## Unjuk Kerja dan Pemeliharaan Gear Pump pada Unit Excavator 220 LC
Veny Selviyanty.YH
Jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Pekanbaru e-mail: venyselviyanty@gmail.com

## Abstrak
Gear  pump  (pompa  roda  gigi)  adalah  jenis  pompa  positive  displacement  dimana  fluida  akan  mengalir melalui  celah-celah  roda  gigi  dengan  dinding  rumahnya  disebut  sebagai  pompa  karena  fluida  yang dialirkan  pada  umumnya  berupa  cairan  (liquid)  atau  bubur  (slurry).  Sedangkan  pompa  positive displacement  berarti  pompa  tersebut  menghisap  sejumlah  fluida  yang  terjebak  yang  kemudian  ditekan dan  dipindahkan  ke  arah  keluaran  (outlet).  Gear  pump  sering  digunakan  untuk  aplikasi  hydrolic  fluid power.  Dalam  pengoperasiannya  sebuah  komponen  gear  pump  excavator  dapat  mengalami  kegagalan, meskipun  komponen  tersebut  masih  dalam  keadaan  bagus/  baru.  Untuk  menganalisa  penyebab  terjadi kegagalan  gear  pump  ini  dilakukan  pengujian  yang  meliputi  pengujian  yang  bersifat  merusak (destructive  material  testing)  menggunakan  uji  kekerasan  dan  pengujian  yang  tidak  merusak  (non- destructive  material  testing)  menggunakan  uji  fraktografi,  metallografi  dan  pengujian  komposisi  kimia. Dari hasil pemeriksaan di labor menunjukan bahwa Gear Pump Excavator mengalami kerusakan pada gigi  penggerak  di  bagian  luar  dan  gigi  bagian  dalam,  photo  makro  roda  gigi  bagian  luar  dalam penampang  melintang  menunjukan  adanya  cacat  Deformasi  /  Perubahan  Bentuk  akibat  beban  bentur pada permukaan roda gigi. Roda gigi yang menerima beban putar/  gesek mengalami aus sesuai dengan arah  putaran  geardan  pada  permukaan  patahan  dan  menunjukkan  terdapatnya  inklusi  yang terkonsentrasi mengarah ke permukaan material gear pump excavator sehingga menyebabkan terjadinya aus. Pada material gear pump excavator  yang mengalami kegagalan bila dilihat dari bentuk patahannya termasuk  kepada  jenis  beban  fatik    karena  sebelum  patah  gear  pump  excavator    mengalami  cacat deformasi.

## Kata Kunci : Kegagalan gear pump excavator, pengujian merusak dan pengujian tidak merusak

## Abstract
Gear pump is a positive displacement pump type where the fluid will flow through the gear cavities with the wall of the house is called a pump because the fluid that flows is generally liquid or slurry. While the positive displacement pump means the pump sucks a trapped amount of fluid which is then pressed and transferred  to  the  outlet.  Gear  pump  is often  used  for  hydrolic  fluid power  applications.  In  operation a gear  pump  excavator  component  can  fail,  although  the  component  is  still  in  good  condition  /  new.  To analyze  the  cause  of  the  failure  of  this  gear  pump,  the  test  includes  destructive  material  testing  using hardness  test  and  non-destructive  material  testing  using  fractography,  metallography  and  chemical composition test. From the laboratory results showed that the Gear Pump Excavator was damaged in the outer  gear  and  the  inner  teeth,  the  outside  macro  gear  photo  in  the  cross  section  shows  the  defect Deformation  /  Change  of  Shape  due  to  the  impact  load  on  the  gear  surface.  The  gears  accepting  the rotational  load  are  worn  in  the  direction  of  the  rotation  of  the  gear  and  on  the  fracture  surface  and indicate  the  presence  of  concentrated  inclusions  leading  to  the  surface  of  the  excavator  gear  pump material  causing  wear.  In  the  material  gear  pump  excavator  that  fails  when  viewed  from  the  fracture form including the type of fatigue load because before the broken gear pump excavator deformed defect.
Key Words : Failure of gear pump excavator, damage test and non destructive testing

## 1. Pendahuluan
Didalam sistem hidrolik terdapat yang disebut unit  tenaga  ( Power  unit )  yang  menyediakan energi  hidrolik  bagi  kerja  sistem.  Dalam  unit tenaga  ini  termasuk  didalamnya  tangki  untuk menyimpan fluida
dan
sekaligus mendinginkannya, filter
saat
fluida
meninggalkan  tangki  atau  juga  masuk  kedalam tangki  guna  menjaga  agar  fluida  tetap  bersih. Motor penggerak yang biasa berupa motor listrik disambungkan dengan pompa hidrolik menggunakan kopling dan dipasang diatas tangki yang berfungsi sebagai landasan.
Kegagalan  ( failure )  suatu  komponen  mesin hidrolik dapat didefinisikan sebagai ketidakmampuan  komponen  mesin  hidrolik untuk  melakukan  fungsinya.  Komponen  mesin hidrolik  yang  membentuk sebuah  mesin hidrolik atau  peralatan  sehingga  jika  satu  komponen mesin  hidrolik  tersebut  mengalami  kegagalan, maka akan terjadi :
1. Mesin  atau  peralatan  tersebut  tidak  dapat dioperasikan sama sekali.
2. Mesin  atau  peralatan  dapat  dioperasikan, tetapi  tidak  dapat  berfungsi    sebagaimana mestinya.
3. Mesin  atau  peralatan  tidak  aman  bila dioperasikan.
Kegagalan ( failure ) ini harus dicari penyebabnya  sehingga  penyebab  kegagalan tersebut  bisa  diatasi  agar  kerusakan  yang  sama tidak terulang lagi.
Penelitian ini membahas penyebab kegagalan/ aus pada gear  pump  excavator .  Pengujian  dan pemeriksaan  dilakukan  untuk  memprediksi  sisa umur  pakai gear  pump  excavator yang  telah mengalami proses keausan atau patahan pengujian  meliputi  :  pengujian  makrografi, metalografi,  pemeriksaan  komposisi  kimia, kekerasan.

