## ANALISA KEGAGALAN RODA GIGI MATAHARI SWING DRIVE PADA EXCAVATOR CATERPILLAR 349 D
Achmad Kusairi Samlawi dan Muhammad Zaini
Program Studi Teknik Mesin,Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat E-mail: kusairisam@ulm.ac.id

## ABSTRACT
The  study  focused  on  analyzing  the  failure  of  the  sun  gear  section  of  the  swing  drive excavator,  where  there  has  been  a  failure  in  operation.  The  gears  are  predominantly damaged in  certain  areas while other  areas appear to  have minimal  failure. To answer the  cause  of  failure  of  the  gear,  3  stages  of  testing  are  carried  out,  namely;  macro observation,  chemical  composition  test  and  hardness  test  and  loading  simulation.  The results of this test are that failure occurs due to case crushing caused by residual stresses under the surface of the gears, the detached surface and pinnion conditions exposed to the soft parts become more vulnerable so that scoring occurs causing macrowelding.
Keywords: failure analysis, sun gear, stress

## 1. PENDAHULUAN
Analisa  kegagalan  metalurgi  merupakan  salah  satu  metode  pengidentifikasian terhadap  gagal  suatu  sistem  atau  sistim  permesinan  ataupun  unit  dari  mesin  dengan pendekatan metalurgial material gagal. Pendekatan yang dilakukan umumnya mengarah pada  bagian  gagal  tertentu  (pada  patahan  atau  gagal  lainnya)  dan  menelisik  kegagalan mulai  dari potensi  gagal  perancangan, potensi gagal  manufaktur, potensi gagal  operasi hingga potensi gagal perawatan.
Kegagalan  metalurgi  umumnya  terjadi  pada  material  logam  yang  mengalami pembebanan secara kontinu ataupun kejut. Pembebanan menyebabkan konstraksi antar material/bagian  mesin  sehingga  mengubah  bentuk  logam  elastis  ataupun  permanen. Oleh karena itu kegagalan merupakan fenomena yang disebabkan oleh kontraksi akibat pembebanan  yang  tidak  dapat  di  tahan  oleh  material  logam  (properties).  Apabila kegagalan dibiarkan maka berpotensi menyebabkan gangguan pada kinerja unit mesin.
Penelitian  difokuskan  pada  analisa  kegagalan  bagian  roda  gigi  matahari  swing drive  excavator,  dimana  telah  terjadi  kegagalan  dalam  operasional.  Roda  gigi mengalami  kerusakan  dominanan  pada  areal  tertentu  sedangkan  areal  lainnnya  terlihat memiliki kegagalan minimal. Penelitian akan berfokus untuk menyimpulkan penyebab
kegagalan,  sehingga  dapat  menjadi  bahan  pertimbangan  pengembangan  pada  produk maupun praktisi.
2. TINJAUAN PUSTAKA

