Jurnal “FLYWHEEL”, Volume 10 Nomor 2, September 2019

## Pengaruh Pengerolan Panas Terhadap Kerusakan Permukaan Rol Pada Proses Pembuatan Cooperrod
Eko Edy Susanto 1) ,Febi Rahmadianto 2)
Institut Teknologi Nasional Malang Fakultas Teknologi Industri Jalan Karanglo Km.2, Malang
E-mail : ekoedys@yahoo.co.id 1) , rahmadianto15@gmail.com 2)

## Abstrak
Salah  satu  kerusakan  pada  produk  copperrod  disebabkan  kerusakan  pada  rol      dan kerusakannya  terdapat  dipermukaannya.  Kerusakan  pada  permukaan  rol  karena  adanya  retak- retak  halus  akibat  heat  cracking.  Penelitian  dilakukan  untuk  mengetahui  kerusakan  pada permukaan rol yang digunakan untuk pengerolan panas copperrod. Terjadinya kerusakan pada permukaan rol karena tingginya temperatur pada waktu reduksi pada proses pengerolan panas dan  pengaruh  sistem  pendinginannya.  Tidak  meratanya  pendinginan  yang  memakai  soluble  oil pada permukaan rol maka menyebabkan terjadinya tegangan yang tidak stabil pada permukaan dan akibatnya muncul retakan–retakan halus.  Pada temperatur pengerolan 705 0 C dan volume pendinginan 403,2 l/jam dengan tekanan 6 kg/cm 2 , media pendingin memakai soluble oil dapat meningkatkan umur pakai rol nahan baja H13.
Kata kunci: Bahan Rol,Pengerolan,Hot Working, Pendinginan, Kerusakan.

## PENDAHULUAN
Produksi copper rod dapat dilakukan dengan sistem konvensional dan sistem Continous Casting. Sistem konvensional untuk proses pengerolan dalam memproduksi copper  rod dilakukan  dengan  cara memanaskan lebih dahulu  batangan tembaga ( wire bars) di dapur pemanas pada temperatur 880 - 925° C.
Proses sistem Soutwire Continuous Rod (SCR)
pembuatan copper rod. Sistem Continous
Casting pada pembulatan wire rod dapat menghasilakan wire rod yang  panjang  tanpa  terputus,  tembaga  cair  dari dapur  peleburan  dengan  berkelanjutan  dituangkan kedalam  mesin  cetak  untuk  dibentuk  menjadi cast
bar dan  seterusnya  dilakukan  pengerolan  panas untuk dijadikan produk copper rod . Pembentukan cooper  rod yang  dilakukan oleh roll dan reduksinya dilakukan tahap demi tahap pada batangan tembaga  yang  panas sampai ukuran diameter yang dikehendaki.
Mutu  produk copper  rod akan  ditentukan  didalam proses peleburan, bahan bakunya, proses continuous casting dan  pengerolan  panas,  maka  terjadinya cacat-cacat  pada copper  rod salah  satunya disebabkan  adanya  penyimpangan  pada  proses  rol atau  kerusakan  yang  terjadi  pada  rol  berupa  retak- retak  ataukerusakan  yang  terjadi  pada  rol  berupa retak-retak atau pecah dan lubang-lubang kecil pada permukaannya Permasalahan  kerusakan  permukaan  rol  apakah karena pengerolan panas copper rod , serta bentuk dan penyebab kerusakan pada permukaan rol  yang digunakan  untuk  pengerolan  panas.  Tujuan selanjutnya adalah bagaimana memperkecil kerusakan permukaan rol dan memperpanjang umur pakai rol untuk proses pengerolan panas

## METODOLOGI
Bahan Baku Copeer Rod. Bahan  baku copper  rod menggunakan standart  ASTM  B-49  dan  spesifikasi  yang
digunakan untuk pengerjaan pengerolan panas yaitu tembaga tipe C11000 dengan komposisi (99,95 Cu – 0,04 O). Tembaga murni merupakan jenis logam yang  lunak  dan  ulet,  titik  leburnya  1083°  C  dan temperatur pengerjaan panas 750 - 875° C.
Tabel 1 : Komposisi tembaga Unsur % Unsur % Cu O Sb Bi Ni Pb 99,96 0,027 0,0002 0,0001 0,0001 0,0002 Fe S As Ag Sn 0,001 0,0008 0,0002 0,0015 0,001