## 2. Methodologi
Prosedur  penelitian  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  dapat  dilihat  pada  diagram  alir gambar  1.  Penelitian  ini  dilaksanakan  dengan pendekatan  penelusuran  kajian  pustaka  dan pengujian  material Gear  Pump  Excavator di laboratorium. Pendekatan kajian pustaka diarahkan  pada  analisa  terhadap  teori  –  teori yang  berhubungan  dengan  permasalahan  yang dihadapi,  kemudian  dikaitkan  dengan  fakta kerusakan  yang  terjadi  pada Gear  Pump Excavator tersebut.  Sedangkan  uji  laboratorium
diarahkan  untuk  mempelajari  fenomena  – fenomena yang terjadi pada material Gear Pump Excavator yang mengalami kerusakan/ aus.
Dengan  pendekatan  kajian  pustaka  dan pengujian laboratorium ini, maka dapat dilakukan  pembahasan  dan  analisa  untuk mendapatkan suatu kesimpulan penyebab terjadinya  kerusakan  dan  fenomena  kerusakan yang  dialami  oleh Gear  Pump  Excavator ,  serta upaya-upaya untuk mencegah terjadinya kerusakan yang sama. Penelitian laboratorium dilakukan di Laboratorium  BPPT  dan  Labotarium  Metalurgi Fisik dan Manufaktur Pusat Penelitian Metalurgi Puspitek  Serpong,  terhadap  material Gear  Pump Excavator yang meliputi : a) Pemeriksaan secara visual terhadap material Gear Pump Excavator .
b) Pengujian fraktografi.
c) Pemeriksaan metalografi.
d) Pengujian kekerasan.
e) Analisa  komposisi  kimia  terhadap Gear Pump Excavator
f) Analisa penyebab kerusakan, meliputi :
 Analisa  terhadap  data  dari  kronologi kerusakan.
Evaluasi data hasil pemeriksaan dan pengujian.
Gambar 1. Diagram alir penelitian

## 2.1 Pemeriksaan Visual
Pemeriksaan  ini  diawali  dengan  pemeriksaan secara  visual  yaitu  pemeriksaan  secara  langsung dari Gear  Pump  Excavator yang  mengalami kerusakan, terutama pada permukaan Gear Pump Excavator yang  aus.  Pengamatan  visual  ini sangat  penting  dilakukan  sebelum  melangkah mendeteksi  bentuk  atau  ciri  kegagalan  yang dialami oleh Gear Pump Excavator .
Pemeriksaan  secara  visual  pada Gear  Pump Excavator yang mengalami kerusakan meliputi :
 Mencari awal aus/retak.
 Pengambilan gambar foto dari berbagai arah.
 Mengekspos  posisi-posisi  penting  sebagai identifikasi informasi kerusakan.

## 2.2 Pemeriksaan Fraktografi
Pemeriksaan  fraktografi  digunakan  untuk mengetahui adanya cacat material seperti adanya porosity, impurities , korosi, tingkat pertumbuhan retakan, menentukan lokasi dimulainya kerusakan/aus  awal  dan  mengetahui  jenis kerusakan  karena  adanya  beban  bentur,  putar, tekan, geser, dan sebagainya.
Pengujian  fraktografi  dilakukan  dengan menggunakan mikroskop stereo yang bermanfaat untuk mengetahui karakteristik permukaan patahan  ( surface  fracture )  pada  bagian Gear Pump Excavator yang aus.
Pemeriksaan fraktografi dapat dilakukan pada dua  skala  pengamatan,  yaitu  makroskopik  dan mikroskopik.  Pemeriksaan  makro  fotografi dengan  menggunakan  mikroskop optic. Sebelum dilakukan pengujian spesimen benda uji dibersihkan  dari  kotoran  melalui  pencelupan  ke dalam  gelas beaker yang  bersisi  ethanel ditempatkan  pada  alat ultrasonic  cleaner , selanjutnya dikeringkan dengan alat pengering.

## 2.3 Pemeriksaan Metalografi
Metalografi  adalah  gambaran  mikro  pada permukaan  logam  yang  sudah  dipreparasi. Gambaran  struktur  mikro  itu  tidak  akan  terlihat tanpa dipreparasi. Metalografi merupakan pengujian  dan  pengamatan  terhadap  strukutur butir  suatu  logam. Dalam  pengamatan  secara metalografi  dapat  diperoleh  gambaran  struktur butiran suatu logam. Pengujian metalografi harus
menggunakan  bantuan  dari  mikroskop  optik. Metalografi  merupakan  disiplin  ilmu  yang mempelajari  karakteristik  mikrostruktur  suatu logam dan paduannya serta hubungannya dengan sifat-sifat  logam  dan  paduannya  tersebut. Permukaan  sampel  harus  benar-benar  diratakan agar sampel yang telah dipreparasi dapat terlihat dan  tergambar  bentuk  struktur  mikro  dari mikroskop  sehingga  cahaya  yang  berasal  dari mikroskop  akan  mantul  ke  mata  kita.  Oleh karena  itu,  sebelum  dilakukan  pengamatan mikrostruktur dengan mikroskop maka diperlukan proses-proses persiapan sampel. Pengujian metalografi bertujuan untuk mengamati  struktur  mikro  dari  bagian  roda  gigi yang  aus,  kemudian  dibandingkan  dengan material  yang  tidak  mengalami  kegagalan. Apakah  ada  perubahan  struktur  mikro  yang terjadi pada material yang mengalami kerusakan. Alat  yang  digunakan  adalah  mikroskop  optik metalurgi.
Tahapan dalam melakukan pengujian
metalografi adalah sebagai berikut :
a. Pemotongan ( cutting );.
b. Pembingkaian ( mounting );.
c. Pangampelasan ( grinding );.
d. Pemolesan ( polishing );.
e. Pengetsaan ( etching );
f. Pemotretan;