## Analisa Kegagalan Roda Gigi
Ketika  roda  gigi  mendapatkan  perlakuan  yang  baik  dalam  perancangan, manufaktur,  penggunaan,  instalasi,    pengoperasian  dan  mendapatkan  pengolian  yang baik  serta  tidak  mengalami  pembebanan  berlebih,  maka  roda  gigi  akan  mengalami adaptasi  terhadap  operasi  yang  disebabkan  oleh  kombinasi  putaran  dan  gesekan  dari roda  gigi.  Kombinasi  tersebut  menghaluskan  ketidaksempurnaan  manufaktur  dan menghasilkan areal  kerja roda  gigi  tanda kehalusan (polish ), sehingga roda  gigi hanya akan menghasilkan sedikit tanda keausan atau bahkan tidak sama sekali.
Analisa  kegagalan  roda  merupakan  sebuah  proses  yang  kompleks.  Proses dilakukan melalui pemetaan petunjuk petunjuk  yang paling memungkin  dari  penyebab kegagalan  seperti  inspeksi  visual,  analisis  metalurgi,  mekanisme  tribological,  analisis sistem  dinamik,  review  rancangan  dari  casing,  bearing,  poros  dan  seal,  dan  akhirnya analisis  mendetail  dari  roda  gigi  itu  sendiri.  Subjek  pendekatan  analisa  roda  gigi  yang dapat digunakan dapat dilihat pada Tabel 1.
1. Pertimbangan Awal
Langkah  awal  dalam  analisa  kegagalan  roda  gigi  adalah  pemeriksaan  visual bagian  yang  mengalami  malfungsi.  Bagian  bagian  sepert  roda  gigi,  poros, bearing , casing ,  sistem  pelumas  dan seal haruslah  mendapat  perhatian  lebih.  Data  mengenai pembebanan pada saat operasional alat akan sangat membantu untuk membedakan jenis jenis kegagalan (Bloch, 1999).
2. Analisa Pengevaluasian dari Kemampuan Roda Gigi Secara Teoritis
Salah  satu  langkah  penting  dalam  penganalisaan  kegagalan  adalah  mengetahui kemapuan roda gigi secara teoritis. Pada beberapa kasus, data tersebut dapat membantu menentukan jenis kegagalan dan tingkat kerusakan yang telah terjadi dan sangat sering menjadi petunjuk awal dari kegagalan (Bloch, 1999).
Tabel 1. Keadaan gagal roda gigi dan sebab
Fracture/Seperation Wear Defor matio n Tooth Flank Failure Cause F ra cture (Bre aka g e) - ove rloa d F ra cture (Bre aka g e) - fa ti gue C ra cking Initial P it ti ng De struc ti ve P it ti ng S pa ll ing Wear S cuf fing S cor ing C or rosion P lastic Fl ow W arm Fl ow Ope ra ti ng Co ndit ion Manu fa ctur e a nd De sign Manufacturing Problem Overload through
misalignment
Frequent load cycles
Fatigue design Operating  Condition (speed, loading) Lubr ica ti on Viscosyti Quality Quantity
Contamination
3. Evaluasi Metalurgi
Salah satu aspek paling penting dalam investigasi kegagalan adalah analisis sifat metalurgi  pada  roda  gigi.  Tujuan  dari  pengujian  ini  adalah  untuk  menentukan kemampuan sifat fisik dalam menjalankan pengoperasian.
Terdapat  beberapa  potensi  cacat  yang  hanya  dapat  terjadi  akibat  kegagalan  pada metalurgi  spesimen.  Cacat  yang  dimaksud  adalah  seperti  ukuran  bulir  yang  terlalu besar,  inclusi  non  magnetik,  pelapisan,  retak  dan  lipatan  ( folds ),  karbit  yang  tidak melebur,  kelebihan  sisa  sisa  austenit,  perubahan  produk  yang  tidak  sempurna,  ikatan bulir  ( grain  boundry  network ),  dekacarburasi  yang  berlebihan,  berlapis  dan  tidak meratanya    transisi  dari  permukaan  ke  inti  dan  kelebihan  lapisan  putih  ( nitriding ), tergantung dari jenis proses pekerjaan panas. Sangat disayangkan pekerjaan dingin dan finishing biasanya dilakukan secara lebih perhatian ketimbang pekerjaan panas (Bloch, 1999)
4. Desain Mekanikal
Produksi roda gigi sangat penting untuk memperhatikan derajat yang stabil untuk menghindari misalignment. Pada beberapa kasus, kegagalan disebabkan oleh kesalahan manufaktur ataupun cacat akibat pembebanan pada poros, bearing ataupun casing. Pada beberapa  kasus,bukti  visual  mungkin  dapat  ditemukan  dalam  bentuk polishig, ataupun ketiadaan  areal  tersebut,  pada  permukaan    kontak  roda  gigi,  yang  mana mengindikasikan error pada alignment (Bloch, 1999).
5. Pelumasan
Fungsi  utama  pelumas  adalah  untuk  meminimalkan  gesekan  pada  gigi  roda  gigi dan  menjaga  temperatur  operasi.  Ketika  pelumas  memiliki  kekentalan  yang  baik  dan bersih,  maka  akan  meminimalkan  keausan  pada  roda  gigi.  Kedua  faktor  tadi  juga  lah yang menentukan kualitas pelumas (Bloch, 1999)..
6. Cacat Akibat Komponen Lain
Roda gigi biasanya berdiri atas bagian lengkap powertrain termasuk penghubung komponen  utama  oleh  poros    dan  kopling.  Sistem  semcam  ini  biasanya  memiliki banyak daerah potensi masalah dari kecepatan kritis dan nodal point (Bloch, 1999)
7. Aus
Keausan  pada  roda  gigi  biasanya  terjadi  pada  daerah  lelah  kontak  operasi.  Jenis keausan dapat ditentukan dengan mengevaluasi poin berikut :
a. Tampak visual
b. Ketebalan film pelumas
c. Partikel yang terdapat pada pelumas
d. Kekerasan permukaan roda gigi
e. Profil beban operasi
f. Lingkungan
Jenis tersebut akan dapat menentukan keausan roda gigi, yaitu :
a. Keausan normal ( Normal Wear )
 Polishing
 Moderate Wear
 Excessive Wear
b. Keausan Abrasive ( Abrasive Wear )
c. Keausan Korosif ( Corrosive Wear )
Roda Gigi Planit ( Planitary Gear )
Roda  gigi  planit  terdiri  atas  perangkat  roda  gigi  seperti  yang  ditunjukan  pada Gambar  1,  yaitu  roda  gigi  matahari,  roda  gigi  planit,  roda  gigi ring dan carrier .  Roda gigi  matahari  dikelilingi  oleh  satu  atau  lebih  roda  gigi  planit  yang  mana  terpasang  di dalam  roda  gigi ring .  Roda  gigi  planit  kemudian  ditopang  oleh carrier .  Roda  gigi planitary berguna karena dapat memberikan daya lebih dalam satu jalur pengaturan gigi inline  rasio  tinggi.  Salah  satu  cara  kerja  roda  gigi  planitary  adalah  gerakkan  roda  gigi matahari, cincin roda gigi ditahan, dan lepas carrier berlawanan arah dari set roda gigi . Berikut ini adalah hubungan paling umum untuk menghitung kecepatan dengan set gear planetary :
( ⁄ ) ( ⁄ ) 1
Ket :
n c = rpm carrier
N s = jumlah gigi roda gigi matahari
N r = jumlah gigi roda gigi ring
n s = rpm roda gigi matahari
n r = rpm roda gigi ring
Set gear  planetary pada  Gambar  1  dapat  menghasilkan  pengurangan  kecepatan 3/1  saat  menggerakan  roda  gigi  matahari  dan  melepas carrier .  Dapat  ditunjukkan dengan  menggunakan  hubungan  ini,  bahwa  ada  kemungkinan  lain  yang  dimiliki  roda gigi planet dalam memberikan berbagai rasio kecepatan (Tata, 2012).
Gambar 1. Ilustrasi Roda Gigi Planitary

