Vol. 18 No. 2, 2018

## PENGARUH KECEPATAN CETAKAN HORIZONTAL CENTRIFUGAL CASTING

## TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA RADIAL SLIDING BEARING BABBITT-BAJA KARBON
Alaya Fadllu Hadi Mukhammad 1 ,  Bambang Setyoko 2

## ABSTRAK
Kecepatan  Cetakan  meruakan  salah  satu  parameter  utama  dalam  pembuatan  Radial Sliding Bearing (RSB)menggunakan metode horizontal centrifugal casting. Kecepatan cetakan  akan  mempengaruhi  kualitas  hasil  pengecoran  yang  ditunjukkan  dengan sedikitnya  cacat  pengecoran  yang  dihasilkan.  Selain  cacat  pengecoran  kualitas  RSB juga  dipengaruhi  properties  dari  babbitt  yang  dihasilkan  dari  pengecoran  berupa kekerasan,  ketahanan  aus  dan  ikatan  interface  babbitt-shell.  Penelitian  ini  bertujuan mengetahui pengaruh kecepatan putaran cetakan (shell) dengan variasi  500, dan 1000 rpm  terhadap  kekerasan  dan  struktur  mikro  pada  babbitt  dan  shell.  Bahan  yang digunakan adalah pipa steam (baja karbon) dan babbitt (Tin). Hasil pengujian kekerasan dan struktur mikro menunjukkan kecepatan putaran cetakan tidak berpengaruh secara signifikan  dan  proses  tinning  shell,  pemanasan  awal  dan    pengecoran  babbitt  tidak memberikan perubahan struktur mikro pada logam shell.
Kata Kunci :  RSB, centrifugal casting, kekerasan, struktur mikro

## PENDAHULUAN
Radial sliding bearing (Gambar 1) adalah komponen utama rotating machinery yang berfungsi sebagai bantalan shaft dalam menahan gaya radial . Pada dasarnya RSB terdiri dari dua komponen utama yaitu shell (substrate) dan babbitt (Mukhammad dan Setyoko, 2016(a)).
Paduan  berbahan  dasar  Tin  dan  lead  paling  populer  digunakan  sebagai  bahan RSB (Leszczy´nska-Madej, dan Madej, 2013), sedangkan s hell biasanya terbuat dari besi cor, baja karbon,  dan  paduan  tembaga  (Mukhammad  dan  Setyoko,  2016(b)).  Walaupun  Babbitt-baja banyak  digunakan  sebagai  bahan  sliding  bearings,  akan  tetapi  untuk  menghasilkan slidingbearing berkualitas memerlukan banyak usaha dikarenakan ikatan interface antara shell dan  babbitt  yang  lemah  (Fathy,  2018)  Proses  Fluxing  dan  Tinning  biasa  digunakan  unuk meningkatkan bonding antara shell dengan babbitt (Liaw dkk, 1990)
Metode proses pembuatan RSB turbin akan mempengaruhi kekuatan ikatan dan struktur mikro sehingga mempengaruhi ketahanan dan kemampuan RSB (Diouf dan Jones, 2010). Ada
1 Program Sarjana Terapan Rekayaya Perancangan Mekanik, Sekolah Vokasi, Universitas Diponegoro Semarang
2 Program Sarjana Terapan Rekayaya Perancangan Mekanik, Sekolah Vokasi, Universitas Diponegoro Semarang
Vol. 18 No. 2, 2018
tiga metode yang umum digunakan untuk mengikat babbit dengan shell yaitu metode gravity casting, centrifugal casting dan thermal spray .
Keterangan : 1. Diameter luar 6.  Panjang lip 2. Panjang bearing 7.  Lebar lip 3. Tebal bearing 8.  Kedalaman lip 4. Overplate 9.  Bentuk lip 5. Lubang oli 10. Alur oli Gambar 1. Bentuk dasar RSB
Tabel 1. Komposisi kimia babbitt berbasis Tin Unsur Tin Antimony Lead Copper Others Standar ASTM B23 88-90 7-8 0,35 3-4 Ballance
Metode gravity casting sudah digunakan oleh industri lokal untuk memproduksi RSB turbin tetapi kualitasnya rendah. Gravity casting ini memiliki banyak kekurangan diantaranya adalah lemahnya bonding interface babbit dengan shell metal karena adanya porositas sehingga menyebabkan  delaminasi.  Perbaikan  metode  proses  pengecoran  terus  dilakukan  untuk menghasilkan produk coran yang kualitas, salah satu metode pengecoran yang peneliti lakukan adalah metode pengecoran sentrifugal. Metode ini memanfaatkan putaran untuk menghasilkan gaya sentrifugal.
Gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh putaran cetakan akan menyebabkan logam cair yang  dituang  terdorong  menjauhi  sumbu  putar  dan  menuju  jari-jari  terjauh  cetakan  dan
Vol. 18 No. 2, 2018
menghasilkan  pengisian  rongga  cetakan  lebih  sempurna  (Jorstad,  1993).  Diouf  dan  Jones, (2010)  telah  melakukan  penelitian  mengenai  pengaruh  parameter centrifugal  casting (kecepatan putaran, laju penuangan dan laju pendinginan) pada RSB babbit dengan material besi  cor.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  microstructure  pada  interface  ikatan  sangat dipengaruhi  laju  pendinginan.  Semakin  tinggi  laju  pendinginan  maka  struktur  mikro  yang dihasilkan semakin bagus, sedangkan kecepatan putar dan laju penuangan memiliki pengaruh kecil terhadap kekuatan bonding , semakin tinggi kecepatandan laju penuangan menghasilkan ikatan yang sedikit lebih bagus.