## Material Rol.
Proses  pembuatan copper  rod dengan pengerolan  panas,  memerlukan  material  rol  yang tahan  untuk  temperatur  tinggi,  keausan  dan  tidak mudah  berubah  bentuk.  Baja  H13  merupakan  baja chromium  hot  work  steels yang  sesuai  digunakan untuk bahan rol pada pengerolan panas pembuatan copper rod. Umur pakai baja H13 untuk pengerolan panas copper rod tergantung penggunaannya, untuk nomor  rol  besar  umur  pemakaianlebih  pendek dbanding nomor rol yang kecil ± 500 sampai 3000 ton sekali pakai.
Tabel 2 : Komposisi Baja H13
% C % Mn % Si % Cr 0.32- 0.45 0.20- 0.50 0.80- 1.20 4.75- 5.50 % Ni % Mo % V 0.30 max 1.10- 1.75 0.80- 1.20 Proses pengerolan.
Proses  pembuatan copper  rod dengan pengerolan  panas,  memerlukan  material  rol  yang tahan  untuk  temperatur  tinggi,  keausan  dan  tidak mudah  berubah  bentuk.  Baja  H13  merupakan  baja chromium  hot  work  steels yang  sesuai  digunakan untuk bahan rol pada pengerolan panas pembuatan copper rod
Gambar 1: Reduksi pada proses pengerolan copper rod
Pendinginan rol pada waktu untuk pengerolan  panas copper  rol menggunakan campuran  air  dengan  2-2,5% soluble  oil secara terus-menerus disekitar rol dan sebagian  mengenai copper  rod,  sekaligus  berfungsi  sebagai  pelumas karena  adanya  gesekan  copper  rod  dengan permukaan rol
Gambar 2: Pengerolan panas dengan 6 titik aliran pendinginan
Gambar 3 : Pengerolan panas dengan  penambahan menjadi 8 titik aliran pendinginan
Tabel  3 : Pendinginan menggunakan fluida soluble oil
NO JUMLAH TITIK ALIRAN VOLUME FLUIDA TEKANAN FLUIDA 1 6 titik 259 l/jam 6 kg/cm 2 2 8 titik 403,2 l/jam 6 kg/cm 2

## Bentuk dan penyebab kerusakan.
Sifat  material  dari  rol  yang  dipergunakan untuk  pengerolan  panas,  bisa  berubah  karena dipengaruhi oleh temperatur, gaya yang terjadi dan kondisi  pada  waktu  pengerolan.  Pengaruh  kondisi pengerolan  (Berhubungan  dengan  mesin)  dan tingginya  temperatur  yang  dipindahkan  pada  rol, dapat menyebabkan kegagalan pada rol, yaitu jenis kegagalan perpatahan. Model kegagalan perpatahan pada  material  yang  digunakan  untuk  proses pabrikasi antara lain : patah ulet, patah getas, patah lelah, keretakan.
Kegagalan rol untuk proses pengerolan panas copper  rol banyak  dipengaruhi  oleh  kondisi pengoperasiannya terutama  tempertur kontak antara
temperatur copper  rod dengan  rol.  Pengaruh temperatur pada permukaan rol akan mempengaruhi umur rol maka komponen mesin jika mendapatkan tekanan  dan  gesekan  pada  temperatur  tinggi  akan menyebabkan thermal
fatigue cracking (membentuk  keretakan  kecil  pada  permukaan karena pengaruh panas).

## Kerusakan permukaan rol
Pada gambar  (a) diberi tanda (A) terlihat bahwa awal  retaakaan  terjadi  pada  permukaan  rol  yang berhubungan  langsung  dengan copper  rod saat proses pengerolan panas copper rod terjadi
Gambar 4: Kerusakan permukaan rol berupa lubang-lubang kecil (B) dan garis retaan (A). (a) gambar diperbesar 32x, (b) merupakan pembesaran dari kolom gambar (a) 55x, (c) merupakan pembesaran dari kolom gambar (b) 150x.
Kerusakan  pada  permukaan  rol  karena  , maka  terjadi  retakan  membentuk  garis  garis berlubang.  Setiap  lubang  terjadi  rambatan  retakan kesekeliling  lubang,  akibat  rambatan  retakan  yang terjadi maka menyebabkan retakan dalam dan lebar pada permukaan rol.
Ukuran  memperjelas  kerusakan  permukaan  rol akibat  pengaruh  reduksi copper  rod dan  hubungan langsung antara permukaan rol dan copper rod yang panas,  maka  dilakukan  suatu  pengujian Scanning Electron  Mcroscope (SEM)  pada  permukaan  rol. Dari  pengujian  SEM  tersebut,  dapat  dilihat  bahwa pada  permukaan  rol  terjadi  retakan-retakan  lembut yang  menyebar  pada  seluruh  permukaan  dan  dari bentuk retakan-retakan tersebut, termasuk kelelahan panas dapat dilihat pada jenis het cheking
Gambar 5 : Pengamatan permukaan dengan SEM, pembesaran 500X, 25 KV, lokasi 10 mikrometer. Gambar B pembesaran gambar A dan gambar C pembesaran gambar B. Dari gambar
A,B dan C memperlihatkan retakan permukaan karena kelelahan
panas
Tabel 4: Kerusakan retakan permukaan rol No TEMPERATUR REDUKSI Volume retakan kelelahan panas (%) dan Jumlah aliran soluble oil 6 titik 8 titik 1 600 0 C 68 60 2 650 0 C 70 63 3 700 0 C 75 65 4 750 0 C 80 68 5 800 0 C 83 70