## 3. METODE PENELITIAN
Diagram alir penelitian dapat dilihat pada Gambar 2.

## 1. Studi Literatur
Studi  literatur  adalah  pengumpulan  data  melalui  media  buku  dan  jurnal  hasil penelitian  yang  sudah  pernah  dilakukan.  Tahapan  ini  dilakukan  sebagai  tahap awal penelitian sebelum pengajuan proposal.
2. Pengumpulan Data
Data penelitian yang diambil berupa material gagal, spesifikasi material dan data pendukung lain.
3. Pengamatan Awal
Pengamatan  awal  dilakukan  dengan  mengidentifikasi  roda  gigi  menggunakan mata  telanjang  dan  foto  makro  digital.  Tahapan  pengamatan  makro  adalah sebagai berikut :
a. Bagian  roda  gigi  yang  gagal  diambil  foto  keseluruhan  permukaan menggunakan kamera digital.
b. Menggunakan  foto  hasil  makro  digital  diperhatikan  karakteristik  gagal kemudian ditentukan titik sampel dan cacat krusial dari material.
4. Simulasi
5. Simulasi  bertujuan  untuk  memeriksa  kesalahan  yang  mungkin  terjadi  pada proses  desain  serta  untuk  mengetahui  sifat  tegangan  pada  roda  gigi  matahari. Tahapan simulasi beban adalah sebagai berikut :
a. Penentuan tiitk pembebanan.
b. Simulasi pembebanan.
c. Simulasi  Deformasi  dalam  keadaan  tanpa  beban  tambahan  dan  saat operasional.
6. Uji Komposisi Material
Uji  komposisi  material  dilaksanakan  di  PT.Mohusindo  Banjarasin  dengan menggunakan ION BRUKER Ultra-Compact Metal Analyzer.
7. Penentuan Sebab Gagal
Setelah  data  terkumpul  selanjutnya  ditentukan  sebab  gagal.  Penentuan  sebab gagal ditentukan dengan menggunakan petunjuk petunjuk yang sudah terkumpul dan memnentukan sebab gagal yang paling mungkin terjadi.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Keluaran  dari  metode  penelitian  dan  pengujian  yang  dilakukan  adalah  berupa  : pengamatan  visual  geometri  roda  gigi,  simulasi  pembebanan  dengan  menggunakan software  Autodesk  Inventor  2015  Student  Version,  foto  makro  pada  daerah  gagal  dan hasil analisa komposisi kimia dan kekerasan logam.