## METODE PENELITIAN
Shell terbuat dari pipa baja steam dengan ukuran Diameter luar 60 mm dan diameter dalam  45  mm  dan  panjang  40  mm,  Pipa  baja steam kemudian  dibubut  diameter  luar  dan dalamnya  menjadi  59  mm  dan  50  mm.  Pipa  baja  steam  dan  babbitt  dengan  kode  PPN  III diperoleh dari pasar komersial.
Proses tinning shell dilakukan dengan cara memanaskan mencapai temperatur 200 oC dan  suspensi tinning diusapkan  menggunakan  kuas  pada  permukaan  dalam  sampai  merata. Proses centrifugal casting dilakukan dengan menggunakan mesin bubut, dan diputar dengan kecepatan 500 dan 1000 rpm. Pengaturan putaran menggunakan inverter. Shell yang telah siap kemudian dimasukkan ke dalam cetakan. Babbitt dipanaskan mencapai temperatur 400 o C, dan dituangkan  ke  cetakan  yang  berputar  melalui  corong  yang  telah  dipanaskan  sampai  cairan babbitt tumpah keluar dari cetakan. Pendinginan dilakukan secara alami yaitu dengan udara lingkungan.
Vol. 18 No. 2, 2018
Karakterisasi  logam  dilakukan  pada  logam  babbitt  dan  shell.  baja  bahan  shell menggunakan  metode  spectrometer.  Pengujian  kekerasan  menggunakan  metode  kekerasan Vickers. Pengambilan titik-titik pengujian dilakukan dari batas antara babbitt dan shell. Setiap titik berjarak 1 mm.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pengujian Komposisi Kimia
Pengujian  Komposisi  kimia shell menggunakan  spektro  diperoleh  prosentase komposisi kimia seperti pada Tabel 2.
Tabel 2. Komposisi Kimia Pipa Steam bahan Shell Unsur Fe Si C Mn Cr Cu Ni S Prosentase 99,06 0,21 0,23 0,40 0,12 0,11 0,01 0,01

## Pengujian Dimensional
Pengujian Dimensional dilakukan dengan pengukuran dimensi hasil coran centrifugal casting . Hasil pengecoran putaran cetakan 500 rpm dan 1000 rpm menunjukkan bahwa semua bagian shell tertutupi lapisan babbitt dengan ketebalan rata-rata yang berbeda yaitu 2,3 mm dan 6 mm (Mukhammad dan Setyoko, 2016).
Gambar 4. RSB centrifugal casting (a) 500 rpm, (b) 1000 rpm
(a) (b)
Vol. 18 No. 2, 2018

## Pengujian Kekerasan dan Struktur Mikro
Pengujian kekerasan menggunakan  metode uji Vickers dengan pembebanan 200 gf. Pengujian vickers dilakukan pada shell dan babbitt .

