## Analisis Penyebab Kerusakan Hub Screw Press dan Optimasi Teknik Pemeliharaan Terhadap Mesin Pabrik Pengolahan Kelapa Sawit
Irwan Anwar 1 , Afdal 2 , Denur 3 , Dedi Dermawan 4
1 Prodi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Islam Riau
2 Prodi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Eka Sakti Padang
3 Prodi Mesin Otomtif Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Riau
4 Prodi Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Riau

## Abstract
This study investigated the failures of screw press hub in PKS (Pabrik Kelapa Sawit), the incident can often occurred routinely  in  every  4  month,  that  is  caused  to  research  it  and    identify  the  failure  site  (where  in  the  product  failure occurred), identify the failure mechanism such as the physical phenomena involved in failure, determined the root cause of  failures  like  the  design,  defect  or  loads  which led  to  failure,  and  most  important  is  to  recommend  methods  how  to prevent the future similar failures in service or or occurs in manufacturing or during production processing,  improve the  component  or  structure  device  and  giving  optimization  or  any  solutions  for  maintenance  standard  operating procedure (SOP) of machine during production processing.  Generally principal methods in evaluating the failures are by  collecting  of  background  data  and  specimen  samples,visual  examination  and  photography,  mechanical  testing (hardness),  chemical  analysis,  macroscopic  and  microscopic  examination,  selection,  preparation  and  analysis metallographic sections.
Keywords: hub, failure, fatigue, standard operating procedure (SOP).

## Abstrak
Hub dari  mesin screw press  terpasang pada poros melalui  alur pasak diikat dengan elemen  pasak (key) dan berfungsi untuk  meneruskan  daya  dan  putaran  dari  speed  reduser  ke  worm  screw,kondisi  ini    pada  sa’at  tertentu  mengalami kelonggaran ketika  dioperasikan, karena  pengaruh  friksi pada bidang pasak dengan alur pasak dari poros sehingga  alur pasak dari hub yang juga ada beban dinamis puntir, rotating bending serta beban lentur memberi efek samping friksi atau gesekan pada pasak dengan alur pasak hub dari poros screw press, sehingga terjadi konsentrasi tegangan pada daerah alur pasak dan material yang mengalami  fatigue atau kelelahan secara kontiniu, serta timbul retak awal  pada material hub screw press, khususnya pada permukaan fillet,  kemudian terus menjalar ke dalam dan akhirnya patah (fracture). Insiden kerusakan ini terjadi pada suatu pabrik pengolahan kelapa sawit secara rutin sebelum 4 (empat) bulan pakai. Oleh sebab itu  perlu  dilakukan  penelitian,  analisis,  mencari  dan  mengetahui  penyebab  failure/kerusakan  (Root  Caused  Failure Analysis). Penelitian ini diawali dengan pemeriksaan visual, kemudian dilanjutkan dengan uji laboratorium yang meliputi uji  metalografi,  uji  fraktografi,  uji  kekerasan,  uji  komposisi  kimia  dan  menentukan  tindakan  preventiv  untuk meminimalisir  kerusakan  hub  screw  press.  Inisiatif  selanjutnya  melakukan    optimisasi  teknik  pemeliharaan  terhadap mesin pabrik PKS.dengan memprioritaskan  prosedur pengoperasian mesin  screw press, yang sesuai standar operating prosedur  (SOP  buku  manual)  mesin  pabrik  produk  asal,  disamping  itu  melakukan  kontrol  kualitas  terhadap  fabrikasi material  hub,  seperti  uji  komposisi  kimia,  uji  kekerasan,  microscopic,  makroscopic,  uji  metallographi,  dan membandingkan specimen uji dengan material produk standar pabrik, diikuti dengan supervisi terhadap optimasi  teknik pemeliharaan yang ditetapkan.
Kata kunci : hub, kerusaka), kelelahan, standard operating procedure (SOP).