## Gambar 2. Mesin Uji Metallografi

## 2.4 Pengujian Kekerasan
Material  uji  yang  telah  di  metalogarafi selanjutnya digunakan untuk pengujian kekerasan,  pada  saat  diuji  material  uji  di  polis kembali  setelah  itu  di  etsa  menggunakan  etsa NHO3 ( Asam Nitrat ) 2%. Pengujian kekerasan menggunakan  metode mikro  hardness  vikers , pengujian  dilakukan  di  Laboratorium  Puspitek Pengujian  ini  menggunakan  alat  uji mikro hardness vickers.
Pengujian  kekerasan  material Gear  Pump Excavator dilakukan  di  Laboratorium  Uji
Konstruksi  (LUK)  /B2TKS  BPPT  dengan menggunakan metode kekerasan Vickers
(hardness  vickers) standar  ASTM–A  743
CA6NM.    Pengujian  ini  dilakukan  untuk mengetahui  kekerasan  material Gear  Pump Excavator dari daerah sekitar aus dan bagian lain yang  tidak  terpengaruh  patahan/aus.  Sebagai penetrator  dipergunakan  pyramid  intan  yang telah  dikeraskan  dan  ditekan  masuk  ke  dalam benda uji dengan beban dan waktu tertentu.
Prosedur  dari  pengujian  kekerasan  ini  dapat dilihat  pada  diagram  alir  yang  ditunjukkan  pada gambar :
Gambar 3. Diagram alir pengujian kekerasan
Keterangan:
1. Pengamplasan material uji
2.   Pengukuran kerataan
3. Polishing material uji
4. Etsa ( Etching )
5.   Pengambilan titik
Hasil  pemeriksaan pengujian  kekerasan
Vickers  pada  dasarnya  hampir  sama  dengan Brinells  hanya  identornya  saja  yang  berbeda. Beberapa  hal  yang  perlu  diperhatikan  pada metode  pengujian  kekerasan  Vickers  adalah sebagai berikut :
1. Spesimen  harus  memenuhi  persyaratan:
Permukaan  harus  rata  dan  Halus,  Dapat ditumpu  dengan  baik  dan  permukaan horisontal
2. Identor  yang  digunakan  adalah  pyramid intan  yang  beralas  bujur  sangkar  dengan sudut puncak antara dua sisi yang berhadapan adalah 136 o .
3. Pada dasarnya semua beban bisa digunakan, kecuali  untuk  pelat  yang  tipis  harus digunakan beban yang ringan.
4. Pada  pelaksanaannya,  pengujian  kekerasan ini  dilakukan  dengan  menekan  identor  pada permukaan specimen selama 10 – 30 detik.
Nilai  kekerasan  pengujian  ini  dinyatakan dalam  satuan  DPH  ( Vickers  Diamond  Pyramid Hardness )  yang  dihitung  berdasarkan  diagonal identasi dengan persamaan sebagai berikut : DPH      = { 2P sin  (α/2) } / d 2 (1)
Untuk :  α = 136 o
Dimana  : P = Gaya tekan (kgf) d = diagonal identasi (mm)
Persamaan  ini  didapatkan  dari  Hasil  tapak tekan  pengujian  vickers  yang  ditunjukkan  pada gambar 4:
Gambar 4. Hasil Tapak Tekan Pengujian Vickers
d  =  d1 + d2
(2)
2
X = d Cos 45 o Y = ½ X / Cos 22 o

## L Δ AOB = ½ X.Y
= (1/8 d 2 ) / Cos 22 0
A = 4 L Δ AOB
= 4 (1/8 d 2 ) / Cos 22 0 = (½ d 2 ) / Cos 22 o
HVN = P/A = 1,854 P/d 2
5. Penulisan  nilai  kekerasan  seperti  contoh berikut : 150 DPH 150/10
Dimana : 150   = Nilai Kekerasan DPH = Metode Pengujian Vickers 150   = Gaya Pembebanan(kgf) 10     = Waktu Pembebanan(detik)
6. Sama  dengan  pengujian  kekerasan  dengan brinells,  karena  pengukuran  dilakukan  secara manual maka terdapat kemungkinan terjadinya  kesalahan  ukur.  Kesalahan  itu mungkin  terjadi  pada  saat  pemfokusan  objek pada  layar,  peletakan  alat  ukur  pada  objek dan pembacaan pengukurannya.
Gambar 5. Mesin Uji  Mikro Hardness Vickers

## 2.5 Pengujian  Komposisi Kimia
Analisis  komposisi  kimia Gear  Pump Excavator ,  dilakukan  di  Laboratorium  Balai Besar  Teknologi  Kekuatan  Struktur  (B2TKS) BPPT  Puspitek  Serpong.  Pengujian  analisis komposisi  kimia  pada  material Gear  Pump Excavator ini  dilakukan  dengan  menggunakan spectrometer , untuk mengetahui jenis kandungan unsur  kimia  dan  prosentasenya  material Gear Pump  Excavator yang  mengalami  kerusakan/ aus. Pengujian ini untuk mengetahui unsur utama material  seperti  kandungan:  C,  Mn,  P,  S,  Si,  Cr, Ni.
Gambar 6. Mesin Uji komposisi kimia Spectrometer