## Tabel 3. HasilPengujian Kekerasan dan struktur mikro CSB
No Putaran Cetakan Posisi Titik Uji Kekerasan (VHN) Struktur Mikro 1 500 rpm Babbitt 1,0 mm
19,6
Babbitt 1,8 mm 22,3
Shell 1,0 mm 152,9 Shell
2,0 mm 156,1
2 1000 rpm Babbitt 1,0 mm 18,4
Vol. 18 No. 2, 2018
No Putaran Cetakan Posisi Titik Uji Kekerasan (VHN) Struktur Mikro Babbitt 2,0 mm 18,3 Babbitt 3,0 mm
18,9
Babbitt 4,0 mm 18,5
Babbitt 5,0 mm 18,8
Shell 1,0 mm 154,5 Shell
2,0 mm 155
Vol. 18 No. 2, 2018
Hasil pengujian struktur mikro pada daerah shell dengan kecepatan putan cetakan 500 dan  1000  rpm  didominasi  struktur  ferrite  (putih)  dan  pearlite  (hitam  belang)  merata  dari interface babbit ke permukaan shell. Hal ini menunjukkan bahwa pemanasan awal sebelum pengecoran  dan  pengecoran  babbit  tidak  mengubah  properties  dari  pipa  baja  steam  yang tergolong  baja  karbon  rendah.  Pengujian  kekerasan  juga  menunjukkan  bahwa  tidak  terjadi perubahan  kekerasan  yang  signifikan.  Fenomena  tersebut  sangatlah  beralasan  karena pemanasan awal dan pengecoran yang  berkisar pada temperatur  400 o C, jauh lebih rendah di bawah temperatur rekristalisasi baja karbon.
Pada material babbit pada kecepatan putaran 500 dan 1000 rpm menunjukkan fenomena dominasi struktur logam timah. Hasil pengujian kekerasan juga menunjukkan kekerasan babbit pada  kecepatan  putaran  500  dan  1000  rpm  relatif  stabil  yaitu  berkisar  pada  18-22  VHN. Kekerasan  babbit  yang  relatif  stabil  ini  sesuai  dengan  tidak  terjadinya  perubahan  struktur kristal antar lapisan dan minimnya porositas yang terjadi pada bagian interface antara babbit dan shell (Mukhammad dan Setyoko, 2016).

## KESIMPULAN
1. Kecepatan putaran cetakan tidak berpengaruh secara signifikan terhadap struktur mikro dan kekerasan logam babbit dan shell.
2. Proses tinning shell, pemanasan awal dan  pengecoran babbitt tidak memberikan perubahan struktur mikro pada logam shell.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Tim  penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada  Kementerian  Riset,  Teknologi  dan Pendidikan  Tinggi  atas  pendanaan  penelitian  ini  melalui  skema  Riset  Pengembangan  dan Penerapan sumber dana selain APBN TA 2018  Universitas Diponegoro Semarang.

## DAFTAR PUSTAKA
Diouf, P dan Jones. A.2010. Investigation of Bond Strength in Centrifugal Lining of Babbit on Cast Iron . Metalurgical and Material Transactions A. Vol 41 March
Jorstad. J.L.. Rasmussen. Wayne. M.. 1993. Aluminum Casting Technology . U.S.A:  American Foundrymen’s Society. Inc.
Leszczy´nska-Madej,  B.  Dan  Madej,  M.  2013. Effect  of  the  heat  treatment  on  the microstructure and properties of tin Babbitt . Kovove Mater. 51
Vol. 18 No. 2, 2018
Liaw, P. K. . Gungor, M. N Logsdon,W.A. Ijiri,Y. Taszarek,B. J. Frohlich, S. 1990. Effect of Phase  Morphologies  on  the  Mechanical  Properties  of  Babbitt-Bronze  Composite Interfaces , Metallurgical Transactions A, Vol. 21, No. 2, pp. 529-538,
Mukhammad, A.F.H. dan Setyoko, Bambang. 2016(a). Studi Awal Pengaruh Alur Profil Shell Terhadap  Cacat  Pengecoran  Radial  Sliding  Bearing  Babbitt-Baja  Karbon  dengan Metode Horizontal Centrifugal casting. TRAKSI. Vol. 16 No. 1
Mukhammad,  A.F.H.  dan  Setyoko,  Bambang.  2016(b). Pengaruh  Kecepatan  Putaran  Shell Terhadap  Ketebalan  dan  Cacat  Pengecoran  Radial  Sliding  Bearing  Babbitt-Baja Karbon dengan Metode Horizontal Centrifugal casting . TRAKSI. Vol. 16 No. 2
PENULIS:

## 1. ALAYA FADLLU HADI MUKHAMMAD
Program Sarjana Terapan Rekayaya Perancangan Mekanik, Sekolah Vokasi,
Universitas Diponegoro Semarang
Jl.Prof. H. Sudharto, SH - Tembalang, Semarang.
Email : alayad3tm@gmail.com

## 2 BAMBANG SETYOKO
Program Sarjana Terapan Rekayaya Perancangan Mekanik, Sekolah Vokasi,
Universitas Diponegoro Semarang
Jl.Prof. H. Sudharto, SH - Tembalang, Semarang.
Email : bsetyoko@ymail.com