## Pengamatan Makro
Pengamatan makro dilakukan demi penggalian informasi untuk memperoleh bukti penyebab  kegagalan  roda  gigi  berupa  foto.  Tahapan  penelitian  ini  bertujuan  untuk mendapatkan gambaran besar terjadinya kegagalan pada material logam itu sendiri dan penentuan  titik  utama  observasi  yang  akan  dilakukan  selanjutnya.  Adapun  parameter titik  yang  dimaksud  disini  adalah  daerah  dengan  tingkat  rusak  tertinggi( major destructive  area )  dan  titik  titik  sampel  terjadinya  area  gagal.  Pengamatan  makro  akan difokuskan  pada  dua  metode  utama  yaitu  dengan  metode  visual  untuk  geometri  roda gigi dan metode fotografi ( photographycal methode).

## 1. Titik Kegagalan
Gambar 3. Titik Kegagalan Dominan
Gambar  3  menunjukan  kondisi  daerah  roda  gigi  yang  mengalami  tingkat kegagalan tertinggi. Kegagalan sebagaian besar berupa skoring di sepanjang 13 pinnion roda gigi hingga melewati kedalaman pitch circle.
Kegagalan roda gigi matahari yang terjadi, tidak merata pada keseluruhan pinnion seperti  terlihat  pada  gambar  4,  sebagian  pinnion    mengalami  kegagalan  yang  sudah bersifat  destructive  dan  sebagian  lagi  hanya  berupa  polishing,  sehingga  untuk memudahkan  identifikasi  daerah  pengamatan  pada  roda  gigi  dibagi  menjadi  2  (dua)
daerah  yaitu  daerah  A  dan  daerah  B.  Daerah  A  merupakan  daerah  dengan  tingkat kerusakan pinnion dominan dan daerah B dengan kerusakan pinnion sedang dan rendah.
(a) (b) Gambar 4. Kegagalan Roda Gigi
a. Kegagalan pada 0 o – 45 o b. Kegagalan pada 45 o – 90 o

## 2. Scoring
Kegagalan  yang  paling  mencolok  terjadi  pada  roda  gigi  adalah scoring di sepanjang 12 gigi roda gigi dan sebagian pada satu buah roda gigi dari total 24 gigi roda gigi. Scoring terjadi hingga pada tingkat macrowelding pada sebagian permukaan roda gigi. Scoring pada roda gigi dapat dilihat pada gambar 5.
Gambar 5. Skoring Gigi Roda Gigi
3. Pitting
Gambar  6  menunjukan  pitting  yang  terjadi  pada  roda  gigi.  Pitting  yang  terlihat terjadi pada heel roda gigi pada gigi roda gigi yang tidak mengalami macrowelding .
4. Secondary Crack
Peningkatan  beban  disekeliling  permukaan  pitting  pada  roda  gigi  menghasilkan kerusakan lebih lanjut. Kerusakan pada spesimen hanya terjadi pada satu gigi roda gigi pada bagian toe . Secondary crack and pitting dapat dilihat pada Gambar 7.