## 2.6 Vernier Caliper
Jangka sorong ialah alat ukur yang ketelitiannya hingga seperseratus milimeter.
Gambar 7. Digital Ruler Vernier caliper

## 2.7 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian  ini  dilaksanakan  di  laboratorium Pengujian  Bahan  B2TKS-BPPT  Serpong  dari bulan  februari  2016  sampai  April  2016  dimana jadwal pelaksanaannya dapat dilihat pada tabel 1 berikut.
Tabel 1. Jadwal pelaksanaan No Kegiatan Jan Feb Mar Apr Mei Jun
1 Penyusunan proposal  2 Pelaksanaan penelitian   3 Pengolahan data  4 Penyusunan laporan  

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Pengujian Fraktografi
Hasil  pemeriksaan Fraktografi menunjukan bahwa Gear Pump Excavator mengalami kerusakan pada gigi penggerak di bagian luar dan gigi bagian dalam. Photo makro roda gigi bagian luar  dalam  penampang  melintang.  Menunjukan adanya  cacat Deformasi  /  Perubahan  Bentuk akibat  beban  bentur  pada  permukaan  roda  gigi. Roda  gigi  yang  menerima  beban  putar  /  gesek mengalami  aus  (lokasi  2)  sesuai  dengan  arah putaran  gear.  Pada  bagian  permukaan  roda  gigi mengalami  pengerasan  permukaan.    Fraktografi (mengacu pada ASTM E 340).
Dimana  roda  gigi  ini  memiliki  diameter  luar 145  mm  dan  diameter  dalam  47  mm  dan mempunyai  lebar  30,5  mm  adapun  jumlah  gigi bagian  luar  34  buah  dan  gigi  bagian  dalam berjumlah  18  buah  gigi.  Dimana  roda  gigi  ini jenis roda gigi miring ( Gambar 8 ).
Gambar 8. Photo Penampang Gear Pump Excavator
Pada  gambar  9  memperlihatkan  bagian permukaan  roda  gigi  terlihat  bagian  luar  yang ada  tanda  panah  merah  terlihat  kegagalan  roda gigi (patahan) yang begitu hebat yang diakibatkan beban fatik (beban putar yang secara terus menerus).
Gambar 9. Photo penampang bagian luar Gear Pump Excavator yang mengalami aus
Dari  gambar  dibawah  (gbr  10)  terlihat  arah putaran  roda  gigi  dimana  roda  gigi  ini  akan bergerak  bila  hidrolik  nya  bekerja.  Tenaga hidrolik yang di hasilkan tergantung dari putaran roda gigi ini makin kencang putaran roda gigi ini maka  cairan  hidrolik  yang  di  hasilkan  cukup besar  sehingga  power  yang  di  hasilkan  juga meninggkat  sehingga  tekanan  cairan  hidrolik  ini bertekanan tinggi.
Gambar 10. Menunjukan arah putaran  Gear Pump Excavator bagian luar
Kita  perhatikan  gambar  11  merupakan  roda gigi  bagian  dalam  dengan  menunjukan  arah putaran  konstruksi  roda  gigi  mempunyai  prinsip kerja  berdasarkan  pasangan  gerak.  Bentuk  gigi dibuat  untuk  menghilangkan  keadaan  slip,  putar dan daya dapat berlangsung dengan baik.
Gambar 11. Menunjukan arah putaran Gear Pump Excavator bagian dalam
Pada  gambar  12  merupakan  sampel  roda  gigi bagian  dalam  yang  akan  di  lakukan  pengujian, garis putus  – putus  merupakan daerah  yang akan di lakukan pengujian.
Gambar 12. Pengambilan sampel Gear Pump Excavator bagian dalam
Pada  gambar  13  terlihat  angka  1  ,  2  ,    dan  3 merupakan  daerah  gigi  yang  menerima  beban sesuai dengan arah putaran. Pada permukaan gigi merupakan  daerah  yang  permukaannya  keras pada ujung gigi terlihat mengalami aus.
Gambar 13. Pengambilan sampel Gear Pump Excavator bagian dalam .
Pada  gambar  14,  terlihat  kondisi  roda  gigi pada  saat  normal  belum  adanya  beban  (beban putar  pada  roda  gigi  tersebut)  yang  di  berikan pada  material  tersebut  sehingga  nampak  terlihat masih dalam kondisi bagus.