## 1. Pendahuluan
Pengolahan  Kelapa  Sawit  pada  dasarnya  adalah merubah  bahan  olah  yang  berupa  Tandan  Buah  Segar (TBS) menjadi Minyak mentah (CPO) dan Inti Kelapa Sawit ( Palm Kernel ). Proses aktivitas produksi tersebut bisa menjadi terganggu jika terjadi kerusakan yang tidak diharapkan  pada  salah  satu  mesin-mesin  yang  sedang beroperasi,  sehingga  mengakibatkan  kerugiaan  yang besar  bagi  pabrik  itu  sendiri,  .contoh    menumpuknya tandan  buah  segar  (TBS)  yang  siap  untuk  diolah, berkurangnya stock CPO ( Crude Palm Oil ). hanya gara- gara kerusakan pada salah satu komponen mesin-mesin yang  sedang  beroperasi.    Berdasarkan  uraian  diatas penelitian  ini  berusaha  mengungkapkan  hubungan antara analisis penyebab kerusakan ( failure ) komponen mesin  dengan  kehandalan  atau  reliability  mesin  yang relevan dengan optimisasi aplikasi teknik pemeliharaan mesin yang beroperasi pada pabrik PKS.
Berdasarkan  latar  belakang  masalah  tersebut,maka dapat  dibuat  rumusan  masalah  yang  relevan  dengan penelitian  ini,  yaitu  Bagaimana  cara    mencegah
kerusakan  ( failure )  yang  sama  tidak  terjadi  lagi kedepannya  dan  optimasi  teknik  pemeliharaan  yang tepat untuk diterapkan di pabrik PKS tersebut.

## 2. Metodologi
Bahan  dan  data  penelitian  dilakukan  di  Puspitek Serpong  Tanggerang,  metode  yang  dipakai  adalah dengan  melakukan  pemeriksaan  dan  pengukuran terhadap  komponen  mesin  yang  mengalami  kerusakan ( failure )  dalam  hal  ini  hub  screw  press,    spesimen  ini kondisinya  dapat  dilihat    komponen  pada  Gambar  1 Disamping itu melakukan studi lapangan yang  meliputi wawancara  ,  observasi  dan  dokumentasi    serperti interview  dengan  pihak  pabrik,  observasi  untuk mendapatkan  data  &  fakta  yang  ada  yang  relevan dengan  spesimen  uji  yang  diteliti,  serta  studi  pustaka dilakukan  dengan  dengan  cara  mempelajari  dan memahami    serta  mengambil    dari  beberapa  literatur buku-buku, jurnal lainnya yang relevan dan fokus pada topik penelitian yang dilakukan.
Gambar 1 . Pengukuran dan Pemeriksaan Spesimen Uji
Gambar 2 . Kontur patahan permukaan hub screw press
Penelitian  ini  menggunakan  peralatan  mesin  uji kekerasan ( Vickers Hardness Test ). Pengujian makrofraktografi  dilakukan  dengan  menggunakan  alat s treomicroscope merk WILD HEERBRUGG pengujian mikrofraktografi  bertujuan  untuk  melihat  permukaan retak (fracture      part  surface) dengan  variasi pembesaran  hingga  10.000  x,  digunakan  seperangkat alat bernamaTabletop Miscroscope TM–1000.
Pengujian  metallografi  yang  berfungsi  untuk  melihat struktur  mikro  penampang  specimen  uji  dilakukan menggunakan  alat Metallo  Plant  Leitz  Wetzlar Germany. Dan  untuk  menguji  kandungan  unsur  kimia pada permukaan potongan specimen uji digunakan alat EDAX spectrometer
Gambar 3. Hasil Uji Metallografi
Gambar 4. Alat Uji Komposisi
Prosedur  penelitian  yang  dilakukan  terkait  dengan analisa  kegagalan/kerusakan  sesuai  dengan  diagram alirnya sebagai berikut:

## Pemeriksaan Visual
Gambar 5 . Hub screw press in failure
Gambar 6. Retak awal Hub
3. Hasil dan Pembahasan

## Pengujian Komposisi Kimia
Komposisi kimia spesimen hub screw press adalah; kandungan unsur besi (Fe) 96,64 %, karbon  (C) 0.33 %, Silicon (Si)  0,45 %  , Mangan (Mn) 1,32 % , Molibden (Mo)  0.10 %,  Chrom (Cr)  0,67 %. , Nickel (Ni) 1,12 %,  Cuprum  (Cu)  0,11  %, Allumunium (Al)  0,11  %, Vanadium  (V)  0,0054  %,  Wolfram  (W)  0,072,  Sulfur (S) 0,032 %,  Phospor (P) 0,040 %, Titan (Ti) , Nb, B, 0.0 %, dapat dinyatakan bahan uji tergolong baja karbon rendah  ( low  carbon  steel ),  sedangkan  menurut  baja karbon sedang mempunyai kandungan karbon (C) 0.35 – 0.5 %.

## Pengujian Fraktografi
Dari  hasil  pengujian  dapat  dilihat  struktur  mikro sebagai berikut:
Gambar  7. Struktur  mikro  daerah  patah  berupa  perlitik  dengan austemit  (putih)  dan  bentuk  retak  transgranular  yang menunjukkan  adanya  beban  tarik/bentur  yang  cukup tinggi
Gambar 8. Retak batas butir, menunjukkan retak tegang

## Pengujian Metalografi
Hasil  foto  terhadap  beberapa  titik  didaerah  sekitar awal  retakan  ditunjukan  pada  gambar  dibawah memperlihatkan  dengan  jelas  bahwa  penjalaran  retak dimulai  dari  permukaan  hub  terus  menjalar  ke      arah bagian  dalam,  diakibatkan  karena  beban  torsi  dan rotating  bending  akibat  longgarnya  pasak  pada  hub sehingga  timbul  fatigue.  Dari  gambar  tersebut  juga terlihat  bahwa  struktur  mikro  dari  material  hub  screw press adalah austenit
Gambar 9. Hasil pengujian metalografi

## Pengujian Struktur Mikro
Gambar 10. Hasil uji struktur mikro
Hasil  uji  struktur  mikro  dapat  dilihat  bahwa ferrite berwarna agak terang lebih dominan dari pearlite yang berwarna  gelap  (hitam),  sehingga  kekerasan  material hub  yang  rusak  berkurang,  jika  dibandingkan  dengan kekerasan material hub standar yang lebih banyak unsur kadar  C  ±  0,42  %,  sedangkan  pada  material  hub  yang rusak  unsur C ± 0,33 %

## Pengujian kekerasan
Hasilnya  pada  lokasi  tertentu  terdapat  nilai kekerasan  bervariasi  mulai  dari  lokasi  A,  lokasi  B, lokasi C dan lokasi D semuanya dapat dilihat pada tabel dan gambar dibawah ini.
Gambar 11. Hub tampak  atas
Gambar 12. Hub tampak samping

## Hasil Uji Kekerasan
Tabel 1.
Hasil Uji Kekerasan.
Dari  hasil pengujian kekerasan seperti pada  tabel 1 dapat di lihat bahwa pada bagian permukaan hub screw press nilai  kekerasannya  relatif  lebih  tinggi  dibanding dengan bagian dalam. Di samping itu dari hasil rata-rata nilai kekerasan material hub uji (222,667 HB), sebab % kadar  ±  0,33  C  artinya  lebih  rendah  dibandingkan dengan  material  hub  screw  standar  yaitu  ±  0,4  %  C. sedangkan  nilai  kekerasan  material  standar  (245-290 HB) lebih keras dibandingkan dengan material hub yang rusak.
No. Nilai kekerasan Brinell (HB) Lokasi A Lokasi B Lokasi C Lokasi D 1 159 152 157 230 2 155 149 148 227 3 159 151 149 211 Rata-rata 157,667 150,667 151,333 222,667 B  C D A