## Gambar 7. Secondary Crack

## Analisa Komposisi Logam
Pengujian roda gigi matahari dilaksanakan di PT.Mohushindo, Jalan Ahmad Yani, KM:22,  Landasan  Ulin  Bar.,  Liang  Anggang,  Kota  Banjar  Baru,  Kalimantan  Selatan, sebagai  bagian  dari  bantuan  penelitian  dari  perusahaan  tersebut.  Sedangkan  alat  yang digunakan  untuk  analisa  adalah  Q2  ION  Ultra-Compact  Metal  Analyzer  BRUNKER, spesifikasi terlampir.
Analisa  material  difokuskan  pada  2  bagian  utama  roda  gigi  matahari  yaitu permukaan  dan  bagian  dalam  ( root  gear ),  sedangkan  pembahasan  hanya  difokuskan pada material dengan kandungan
1. Analisis Komposisi Permukaan Roda Gigi
Berikut merupakan hasil uji komposisi permukaan roda gigi matahari.
Tabel 2. Hasil uji komposisi permukaan roda gigi matahari
Unsur Presentase (%) Sampel 1 Sampel 2 Rata rata C (%) 0.771 0.782 0.776 Si (%) 0.212 0.198 0.205 Mn (%) 0.885 0.871 0.878 P (%) <0.100 <0.100 <0.100 Cr (%) 1.086 1.077 1.082 Mo (%) 0.300 0.305 0.302 Ni (%) 0.021 0.021 0.021 Cu (%) 0.016 0.016 0.016 Al (%) 0.020 0.018 0.019 Mg (%) <0.0050 <0.0050 <0.0050 Co (%) 0.0052 <0.0050 0.0051 Nb (%) <0.0050 <0.0050 <0.0050 Ti (%) <0.0030 <0.0030 <0.0030 V (%) <0.010 <0.010 <0.010 W (%) <0.100 <0.100 <0.100 Fe (%) 96.46 96.48 96.47
Berdasarkan  Tabel  2,  maka  dapat  diketahui  bahwa  permukaan  pada  roda  gigi matahari  tidak  hanya  mengandung  Karbon  (C)  dan  Ferrou  (Fe),  namun  juga  memiliki beberapa  komposisi  kimia  lain  dalam  jumlah  yang  tidak  sedikit  dan  dapat mempengpengaruhi  sifat  mekanik  permukaan  roda  gigi.  Kandungan  dari  Si  (sebesar 0.205%), Mn (sebesar 0.878%), Cr (sebesar 1,082%), Mo (sebesar 0,302%), Ni (sebesar 0.021%), dll.
2. Analisis Komposisi Bagian Dalam Roda Gigi
Berikut merupakan hasil uji komposisi bagian dalam roda gigi matahari.
Tabel 3. Hasil uji komposisi bagian dalam roda gigi matahari
Unsur Presentase (%) Sampel 1 Sampel 2 Rata rata C (%) 0.263 0.253 0.258 Si (%) 0.223 0.206 0.215 Mn (%) 0.885 0.859 0.872 P (%) <0.100 <0.100 <0.100 Cr (%) 1.097 1.092 1.095 Mo (%) 0.322 0.310 0.316 Ni (%) 0.021 0.022 0.021 Cu (%) 0.016 0.016 0.016 Al (%) 0.024 0.021 0.022 Mg (%) <0.0050 <0.0050 <0.0050 Co (%) <0.0050 <0.0050 <0.0050 Nb (%) <0.0050 <0.0050 <0.0050 Ti (%) <0.0030 <0.0030 <0.0030 V (%) <0.010 <0.010 <0.010 W (%) <0.100 <0.100 <0.100 Fe (%) 96.92 96.99 96.95
Berdasarkan  Tabel  3,  maka  dapat  diketahui  bahwa  permukaan  pada  roda  gigi matahari mengandung C (sebesar 0.258%), Fe (sebesar 96.95), Si (sebesar 0.215%), Mn (sebesar 0.872%), Cr (sebesar 1.095%), Mo (sebesar 0.316%) dan Ni (sebesar 0.021%) dll.
Jika dibandingan kedua tabel, maka diketahui bahwa terdapat perbedaan  wt% C pada  permukaan  dan  root  gear.  Kandungan  wt%  C  pada  permukaan  sangat  tinggi  jika dibandingkan dengan bagian root roda gigi matahari, yaitu 0.776% dan 0.258%. Hal ini mengindikasikan adanya proses pengerasan pada permukaan roda gigi, sedangkan pada root roda gigi adalah komposisi kimia awal roda gigi sejak dalam bentuk bahan baku.
Berdasarkan komposisi kimia yang terdapat pada roda gigi, maka diketahui bahwa bahan baku yang digunakan adalah Chromium Steel (Baja Krom) atau  secara spesifik, AISI  5125,  yang  memang  umum  digunakan  pada  bagian  otomotif  yang  memiliki
tegangan yang tinggi seperti camshaft dan roda gigi, gear shaft, bushing dan connecting rod.
3. Uji Kekerasan
Uji  kekerasan  dilaksakan  bersama  uji  komposisi  material  roda  gigi.  Berikut merupakan  hasil  uji  kekerasan  pada  permukaan  roda  gigi  dan  pada  inti  roda  gigi (kedalaman ±1 cm) menggunakan atribut kekerasan brinel.
Tabel 4. Hasil kekerasan
Kekerasan (HBN) Permukaan Inti 424 171 424 171 Rata Rata 424 171
Kekerasan  permukaan  roda  gigi  dapat  difahami  terjadi  akibat  tingginya kandungan  karbon  pada  permukaan,  sehingga  dapat  disimpulkan  roda  gigi  mengalami perlakuan carburizing .  Adapun alasan penelti  tidak memasukan corbunitriding , adalah akibat tidak adanya perubahan kandungan nitrid pada inti maupun permukaan roda gigi.