Gambar 14. Gambar ini menunjukan kondisi Gear Pump Excavator dalam keadaan normal.
Roda  gigi  yang  sudah  di  berikan  beban secara  berulang  terus  menerus  akan  mengalami aus  karena  roda  gigi  ini  berpasangan  sehingga dengan  adanya  beban  yang  secra  terus  menerus material tersebut mengalami kelelahan ( fatiq ) dan akan  mengalami  keausan  akibat  benturan  dari kedua  roda  gigi  tersebut  (lihat  gambar  15  di bawah)
Gambar 15: Gambar ini menunjukan kondisi Gear Pump Excavator dalam keadaan aus.
Pada gambar 16 terlihat pada permukaan roda gigi  mengalami  deformasi  gesek  (perubahan bentuk  )  akibat  beban  putar  yang  secara  terus menerus. Gesekan fluida timbul apabila lapisan – lapisan yang berdekatan dalam fluida (cairan atau gas  )  bergerak  pada  kecepatan  yang  berbeda. Gerakan  ini  menimbulkan  gaya  gesekan  antara elemen  –  elemen  fluida,  dan  besar  gaya  ini tergantung  pada  kecepatan  relatif  antar  lapisan. Apabila  tidak  ada  kecepatan  relatif  seperti  ini maka  tidak  ada  gesekan  fluida.  Gesekan  fluida bergantung  tidak  hanya  pada  gradien  kecepatan dalam  fluida,  tetapi  juga  pada  viskositas  fluida yang  merupakan  ukuran  hambatan  terhadap  aksi geseran antara lapisan – lapisan fluida.
Gambar 16. Gear Pump Excavator mengalami deformasi gesek.
Dibawah merupakan daerah permukaan roda gigi sampel yang akan di uji (gambar 17) terlihat aus yang ada garis merahnya.
Gambar 17. Photo Sampel Gear Pump Excavator bagian luar
Dibawah  ini  merupakan  sampel  roda  gigi yang  akan  di  lakukan  pengujian  sebelum dilakukan  pengujian  benda  tersebut  di  lakukan pengukuran dengan menggunakan jangka sorong dimana  ukuran  tersebut  terlihat  ukuran  tinggi gigi 7 mm.
Gambar 18. Photo Sampel Gear Pump Excavator bagian luar ukuran tinggi gigi 7mm)
Pada  gambar  19  menunjukan  daerah  cacat deformasi    pada  titik  1,  dan  2  dimana  pada bagian  ujung  –  ujung  gigi  terlihat  patahan  /  aus nya roda gigi akibat beban bentur.
Gambar 19. Gambar permukaan bagian  ujung gigi  terlihat patah/ aus atau daerah cacat deformasi akibat beban bentur.
Permukaan  gigi  ujung  pada  gear  pump excavator  mengalami    retak  /  patahan  akibat bentur/ beban putar dapat dilihat pada gambar 14 dan  15  Lokasi  1  gambar  ujung  permukaan  gigi yang di zoom  terlihat retak /  patahan akibat dari beban bentur terlihat cacat deformasi .
Gambar 20. Lokasi 1 gambar ujung permukaan gigi yang di zoom terlihat retak / patahan akibat dari beban bentur terlihat cacat deformasi
Gambar 21. Lokasi 2 gambar ujung permukaan gigi yang di zoom terlihat retak / patahan akibat dari beban bentur terlihat cacat deformasi
Ketika  deformasi  terjadi,  gaya  yang  bekerja antar-molekul  muncul  melawan  gaya  yang diberikan.  Jika  gaya  yang  diberikan  tidak  terlalu
besar  maka  kekuatan  ini  mungkin  cukup  untuk melawan gaya yang diberikan, yang memungkinkan  objek  untuk  mencapai  keadaan setimbang  baru  dan  kembali  ke  kondisi  semula ketika beban akan dihapus. Jika gaya  yang lebih besar  diberikan  maka  dapat  menyebabkan  cacat deformasi  permanen  dari  objek  atau  bahkan menyebabkan  kegagalan  pompa  roda  gigi tersebut (Gambar 22 ).
Gambar 22. Bagian Lokasi 2 yang lebih di zoom terlihat cacat deformasi akibat beban bentur.