## PEMBAHASAN
Pengoperasian rol pada proses pengerolan panas copper rod.
Aliran pendinginan titik 1 dan 2) menggunakan  saluran  ¾  in  (19.05  mm)  dan  titik aliran  pendinginan  standar  a,  b,  c,  d,  e  dan  f menggunakan  saluran  ½  in  (  12,7  mm  )  semua saluran  pendinginan  tersebut  rata-rata  besarnya tekanan  aliran  fluida  pendingin  6  kg/cm 2 .  Volume fluida pendingin untuk saluran ½ in (12,7 mm) dan lubang  keluar  luasnya  0,85  cm 2 dengan  tekanan  6 kg/cm 2 sebanyak 0,012 l/det = 43,2 I/jam.
Volume  fluida  pendingin  system  standar sebanyak  259,2  l/jam . Volume  fluida  pendingin untuk  saluran  ¾  in  (19,05  mm)  dan  lubang  keluar 1.65  cm 2 dengan  tekanan  6  kg/cm 2 sebanyak  0,02 l/det = 72 l/jam.
Volume  fluida  pendingin  untuk  system pendinginan  8  titik  aliran  pendingin  sebanyak  2  x 0,02 + 0,072 = 0,112 l/det atau 403,2 l/jam. Jadi  dengan  demikian  penambahan  volume fluida  pendingin  dari  259.2  l/jam  menjadi  403.2 l/jam dapat meningkatkan umur dan kemampuan rol untuk pengerolan panas copper rod.
Pendinginan dengan semburan fluida pendingin dari titik 1 dan 2 ke arah rol dengan tujuan
memberikan  pendinginan  dan  pelumasan  pada permukaan  rol  yang  mengalami  kontak  langsung dengan copper rod yang panas (temperatur 705 o C). Dengan  adanya  aliran  pendinginan  dan  lapisan pelumas  tersebut  dapat  mengurangi  perpindahan panas dari copper rod pada permukaan rol, sehingga kelelahan  akibat  panas  dapat  dikurangi  dengan demikian retakan lembut pada permukaan rol dapat menurun . oleh  sebab  itu  salah  satu  penyebab  laju keretakan pada permukaan rol dapat diatasi.
Pendinginan  pada  permukaan  rolsetelah melakukan  pengerolan  panas  copper  rod  pada temperatur 705 o C, dapat mengurangi merambatnya keretakan sehingga kerusakan permukaan rol dapat diperlambat  dengan  demikian  umur  rol  akan  lebih lama maka kemampuan reduksinya akan bertambah.

## Pengaruh  perubahan  pada  sistem  pendinginan pada produktifitas.
Pada  waktu  masih  menggunakan  sistem pendingin standar (memakai 6 titik aliran pendingin, 3 titik diatas rol bagian atas dan 3 titik dibawah rol bagian  bawah)  rol    mampu  melakukan  pengerolan atau mereduksi copper rod selama 94 jam per satu kali pemakaian rol atau + 4 hari produksi.
Setelah  perubahan  sistem  pendinginan dengan  menambah  1  titik  aliran  pendinginan  pada bagian  rol  atas  dan  1  titik  aliran  pendinginan  pada bagian rol bawah dengan demikian menggunakan 8 titik  aliran  pendinginan,  rol    mampu  melakukan pengerolan atau mereduksi copper rod + 191 jam per satu kali pemakaian rol  atau + 8 hari produksi..