## Simulasi Kinerja Roda Gigi
Berikut  merupakan  hasil  penggambaran  roda  gigi  matahari  menggunakan  fungsi Design Accelarator pada aplikasi Autodesk Inventor 2015 Student Version.
Gambar 8. Sun Gear
Gambar 9. Displacement Tanpa Pembebanan
Gambar 9 menunjukan keadaan displacement tanpa pembebanan tambahan. Roda gigi  diasumsikan berputar pada kecepatan 10000  deg/s  atau 166.66 rpm dengan beban roda gigi itu sendiri.
Pada  keadaan  berputar,  ternyata  konsentrasi  defleksi  pada  roda  gigi  utama melainkan  terjadi foot  gear .  Pembebanan  ini  disebabkan  oleh  ketebalan  root  roda  gigi pada  bagian  tersebut  yang  lebih  tipis  dan  keadaan  roda  gigi  yang  lebih  pendek. Displacement  tertinggi  terjadi  pada  seksi  roda  gigi  dengan  permukaan  terkecil  yaitu sebesar  3.584e-9  in  dan  dispalcement  sebaliknya  terjadi  pada  lubang  inti  ( core )  roda gigi, karena bersentuhan langsung dengan poros drive.
Gambar 10. Displacement Saat Operasi
Sedangkan ketika diperhatikan pada Gambar 10, daerah konsentrasi displacement berubah menjadi lebih merata. Perubahan ini disebabkan oleh geometri  roda gigi  yang bertemu  merupakan  bentuk  penahan  deformasi  itu  sendiri.  Hal  ini  dapat  dilihat  dari rendahnya besaran displacement pada roda gigi yang mengalami kontak, dan sebaliknya displacement  tertinggi  justru  terjadi  pada  areal  sisi  roda  gigi,  yaitu  sebesar  2.935e-04 mm sebagai daerah stress releave .

## Gambaran Kerusakan Bagian Lain
Berdasarkan  data  yang  didapatkan  dari  keadaan  lapangan  kegagalan  swing  drive excavator,  didapat  beberapa  petunjuk  yang  dapat  menjadi  petunjuk  terhadap  jenis kerusakan.
(a) (b)
Gambar 11. (a) Aus pada Housing Planetary Gear tidak Uniform (b) Keausan Abrasive Indikasi  terjadinya  kontak  material  keras  dengan  material  keras  sangat  terlihat jelas pada Gambar 11.
Gambar 12. Cleavage Planet Gear & Dimple Rupture Pin Patahan  cleavage  dan dimple  rupture biasanya  disebabkan  akibat  beban  kejut pada benda material keras.

