN

## Alat dan Bahan
Bahan  baku  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah:  tanah  merah  (imogiri), tanah kuning (godean) dan pasir (godean). Sedangkan peralatan yang dipergunakan dalam penelitin  ini  adalah: Screening  (mesh), Cetakan stone gypsum,  Mesin Press, Tungku  listrik (Furnace), Timbangan  digital,  Resin,  Ampelas, Microhardness  Tester (uji  kekerasan Rockwell), Universal Testing Machine (Pengujian Bending).

## Tahap-Tahap Perancangan
Tahapan–tahapan dalam proses perancangan pembuatan keramik dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Flowchart penelitian Ya Kesimpulan Selesai Pengujian kekerasan Rockwell Pengujian Bending Mulai Observasi Raw Material : 1. Tanah merah
2. Tanah kuning
3. Pasir Pengujian Sampel Produk Pemilihan Butiran (Mesh) Uji Pembakaran (Sintering) Pembentukan cetak TIDAK Pembahasan

## Proses Pengeringan Tanah
Penyiapan  material  penelitian  dengan  mengeringkan  bahan  baku  berupa  tanah (Gambar 5). Setelah itu dilakukan penyaringan butiran seperti pada Gambar 6.
Gambar 5. Proses pengeringan tanah
Gambar 6. Proses penyaringan butiran

## Proses Pencampuran Material
Proses pencampuran (mixing) pada material dengan cara :
1. Material tanah kering dicampur dengan berat takaran tanah merah 500 gr, pasir 500 gr dan tanah kuning 500 gr selama 20 menit (Gambar 7).
2. Material tanah diberi air sampai tercampur merata menjadi tanah liat elastis.  Terlihat pada Gambar 8.
Gambar 7. Proses mixing material Gambar 8. Tanah liat elastis

## Proses Press Produk
Pemakaina  air  saat  pencampuran  material  tanah  tidak  boleh  terlalu  banyak, karena dapat menyulitkan pada saat di- press yang mengakibatkan material keluar banyak dari cetakan dan sulit untuk dilepaskan karena lengket. Langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Tanah liat dibentuk sesuai dengan ukuran cetakan.
2. Produk di- press dengan tekanan sebesar 15 Kg.

## Proses Sintering
Proses sintering dilakukan dengan cara sebagai berikut:
1. Pastikan  produk  yang  akan  di -sintering setengah  kering  diudara  terbuka.  Hal  ini bertujuan untuk menghindari keretakan pada produk saat mendapat perlakuan panas pada saat di -sintering di dalam furnace.
2. Produk  ditata  dengan  posisi  berdiri  untuk  menghindari  perubahan  bentuk  pada produk.
3. Mengatur temperatur suhu 800 ºC pada furnace .
Pada saat  proses sintering ,  waktu  yang  dibutuhkan  untuk  mencapai  temperatur 800  ºC  selama  60  menit  dengan  kenaikan  temperatur  13,3  ºC/menit  kemudian  ditahan selama 1 jam. Sedangkan proses pendinginan dilakukan di dalam tungku (furnace) sampai temperatur  mencapai  suhu  ruang  30ºC  (normal)  untuk  menghindari  thermal  shock  yang dapat mengakibatkan material retak.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian Kekerasan Rockwell
Untuk pengujian kekerasan Rockwell. Produk dipotong menjadi 9 bagian, sampel kemudian di- mounting dalam resin :
1. Pada bagian atas badan produk diambil menjadi 3 bagian.
2. Pada bagian samping badan produk diambil menjadi 3 bagian.
3. Pada posisi bagian tengah badan produk diambil menjadi 3 bagian.
Perbandingan  nilai  kekerasan Rockwell antara  produk  yang  dibuat  dengan kasongan dapat dilihat pada Gambar 9. Pada Gambar 9 perbandingan kekerasan Rockwell di atas, diperoleh data dari nilai rata-rata :
1. Nilai kekerasan Rockwell produk yang dibuat pada sampel 1 dan 2 sebesar  20,3 dan sampel 3 mengalami kenaikan sebesar 22,6.
2. Nilai kekerasan Rockwell produk kasongan pada sampel 1 sebesar 18,6. Pada sampel 2 mengalami penurunan 18 dan sampel 3 mengalami penurunan 17.
Gambar 9. Nilai kekerasan Rockwell