## Kegagalan rol pada proses pengerolan panas.
Kegagalan  rol  karena  karena  tingginya temperatur  pada  waktu  reduksi copper  rod maka berakibat  adanya  retakan  dan  lubang-lubang  pada permukaan rol.
Pada  sistem  pendinginan  standar  semburan fluida  pendingin  tidak  merata  pada  permukaan  rol sehingga pada bahan rol terjadi perbedaan  tegangan yang dapat menigkatkan laju merambatnya retakan.
Awal  retakan  pada  permukaan  rol  juga disebabkan  oleh  reduksi  tembaga  pada  proses pengerolan panas dan diperjelas secara microcracking,  keretakan  pada  permukaan  juga disebabkan  oleh  pengaruh  tingginya  panas copper rod saat reduksi, dan ditujukan adanya retak lembut pada permukaan..
Terbukti  penyebab  awal  keretakan  pada permukaan  rol    disebabkan  oleh  reduksi  tembaga dan  pengaruh  temperatur  pada  waktu  proses pengerolan panas copper rod .

## KESIMPULAN
Data-data  yang  diperoleh  dari  penelitian,  disusun, diolah dan dibahas untuk mendapatkan kesimpulan, sebagai berikut :
1. Tingginya  tempertur  pada  proses  pengerolan panas atau reduksi akan menyebabkan retakan halus pada permukaan rol.
2. Temperatur  permukaan  rol  yang  tidak  stabil karena  pengaruh  sistem  pendinginan  pada waktu  proses  pengerolan  panas copper  rod , menyebabkan  tegangan  pada    material  rol tersebut  tidak  merata  sehingga  meningkatkan laju keretakan pada rol
3. Penambahan  volume  fluida  pendingin  yang diberikan pada saat akan terjadi reduksi copper rod , dapat meningkatkan umur pakai rol .

## DAFTAR  PUSTAKA
Alfred  Jahr,  Innovation  in  Rolling  Mill Guides, Metallurgical Pland
and
Technologi  International,  Volume  19,
1996.
Armanto,  H.  &  Daryanto.  1999. Ilmu Bahan. Jakarta: Bumi Aksara. American  Standard  Testing  of  Material (ASTM).
Black,  Paul  H.1961. Theory  Of  Metal Cutting .  New  York:  McGraw  Hill Book Co.
F.Rahmadianto  2017.  Analisa  Pengaruh Variasi Treatment Pada Proses Pengelasan Smaw Terhadap Perbaikan  Kualitas  Baja.  Prosiding SENIATI. Institut Teknologi
Nasional. Malang.
F.Rahmadianto 2016. Pengaruh Pengelasan Tungsten Inert Gas terhadap Kekuatan
Tarik,  Kekerasan,dan  Mikro  Struktur pada  Pipa  Heat  Exchanger.  Jurnal Industri  dan  Teknologi  Informasi
Cyber-Techn STT POMOSDA. Nganjuk.
F.Rahmadianto  2014.  Upaya  Peningkatan
Sifat  Mekanik  Baja  Mild  Steel Melalui  Perbaikan  Kualitas  dengan
Heat Treatment Annealing dan Holding  Time  pada  Heat  Treatment dengan  Taguchi  Method.  Jurnal Rekayasa Mesin. Universitas
Brawijaya. Malang.
Gordon W. Powell, Identification of Typer of  Failures,  ASM  Handbook  Failure Analysis and Prevention, Volume 11,
ASM  International,  Ohio,  1993, halaman 75-103.
K.  A.  Widi,  W.  Sujana,  T.  Rahardjo,
Analisa  Mampu  Las  Material  besi
Tuang Memanfaatkan Elektroda Nikel (Studi Kasus komponen Cylinder  Head Pc750se-7  Yang Mengalami Fretting ) , Jurnal
Flywheel  Vol  9  No  2,  September
2018
M. H. Kamdar, Liquid
Metal
Embrittlement, ASM Handbook
Failure  Analysis  and  Prevention, Volume 11, ASM International, Ohio, 1993, halaman 225-238. Rochim, Taufiq. 1993. Teori danTeknologi Proses  Permesinan. Onnline  Public Accef Catalog . Robinson,  Olin  Corporation,  Propertis  Of Wrought  Copper  and  Copper  Alloys, ASM Handbook Propertis and Selection  :  Nonferrous  Alloys  and Special-Purpose Materials, Volume 2, ASM  International,  Ohio,  1992, halaman 244-345. Stepen  D.  Antolovich,  Fatigue  Failure, ASM Handbook Failure Analysis and Prevention, Volume 11, ASM International,  Ohio,  1993,  halaman 102-135. Thelning Erick, Steel and Heat Treatment, Jointly Owned by Butterworek & CO, London, 1984. Vander Voort G, F, History Of Factrografi, ASM Handbook Factrografi, Volume 12,  ASM  International,  Ohio,  1993, halaman 1-11. Michael  Fiels,  Surface  Finish  and  Surface Intergrity, Metals