## 4.2 Pengujian Metalografi
Hasil  pemeriksaan Metalografi menunjukan bahwa  struktur  mikro  lokasi  1,  2    3  berupa martensit sedangkan di bagian tengah yang tidak mengalami pengerasan berupa Baini t – Martensit .  Dilihat  dari  bentuk  kerusakan  dan hasil  dari  pengamatan  struktur  mikro,  tidak  di temukan  adanya  retak  atau  cacat  material lainnya, hanya terdapat deformasi mekanis akibat overload dalam pengoperasiannya.  Metalografi - (mengacu pada ASTM E 407).
Pada  perbesaran  500X  tampak  halus  jarum- jarum  plate  martensite  (hijau  dan  coklat),  fasa austenit  sisa  (retained  austenite)  yang  berwarna putih  beserta  bola-bola  grafit  (graphite)  yang berwarna  hitam  (terlihat  pada  gambar  yang  di etsa menggunakan nital 2%.
Gambar 23. Struktur mikro berupa martensit di zoom hingga 500x Etsa : nital 2%
Martensit  mengandung  baja  karbon  rendah dengan  logam  campuran  dan  dengan  cepat didinginkan  dari  suhu  austenit,  suatu  unsur martensit  terbentuk.  Martensit  tidak  selalu ditemukan  pada  baja  yang  berkarbon  rendah. Etsa khusus diperlukan untuk dapat membedakan martensit  dari  partikel  cementite,  pearlite  dan austenit.  Pada  gambar  ini  struktur  mikro  dari martensit  dinyatakan  dengan  warna  gelap  kecil (hitam)  sedangkan  yang  tidak  berwarna  adalah austenit.
Butiran  martensit  tampak  halus  setelah  di zoom  hingga  500x  berbentuk  seperti  lidi/jarum atau plat . Pada struktur martensit masih didapati struktur austenit yang tidak sempat bertransformasi.
Gambar 24. Struktur mikro berupa martensit di zoom hingga 500x Etsa : nital 2%
Gambar  25. Struktur mikro berupa martensit di zoom hingga 500x Etsa : nital 2%
Fasa  yang  lain  dari  yang  sudah  disebutkan diatas  adalah  fasa  martensit.  Martensit  terbentuk apabila  besi  austenit  didinginkan  dengan  sangat cepat  ke  temperatur  rendah,  Martensit  adalah fasa  tunggal  yang  tidak  seimbang  yang  terjadi karena  transformasi  tanpa  difusi  dari  austenit. Pada  transformasi  membentuk  martensit,  lihat gambar 19 di bawah yang di zoom hingga 500x.
Gambar 26. Struktur mikro berupa martensit di zoom hingga 500x Etsa : nital 2%
Gambar di bawah terlihat pada no. 1 2 3 dan 4  adalah  daerah  permukaan  yang  sangat  keras dimana  daerah  permukaan  gigi  ini  yang  sering terjadi  gesekan  terhadap  pasangan  roda  gigi dimana  untuk  memompakan  cairan  hidrolik, permukaan  tersebut  di  zoom  hingga  12x  lihat gambar 27.
Pada  perbesaran  500X  tampak  lebih  jelas  titik  – titik martensite (coklat),  fasa  austenit  sisa ( retained austenite ) yang berwarna putih beserta bola-bola grafit ( graphite ) yang berwarna hitam.
Gambar 28. Daerah titik 2 yang di besarkan (di zoom) hingga 500 x berupa martensit yang mengalami deformasi berupa bainit-martensit
Martensit salah satu fasa yang dapat terbentuk pada struktur logam. Sifat dari sturktur pada fasa martensit  adalah  keras  dan  getas,  jadi  logam yang  berada  pada    fasa  ini  cepat  mengalami perpatahan  atau  deformasi.  Untuk  mendapatkan struktur  dengan  fasa  martensit,  maka  logam haurs melalui proses perlakuan panas dengan laju pendinginan  yang cepat. Untuk laju pendinginan yang  cepat,  biasanya  digunakan  air  garam  yang memiliki  densitas  yang  sangat  tinggi.  Untuk lebih  jelasnya,    lihat  gambar  29  fasa  dari  bahan yang  memiliki  struktur  martensit.  Gambar tersebut  memperlihatkan  struktur  martensit  yang mengalami deformasi.
Gambar 29. Daerah titik 1 yang di besarkan (di zoom) hingga 500 x berupa martensit yang mengalami deformasi
Kekerasan martensit sangat  dipengaruhi oleh kadar  karbon.  Kekerasan  martensit  berkisar antara  20  -  65  HRC.  Gambar  dibawah memperlihatkan  martensit  yang  mengalami deformasi yang di besarkan hingga 500x.
Gambar 30. Daerah titik 1 yang lebih di besarkan lagi (di zoom ) hingga 500 x berupa martensit yang mengalami deformasi
Deformasi pada pompa roda gigi  disebabkan oleh  gaya  atau  perubahan  temperatur  di  dalam
material  tersebut  (pemuaian).  deformasi,  yang dideskripsikan  sebagai  perubahan  relatif  dari partikel-partikel  pada    material  yang  bukan merupakan benda kaku.
Dalam material kontinu, bidang yang
terdeformasi  dihasilkan  dari  tegangan  yang diaplikasikan  akibat  adanya  gaya  atau  pemuaian pada  material..  Benda  yang  terdeformasi  dapat kembali  ke  kondisi  semula  setelah  gaya  yang diaplikasikan  dilepas,  dan  itu  disebut  sebagai deformasi  elastis.  Namun  ada  juga  deformasi tidak  dapat  dikembalikan  meski  gaya  telah dilepas,  yang  disebut  dengan  deformasi  plastis, yang  terjadi  ketika  benda  telah  melewati  batas elastis  atau yield dan  merupakan  hasil  dari  slip atau  mekanisme  dislokasi  pada  tingkat  atom (Gambar 31).
Gambar 31. Daerah titik 3 yang di besarkan (di zoom ) hingga 500 x berupa martensit yang mengalami deformasi berupa martensit
Cacat  inklusi  terjadi  karena  masuknya  terak atau  bahan  bukan  logam  ke  dalam  cairan  logam akibat reaksi kimia selama peleburan, penuangan atau pembekuan.
Bainit  menggambarkan  struktur  mikro  pada baja  yang  di  hasilkan  dari  dekomposisi  austenit ke  ferit  dan  sementit  (Fe3C).  Bainit  terbentuk pada  kisaran  temperatur  diatas  transformasi martensit dan dibawah pembentukan perlit.
Setelah  dipanaskan  hingga  suhu  800 o C,  dan mencapai  fasa  austenit  stabil,  maka  bahan didinginkan dengan cepat, yaitu dengan menggunakan  media  pendingin  air  garam. Digunakan  air  garam,  karena  memiliki  densitas yang tinggi, dimana kerapatan antara molekul air garam  amat  tinggi,  sehingga  proses  transfer panas  berlangsung  dengan  waktu  yang  sangat cepat.  Laju  pendinginanpun  berlangsung  dengan cepat.  Peristiwa  ini  mengakibatkan  atom-atom karbon  yang  tadinya  terlepas  dari  ikatan  tidak mampu/sempat terredistrribusi  ke  dalam  ikatan untuk mengikat atom-atom penyusun logam, dan atom-atom  yang  membesar  tak  sempat  untuk mengecil.  Jadi  disini  terjadi  proses  rekristalisasi yang  sangat  cepat.  Dengan  struktur  yang  seperti ini  akan  mengakibatkan  ikatan  yang  tidak  kuat antar  satu  atom  dan  atom  lainnya  sehingga sifatnya  getas,  dan  keras,  karena  butiran  yang membesar  memenuhi  ruang  material.  Sruktur semacam  inilah  yang  disebut  struktur  martensit, yang  terbentuk  pada  fasa  martensit.  Gambar  25.