## Pengujian Bending
Hasil  pengujian  bending  pada  kedua  produk  yang  dibuat  dapat  dilihat seperti pada Gambar 10. Pada Gambar 10 perbandingan kuat bending, diperoleh data dari nilai rata-rata:
1. Nilai  ketahanan  bending  produk  yang  dibuat  pada  sampel  1  dan  2  sebesar  0,016 (kg/mm 2 ) dan pada sampel 3 mengalami peningkatan sebesar 0,05 (kg/mm 2 )
2. Nilai  rata-rata  ketahanan  bending  produk  kasongan  pada  pada  sampel  1,2  dan  3 dengan nilai 0 (kg/mm 2 ).
Gambar 10. Produk Kasongan
0 5 10 15 20 25 1 2 3 K e ke rasan R o ckw e ll Perbandingan P. Tek Mesin Kasongan
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 1 2 3 B e n d in g ( kg/m m 2 ) Perbandingan kasongan P. Tek Mesin
Dari  analisa  pada  produk  yang  dibuat,  hal  ini  dipengaruhi  oleh  pemakaian komposisi  pada  material  dan  penggunaan  temperatur sintering ,  serta  pengaruh  nilai kekerasan yang membuat tingkat ketahanan pada produk menjadi  meningkat.

## KESIMPULAN
Proses  pembakaran  produk  hiasan  dinding  dengan  suhu  temperatur sintering 800 o C  dengan  laju  pemanasan  13,3 o C  dan  ditahan  selama  1  jam.  Temperatur  ini  baik digunakan  untuk  proses  pembuatan  produk  gerabah.  Berdasarkan  karakterisasi  secara mekanis, dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Nilai kekerasan Rockwell meningkat karena dipengaruhi oleh homogenitas campuran dan pemakaian suhu yang tepat.
2. Ketahanan  bending  produk  meningkat  akibat  pengaruh  dari  nilai  kekerasan  produk dan suhu proses sintering yang tepat.

## DAFTAR PUSTAKA
Smallman  dkk,  2004. Metalurgi  Fisik  Modern  dan  Rekayasa  Material. Jakarta : Erlangga.
Surdia dkk, 1985. Pengetahuan Bahan Teknik . Jakarta : Pradnya Pramita.
Daulay  A.H,  2009.  Penambahan  Limbah Oil  Sludge Pertamina  Sebagai  Bahan  Baku Dalam  Pembuatan  Keramik  Kontruksi.  (Tesis).  Medan  :  Universitas  Sumatra Utara.
Budiyanto dkk, 2004. Kriya Keramik. Yogyakarta : Departemen Pendidikan Nasional. Sulistya dkk, 2007. Pengaruh Kalsium Karbonat  (CaCO3) pada  Badan  Keramik : Studi Perubahan  Fase  Mineral  dan  Karakter  Produk.  (penelitian).  Yogyakarta  :  Pusat pengembangan  dan  Pemberdayaan  pendidik  dan  tenaga  kependidikan  seni  dan budaya.
Anonim, 2011 : Alat Uji. What-is-Hardness-Test -Uji-Kekerasan.
PENULIS:
1. MUHAMMAD RIFAI
Alumni Jurusan Teknik Mesin FTI-UII Yogyakarta
2. SIGIT BUDI HARTONO
Dosen Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Nasional ( STTNAS) Yogyakarta
Jl. Babarsari Caturtunggal, Depok, Sleman, 55281 Yogyakarta, Indonesia