## Proses Kegagalan
Kegagalan  secara  terjadi  tidak  merata  pada  permukaan  roda  gigi,  sebagian permukaan  mengalami destructive  scoring yang  berat  hingga crack dan secondary crack ,  sedangkan  sebagian  lagi  hanya  mengalami  pitting  dan  polishing.  Kegagalan  ini merupakan indikasi proses kegagalan yang tidak seragam dan terkonsentrasi.
Pengamatan  pada  patahan  gigi  ke-13  yang  mengalami  scoring,  namun  tidak  di seluruh permukaan pinnionnya, menunjukan terdapat secondary crack ke arah inti roda gigi.  Patahan  yang  menjalar  menuju  ke  bawah  permukaan  pinnion  roda  gigi  dan mengindikasikan  kegagalan  case  crushing  pada  pinnion  ke-13.  Hal  tersebut  kemudian didukung oleh keadaan scoring pada 12 pinnion yang mengalami macrowelding akibat overheating.  Keadaan  scoring  ini  terbilang  unik  karena  hanya  terkonsentrasi  pada  13 pinnion  roda  gigi,  sedangkan  11  roda  gigi  lainnya  tidak  mengalami  kegagalan  yang sama.  Scoring  sendiri  dapat  terjadi  akibat  kombinasi  dari  pembebanan  operasi, kecepatan,  kontaminasi  pelumas  dengan  material  asing  dan  temperatur  operasi, sehingga    terjadi  alternate  welding  dan  pelepasan  material  yang  biasa  disebut  dengan scoring.  Hal  ini  kemudian  menjadi  jelas  setelah  dilaksanakan  pengujian  komposisi material dan kekerasan pada roda gigi.
Pada  pengujian  komposisi  material  didapat  hasil  material  pada  roda  gigi  adalah AISI  5125  dengan  perlakuan  carbonizing  untuk  meningkatkan  kekerasan  permukaan. Sedangkan kekerasan pada permukaan roa gigi terlihat 424 HBN dan inti roda gigi 171 HBN.  Perbedaan  kekerasan  ini  lah  menjadi  sebab  ketidakmerataan  kegagalan  pada permukaan  pinnion  roda  gigi.  Pinnion  roda  gigi  yang  13  buah  mengalami  pelepasan material,  sehingga  mengekspos  bagian  roda  gigi  yang  lebih  lunak.  Bagian  roda  gigi yang lebih lunak ini kemudian mengalami overheating akibat operasional roda gigi dan material  sisa  permukaan  pinnion  yang  tercampus  dengan  pelumas.  Akibatnya  terjadi scoring pada daerah pinnion yang tidak memiliki permukaan keras lagi.
Terdapat  beberapa  kerusakan  pada  bagian  lain  swing  drive.  Berdasarkan pengamatan  terdapat  aus  abrasive  pada  housing  dan  pin  planetary  dan  breakage  pada planetary. Dari sini dapat kita ketahui bahwa telah terjadi beban kejut pada housing dan dan  planetary,  sehingga  menyebabkan  patah  dan  aus.  Sedangkan  pada  pin  beban tersebut begitu besar sehingga beban puntir pin melewati kemampuan pin.
Sehingga  dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa  kegagalan  awal  pinnion  terjadi  akibat beban  kejut  yang  terjadi  pada  13  pinnion  roda  gigi.  Roda  gigi  matahari  mengalami kegagalan  dalam  2  fase.    Fase  pertama  adalah  terjadinya  tegangan  Hertzian  akibat
tegangan  kejut  kontak  pinion  roda  gigi  sepanjang  permukaannya.  Daerah  kontak  yang lebar dan dalam menyebabkan terjadinya tegangan geser (shear stress) maximum yang mengakibatkan terlepasnya permukaan roda gigi secara perlahan, sehingga mengekspos bagian  lunak  inti  pada  13  pinnion  roda  gigi.  Fase  kedua  kegagalan  adalah  akibat  13 pinnion roda gigi  yang terekspos dan sisa material permukaan pinnion  yang tercampur dengan pelumas mengakibatkan terjadinya scoring hingga mencapai alternate welding.
Berdasarkan  analisa  simulasi  geometri  dan  konsentrasi  tegangan  tidak  terdapat kejanggalan  baik  dengan  beban  sendiri  ataupun  berkaitan  dengan  roda  gigi  lain  denga menggunakan beban.