## Penyebab Kerusakan Hub Screw Press
Berdasarkan  hasil  pemeriksaan    secara  visual  dan hasil  pemeriksaan  laboratorium    dapat  diperkirakan indikasi  terjadinya  patah  pada Hub  Screw  Press diakibatkan oleh beberapa faktor, antara lain:
1. Pengaruh  longgarnya  pasak  pada  alur  pasak hub
screw dengan  poro s ,  dan  karena  terjadinya kosentrasi tegangan pada daerah alur pasak sehingga menyebabkan  rotating  bending  pada hub  screw press. Hal  tersebut  dapat  dideteksi  dengan  adanya retakan  awal  /  kerusakan  pada  material hub  screw press.
2. Efek rotating bending ini mengakibatkan longgarnya  pasak  pada  daerah  alur  pasak  dudukan tooth whell yang kemudian menyebabkan terjadinya hentakan/  benturan  antara      kedua  roda  gigi  (tooth whell),  sehingga  mengakibatkan  pada  daerah fillet mengalami  dorongan  balik  dari  roda  gigi  pemutar. Kejadian  tersebut  terus  berlangsung  selama beroperasinya hub screw press , sehingga menyebabkan terjadinya   kelelahan pada hub yang berlanjut  menjadi  retak  awal  pada  permukaan  hub, dan terus menjalar sampai pada patah akhir, seperti terlihat pada gambar diatas.
3. Kekuatan  maupun  kekerasan  hub  material  yang rusak  lebih  rendah,karena  %  0,33  C  sedangkan material  hub  standar  %  0,42  C,    sehingga  pada daerah  fillet  dan  alur  pasak  terjadi  konsentrasi tegangan  yang  tidak  sebanding  dengan  kekuatan material  standar  (lihat  tabel  ),  di  samping  itu  juga terlihat kekerasan pada  permukaan hub screw press dengan  bagian  dalam  terlihat  berbeda  dan  semakin menurun (lihat  tabel ).
Selain  ketiga  faktor  diataas,  kerusakan Hub  Screw Press juga  dipengaruhi  oleh  faktor  operasional.  Hal tersebut  dimungkinkan  karena  beberapa  alasan,  antara lain:
1. Media  yang  diolah,  dalam  hal  ini  bubur/  adonan buah  kelapa  sawit  kurang  halus,  dikarenakan penyortiran  buah  kurang  baik  dan  bubur/  adonan buah kelapa sawit terlalu padat/ adonan kasar, kadar airnya  kurang.  meyebabkan worm  screw dalam berputar  mengalami  perlambatan  sehingga  terjadi overload   beban, proses kerja menjadi lebih berat.
2. Intensitas  tekanan  naik  pada  screw  press,  yang disebabkan  oleh  alasan  diatas  (1)  dan  cairan  pada Hidraulic Cone Guide sudah mengalami penurunan kualitas  (Viskostasnya  berkurang  dari  standar), sehingga  pengaturan Adjusting  Cone tidak  sesuai denga tekanan standard (30-70 kg/cm 2 ).
3. Kurang berfungsinya sistim pengaturan atau kontrol suplay daya, sehingga pada saat terjadi tekanan kerja yang berlebih pada screw press , sistim kontrol tidak mampu untuk  menurunkan  daya  motor  secara otomatis.