## ISSN: 2354-6751
Jumlah inklusi sangat dipengaruhi oleh kandungan  oksigen  didalam  material  gear  pump excavator (gambar 35).
Gambar 32. Daerah titik 4 yang di besarkan (di zoom ) hingga 500 x berupa martensit yang mengalami deformasi berupa bainit- martensit dan terlihat inklusi

## 4.3 Pengujian Kekerasan Vicker
Gambar 33. Diagram alir uji kekerasan vickers
Uji  kekerasan  vickers  menggunakan  indentor piramida  intan  yang  pada  berbentuk  bujur sangkar.  Besar  sudut  antar  permukaan  piramida intan yang saling berhadapan adalah 136 0 . Angka kekerasan vickers didefinisikan sebagai  beban  dibagi  luas  permukaan  lekukan. Pengujian  vickers  ini  mengacu  pada  standar ASTM  E  384  –  Rentang  micro  (10g  –  1000g), ASTM E 92 – Rentang macro (1kg – 100k),  ISO 6507  –  Rentang  micro  dan  macro.  Gambar dibawah  (gambar  26)  merupakan  sampel  untuk di lakukan pengujian kekerasan vicker.
Gambar 34. Sampel Gear pump Excavator untuk dilakukan uji vickers.
Gambar 35 material pompa roda gigi untuk di lakukan  pengujian  vicker  di  ambil  sampel  1  yaitu ada yang di titik permukaan gigi yaitu di titik 1 titik 2  titik  3  titik  4,  ada  juga  yang  agak  jauh  dari permukaan  gigi  yaitu  di  titik  5.  Dimana  hasil pengujian  kekerasan  pada  titik  1  adalah  493  , selanjutnya  bisa  di  lihat  pada  tabel  1  hasil pengujian kekerasan vickers.
Gambar 35 . Daerah sampel gambar roda gigi bagian luar yang di potong dari gambar 37 ,adalah 5 titik daerah  pengujian kekerasan vikers
Pada  gambar  39  yaitu  sampel  pompa  roda gigi  yang  kedua  dimana  pengujian  kekerasan vicker  di  lakukan  pada  permukaan  gigi  yaitu  di titik 1 titik 2 titik 3 titik 4 sedangkan pada titik 5 letak nya lebih jauh dari permukaan gigi.
Gambar 36. Daerah sampel 2 gambar roda gigi bagian dalam yang di potong dari gambar 37 ,adalah 5 titik daerah  pengujian kekerasan vikers.
Pengujian  kekerasan  dengan  metode  Vickers bertujuan  menentukan  kekerasan  suatu  material dalam  yaitu  daya  tahan  material  terhadap indentor intan  yang cukup kecil dan  mempunyai bentuk  geometri berbentuk piramid di bawah ini hasil  uji  kekerasan  pada Gear Pump Excavator dapat dilihat pada tabel 2 hasil uji kekerasan

## Tabel 2.
Hasil Uji Kekerasan Vickers Gear Pump Excavator
No Nilai Kekerasan Vickers (HV) P, 5 kgf Sampel I Sampel II 1 2 3 4 5 493 396 541 537 345 653 376 612 441 345

## 4.4 Pengujian Komposisi Kimia
Pengujian  komposisi  kimia  adalah  suatu pengujian  yang  bertujuan  untuk    mengetahui suatu  jenis  dan  kandungan    unsur    kimia  yang terdapat pada  benda uji.
Alat  yang  digunakan  dalam  pengujian  koposisi kimia  ialah Spectrometer Analyzer Standar  uji yang  digunakan  dalam  pengujian  komposisi kimia,  tergantung  jenis  bahan  dan  alat  yang digunakan untuk steel  digunakan  mengacu pada standar ASTM  A 751.
Hasil A nalisa Komposisi kimia menggunakan S pectrometer Analyzer dapat di lihat pada tabel 3 komposisi kimia . Tabel. 3
Hasil Uji komposisi kimia Gear Pump Excavator

## 4.5 Penanggulangan dan Usaha Memperpanjang Umur Gear Pump Excavator
Untuk memperpanjang umur pakai gear pump excavator akibat terjadinya beban putar/bentur dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut :
1. Beban  yang  di  gunakan  setiap  kali pengoperasian    gear  pump  excavator  tidak melebihi kapasitas (overlod)
2. Proses  Perlakuan  panas  dengan Hardening dan tempering, untuk  mendapatkan  sifat tahan  aus  yang  tinggi,  kekuatan  dan fatigue limit serta strength yang lebih baik.
3. Melakukan  pelapisan  permukaan  dengan coating  boron  carbida,  untuk  mendapatkan lapisan permukaan yang lebih tahan aus dan rendah gesekan.

## 4.6 Analisis dan Pembahasan
Dari  prosedur  penelitian  yang  dilakukan  di atas,  pada  pemeriksaan  visual  terlihat  bahwa awal  retak  bermula  dari  daerah  permukaan  gear pump  excavator,  hal  ini  ditunjukkan  oleh pemeriksaan  makro  dan    dengan  menggunakan mikroskop  stereo.  Perambatan  retak  yang berawal  pada  bagian  permukaan  juga  tampak dari hasil pemeriksaan dengan mikroskop stereo. Pada  gambar  1  terlihat  gear  pump  excavator mengalami  keausan.  Gear  pump  excavator  ini bekerja  memutar  menggerakkan  roda  gigi  yang lain  nya  satu  sama  lain  berkaitan  sehingga dengan  bekerjanya  roda  gigi  secara  terus menerus  mengakibatkan  adanya  aus  sehingga dengan  adanya  gaya  putar/  bentur  yang  terus menerus  maka  gear  pump  excavator  tersebut akan menimbulkan fatiq  sehingga material akan mengalami  deformasi  atau  perubahan  bentuk akibat beban yang berulang.
Dari  hasil  Pengujian  visual,  Pengujian metalografi,  Pengujian  kekerasan  dan  Pengujian komposisi  kimia  material gear  pump  excavator , dapat dirumuskan hal sebagai berikut :
Penyebab  utama  terjadinya  aus  pada gear pump  excavator adalah  karena  adanya  beban fatiq atau beban putar  pada permukaan gigi yang menyebabkan  ketebalan gear  pump  excavator berkurang  atau  menipis  yang  sangat  signifikan pada  satu  titik  sehingga  dengan  adanya  beban fatiq  menyebabkan  material  tersebut  terjadinya konsentrasi  tegangan  yang  cukup  besar  serta menimbulkan  panas  yang  berlebih  sehingga material mengalami deformasi.
Dari  hasil  pengujian  komposisi  kimia  pada plat  logam  1  mm  yang  di    uji  dapat    diketahui adanya  16  unsur  dengan  unsur  yang  paling dominan  berupa  ferrum,  besi    (Fe)  =    97,  1  %. Sehingga  dilihat  dari  klasifikasi  jenis  ferrum, material  ini    termasuk  jenis  ferrum  murni  , karena  kandungan  unsur  Fe    97,1%.  Selain unsur ferrum ( 97,1 % ) terdapat juga  kandungan unsur  paduan/pengotor  lainnya  seperti  Fe,  C,  Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, Al, V, W, Ti, Nb, B, S, dan P.  Dimana  untuk  ferrum  murni  memiliki kandungan campuran unsur karbon dengan besi.