## 5. KESIMPULAN
1. Kegagalan roda  gigi  dalam  penelitian ini disebabkan oleh terjadinya beban kejut yang  menyebabkan  rambatan  dibawah  permukaan  pinnion  roda  gigi  kerusakan dominan, akibat adanya tegangan sisa dibawah permukaan.
2. Proses kegagalan roda gigi matahari melalui dua fase kerusakan, yaitu :
a. Fase  pertama  adalah  terjadinya  terjadinya  tegangan  kejut  pada  tegangan Hertzian  akibat  kontak  pinion  roda  gigi  di  sepanjang  13  permukaannya. Daerah kontak yang lebar dan dalam menyebabkan terjadinya tegangan geser (shear stress) maximum di bawah permukaan pinnion. Akibatnya permukaan roda  gigi  terlepas  secara  perlahan,  sehingga  mengekspos  bagian  inti  pinnion yang lunak.
b. Fase  kedua  kegagalan  adalah  kegagalan  adalah  akibat  13  pinnion  roda  gigi yang terekspos dan sisa material permukaan pinnion  yang tercampur dengan pelumas  mengakibatkan  terjadinya  scoring  hingga  mencapai  alternate welding.

## Ucapan Terima Kasih
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya disampaikan kepada Yth. Dekan  Fakultas  Teknik  ULM,  Kaprodi.  Teknik  Mesin  ULM,  PT.  Amanah,  PT. Mohosindu,  Pegawai  PT.  PLN  alumni  program  Kelas  B  Prodi.  Teknik  Mesin  ULM, Kalab.  Perancangan  dan  Komputasi  Prodi.  Teknik  Mesin  ULM,  Kalab.  Material  dan Fisika Prodi. Teknik Mesin ULM.

## DAFTAR PUSTAKA
Bloch, H. P. (1999). 3rd Edition Practical Machinery Management for Process Plants, Machinery  Failure  Analysis  and  Troubleshooting  Vol.  02. United  State  of America: Gulf Publishing Company.
Bringas,  J.  E.  (2002). Handbook  of  Comparative  World  Steel  Standart. USA:  ASTM International Standards Worldwide.
Broek,  D.  (1982). Elementary  engineering  fracture  mechanics. Netherlands:  Springer Netherlands.
Brooks,  C.  R.,  &  Choudhury,  A.  (2002). Failure  Analysis  of  Engineering  Materials. McGraw Hill Professional, 2002.
Budynas,  R.  G.  (1999). Advanced  Strength  and  Applied  Stress  Analysis,  2nd  Edition. McGraw-Hill Companies, Inc.
EATON. (2011). Service Manual ; Understanding Spur Gear Life TRSM0913. USA: Eaton Coorporation.
ISO53.  (1998).  Cylindrical  gears  for  general  and  heavy  engineering  -  Standard  basic rack tooth profile. ISO 53:1998 .
Isworo,  H.  (2012). ANALISIS  KEGAGALAN  PADA  KOMPONEN  GRIPPER  BOTOL MINUMAN  KAPASITAS  600  BOTOL  PER  MENIT. Malang:  Universitas Brawijaya.
Logan, D. L. (1991). Mechanics of Materials. Harpercollins College Div.
Pavan, A. H., Vikrant, K., Swamy, M., & Jayaraman, G. (2013). Root cause analysis of bowl-mill pinion shaft failures. Case Studies in Engineering Failure Analysis 1 , Volume 1, Issue 2, hal 103-109.
Popov, E. (1978). Mechanics of materials, SI version. Englewood Cliffs, N.J. : Prentice- Hall.
R.Dhanasekaran,  Kumar,  D.,  &  K.Santhi.  (2010).  Crack  Failure  of  Planetary  Gearbox Sun  Gear. International  J.  of  Recent  Trends  in  Engineering  and  Technology , Vol. 3, No. 6.
Rexnord-Industries.  (1978).  FAILURE  ANALYSIS  GEARS-SHAFT-BEARINGS- SEALS. Failure Analysis. Instalation & Maintenance , 108.
Robert P. Tata, P. (2012). Mechanical Power Transmission Fundamentals. New York: Continuing Education and Development, Inc.
Sularso, & Suga, K. (2004). Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: PT. Pradnya Paramita.
Timoshenko, S., & Gere, J. (1985). Theory of Elastic Stability. 2nd Edition. New York: McGraw-Hill Book, Inc.