## 4. Simpulan
Berdasarkan  pengujian  dan  analisa  data  hasil specimen  uji  hub  screw  press,  diketahui  material  hub adalah  baja carbón rendah ( Low carbon steel ) sehingga dapat ditarik beberapa kesimpulan bahwa kerusakan hub  poros  screw  press  bermula  dari  retaknya  bidang permukaan  hub  dan  pasak  karena  efek  samping terjadinya  kosentrasi  tegangan  pada  pasak    yang mengalami  friksi  (gesekan)  sehingga  timbul  vibrasi (getaran) & abnormal noise berlanjut dengan terjadinya kelonggaran  pada  pasak    pengunci worm  screw  press akibat  pengaruh  beban rotating  bending pada hub  dan poros. faktor  Inilah  awal  yang  menyebabkan  hub tersebut  retak karena kelelahan ( fatigue ). Dan berakhir dengan  patahnya  material  hub  screw  press,  operasi mesin  terhenti  karena  terjadi  failure  dan  fracture  pada komponen mesin.
Solusi  dan  saran  untuk  mencegah,  mengatasi permasalahan  ini  supaya  kerusakan  yang  sama  tidak terjadi lagi kedepannya, maka perlu dilakukan Optimasi Teknik  Pemeliharaan  Terhadap  Mesin  PKS  dengan tujuan  umur  pakai  ( lifetime )  dari  komponen  sesuai dengan  ketentuan  standar  produksi  pabrik,  adalah sebagai berikut :
1. Melakukan evaluasi terhadap sistim teknik pemeliharaan yang sudah ditetapkan
2. Melaksanakan supervisi terhadap aplikasi pemeliharaan mesin pengolahan kelapa sawit sesuai dengan konsep SOP pemeliharaan .
3. Memberikan  pelatihan  dan  training  terhadap peningkatan skill maintenans operator mesin PKS.
4. Memilih salah satu sistim teknik pemeliharaan rutin dan  terjadwal  seperti; Preventive  Maintenance Predictive  Maintenance maupun Total  Productive Maintenance, sebagai  tindak  lanjut  dari  hasil Root Caused Failure Analysis (RCFA)
5. Dengan  memberikan  perlakuan  panas  atau Heat Treatment terhadap  suku  cadang  (spare  part)  yang sudah ada, khususnya terhadap material Hub Screw Press sebelum dipakai, setelah proses machining.
6. Mengkondisikan  mesin  beroperasi  pada  putaran rendah  dengan  tujuan  supaya  tegangan  nominal terjadi  lebih  kecil  dari  tegangan  yang  terjadi, sedangkan untuk putaran normal (14 rpm) tegangan nominal lebih besar dari tegangan yang terjadi.
7. Kontrol  kualitas  terhadap  fabrikasi  pasak/  alur pasak pada Hub Screw Press dan stopper/hub pada worm  screw dengan  toleransi  yang  ketat,  sehingga
kelonggaran pemasangan pasak yang menyebabkan terjadi vibrasi/getaran dapat terhindarkan.

## Daftar Pustaka
[1] Ponten  M.  Naibaho,  “Teknologi  Pengolahan Kelapa  Sawit”,  Pusat  Penelitian  Kelapa  Sawit, Medan, 1996
[2] D.N.  Adnyana,  “Analisa  Kerusakan/Kegagalan dan Pencegahan,”  Diktat Kuliah Magister Teknik Mesin ISTN, Jakarta 2008
[3] Heinz  P.  Bloch,  Fred  K.  Geitner,  “Practical Machinery  Management  for    Process  Plant,
Volume  2,    Machinery  Failure  Analysis  and Trobel-shooting”, Gulf-Publishing Company, Houston, Texas, 1983.
[4] Hadi  Sunandio,  “Analisa  Kegagalan:  Pelatihan Dasar  Metalurgi  dan  Analisa  Kerusakan”,  LUK- BPPT, Jakarta, 2000
[5] W.O.  Alexander,  “Dasar  Metalurgi  Untuk Rekayasawan”,  PT.  Gramedia  Pusaka  Utama, Jakarta, 1995.
[6] Emil Muhammad jawas, “Penelitian  Struktur  dan Kekerasan  Material  Sudu  Pompa  Benam”,  Tesis Magister Teknik Mesin ISTN, Jakarta, 2004.