## 4. Simpulan
Berdasarkan  analisa  dan  pembahasan  data hasil  pengujian  terhadap  gear  pump  excavator tersebut maka dapat diambil beberapa kesimpulan :
1. Kegagalan  sistem  yang  terjadi  pada gear pump  excavator yaitu adanya  cacat
Deformasi  /  Perubahan  Bentuk akibat beban  bentur  pada  permukaan  roda  gigi.
Unsur Nilai Kandungan Unsur (%) Gear Pump Excavator Bagian Tengah Gigi Fe C Si Mn Cr Ni Mo Cu Al V W Ti(titanium) Nb (Niobium) B(boron) S(belerang) P (pospor) 97,1 0,219 0,362 0,764 1,14 0,0597 0,149 0,103 0,0276 0,0109 0,0250 0,0021 0,0213 0,0010 0,0132 0,0218 97,1 0,225 0,334 0,777 1,16 0,0535 0,151 0,0915 0,0265 0,0093 0,0250 0,0010 0,0073 0,0010 0,0147 0,0178
Roda  gigi  yang  menerima  beban  putar  / gesek  mengalami  aus  sesuai  dengan  arah putaran gear. Pada bagian permukaan roda gigi mengalami pengerasan permukaan.
2. Dilakukannya beberapa pengujian diantaranya pengujian Metalografi, Fraktografi, komposisi kimia
dan pengujian kekerasan  vickers .  Selanjutnya hasil pemeriksaan Metalografi menunjukan  bahwa  struktur  mikro  lokasi berupa  martensit  sedangkan  di  bagian tengah  yang  tidak  mengalami  pengerasan berupa Baini t – Martensit . 3. Adanya distribusi inklusi yang berkonsentrasi  di  permukaan  material
gear pump excavator menyebabkan konsentrasi tegangan ( stress raiser ).
Saran
1.  Lakukan  perawatan  preventif  sesuai  buku petunjuk..
2.  Melakukan  pelapisan  permukaan  dengan coating  boron  carbida,  untuk  mendapatkan lapisan  permukaan  yang  lebih  tahan  aus  dan rendah  gesekan  dan  juga  tahan  terhadap korosi  erosi.  Pelapisan  permukaan  dapat dilakukan  dengan  coating  boron  carbide setebal 0.5 μm untuk mendapatkan kekerasan permukaan yang tinggi (mendekati kekerasan intan    antara  4700  sampai  5000  pada  skala knoop),  daya  tahan  aus  yang  tinggi  dan koefisien  gesek  rendah.  Lapisan  boron carbide  memiliki  daya  tahan  retak  karena memiliki lapisan  yang sangat halus dan tidak punya batas butir  serta dapat digunakan pada temperatur relatif rendah   2500 F (1210C), Lapisan    boron  carbode  dapat  diproduksi dengan  metoda  :  deposisi  uap  kimia  dengan
bantuan  klorida dan  teknik  fluoride, konversi gas,  percikan plasma dan reaksi sintering.
3.  Perlu  dilakukan  Visual  Inspection  terhadap gear  pump  excavator  yang  lain  untuk memastikan tidak ada cacat (defect)

## Daftar Pustaka
[1]  Abdullah  Shahab,  Dr.Ir.msc,  “ Analisa Kegagalan Suatu Komponen ,” staff pengajar jurusan teknik mesin, FTI-ITS.
[2]  Amiril,  Ir  ;  “ Transmisi  Roda  Gigi”, ITN, Malang.
[3]  Collins,  J.A  ;  “ Failure  Of  Material  In Mechanical ,”  Analysis,  Prediction,  dan Preventio,  John  Willey  and  Sons  Inc, Canada, 1981.
[4]   Popov  ,  “ Mechanics  Of  Materials,” 2nd Edition, Versi SI, 1983.
[5]  Harsokoesoemo,  Dr.,  Ir.,  H.  Darmawan  ; “ Kriteria  Patah  Lelah Untuk  Perancangan Elemen  Mesin ,”  Jurusan  Teknik  Mesin, ITB , 1989
[6] “Kursus  Singkat  Aplikasi  Praktis  Mekanika Retakan”, Laboratorium Aerodinamika Pusat  Antas  Universitas  Ilmu  Rekayasa, ITB, 1989.
[7]  Metal  Hand  Book,  8  th  Edition,  Vol.7, “ Atlas  Of  Microstructure  Of  Industrials Alloys. ”
[8]  Colangelo  dan  F.A.  Heiser,” Analysis  Of Metallurgical Failure,” 2nd Edition, 1987.
[9]  B.J.M.  Beumer  Ing,  1980,  “ Pengetahuan Bahan  Jilid  II”I, Bhratara  Karya  aksara,
Jakarta. [10]  Material Hand Book Vol 9, “ Metallography Structure and Phase diagrams”, ASM.
.