## Analisis Kerusakan Rol Pada Pengerolan Panas Cooper Rod
Eko Edy Susanto
Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Nasional Malang Telp. (0341) 417636 – Pes. 516, Fax. (0341) 417634

## Abstrak
Rol  yang  dianalisis  kerusakannya  adalah rol yang digunakan  saat  pertama  kali  membentuk profil  cooper  rod.. Bahan  rol  adalah  Baja  ASSAB  8407-2M,  kemudian  dilakukan  pemesinan dengan tingkat kekasaran permukaan rol adalah N7 seharusnya kekasaran permukaan N5 s/d N6  menurut  ISO  number,  sesuai  perencanaan,.  Proses  perlakuan  panas  sesuai  dengan spesifikasi mencapai kekerasan 51 HRc dan impak 4,73 kpm/cm 2 . Temperatur direduksi cooper rod    705 0 C  dengan  media  pendingin  campuran  air  dan  soluble  olil.  Bahan  rol  baja  ASSAB 8407-2M  sesuai  untuk  pengerolan panas  cooper  rod.  Kekasaran  permukaan  rol  tidak  sesuai dengan  perencanaan  karena  SOP  set-up  mesin  kurang  optimum,,  temperatur  reduksi menyebabkan  induksi  tembaga  ke  dalam  permukaan  rol,  pendinginan  yang  kurang  merata menyebabkan kelelahan permukaan rol sehingga terjadi retak halus pada permukaan rol dan kekerasan rol tidak merata, terjadinya  penetrasi tembaga pada daerah retakan permukaan rol, akibatnya terjadi rambatan retak dalam bentuk lubang kecil pada permukaan maupun retak dan patah..  Usaha  mengurangi  kerusakan  pada  rol  tersebut,  perlu  penambahan  volume  dan  luas daerah pendinginan pada proses pengerolan, meningkatkan kehalusan permukaan rol sampai dengan  N7- ISO  number  sehingga  memperkecil  penetrasi    Cu  dan  memperlambat  laju keretakan.
Kata kunci: copper rod; permesinan; perlakuan panas; rol; retak ; patah ; pendinginan

## PENDAHULUAN
Penelitian  pada  kerusakan  rol  yang digunakan  untuk  pengerola  panas cooper rod ditentukan dengan bentuk kerusakannya yang  spesifik  dan  dari  sini  akan  menjadi gagasan  untuk  analisa  kerusakannya. Kerusakan  rol  dapat  diperoleh  dari  data historisnya  mulai  bahan  yang  digunakan, proses pembuatan dengan pemesinan, proses perlakuan  panas  dan  kondisi  pengoperasian rol  untuk  reduksi  copper  rod.  Penyebab kerusakan  rol  dapat  diperoleh  dari  data pengujian  laboratorium  dan  dianalisis. Pengujian kekasaran permukaan rol sebelum digunakan.  Pengujian sampel material baja ASSAB  8407-2M  dilakukan  berdasarkan spesifikasi pemakaian baja tersebut, meliputi :  pemakaiannya,  perlakuan  panas  untuk rol yang digunakan pada pengoperasian kondisi panas.  Data  rol  pada  saat  digunakan  untuk reduksi  cooper  rod,  meliputi  :  tempertur kerja  dan  pendinginannya.  Data  jenis kerusakannya  diperoleh    dari  pengamatan
pada  daerah  yang  rusak.  Dari  data  historis rol  yang  rusak,  data  hasil  pengujian laboratorium,  dilakukan  analisa  untuk memperoleh  penyebab  kerusakan  dan  jika dikembangkan  lebih  lanjut  dapat  mencari solusi alternatif pencegahan kerusakan yang terjadi pada kondisi yang sama.

## METODOLOGI
Metodologi  yang  digunakan  dalam analisa kerusakan rol dengan cara mengkaji dan  mengumpulkan  data  yang  diperoleh melalui  dokumentasi  bahan  baja  ASSAB 8407-2M  ,  pengoperasian  rol  untuk pengerolan panas cooper rod , obervasi pada proses pemesinan dan proses reduksi cooper rod , pengujian laboratorium untuk mengetahui  kekasaran  permukaan,  jenis kerusakan  dengan  mengamati  penampang bagian yang rusak, kekerasan, kekuatan tarik dan impak dari hasil perlakuan panas bahan rol  dengan  demikian  dapat  diketahui  dan diidentifikasi kerusakan serta penyebabnya.

## Klasifikasi kerusakan material .

## Gambar 1 : Klasifikasi kerusakan material
Historis  kerusakan  rol  untuk  reduksi cooper rod.
Bahan rol. Bahan  rol  baja  ASSAB  8407-2M dengan  kekerasan  awal  185  HB,  setelah mendapatkan  perlakuan  panas  sesuai spesifikasi  bahan    untuk  pengerolan  panas diperoleh  kekerasan  52  HRc  dan  impak  ± 4,41- 4,75 kpm/cm 2 . Kekerasan rol sebelum digunakan  untuk  proses  pengerolan  panas cooper  rod rata-rata  51-52  HRc,  setelah dipergunakan  untuk  reduksi  dan  terjadi kerusakan  pada  rol,  ternyata  kekerasannya tidak  merata  antara  45  s/d  55  HRc  dengan demikian terjadi penurunan dan peningkatan kekerasan pada rol.
Pemakaian  rol  untuk  pengerolan  panas cooper rod . Rol  yang  diteliti  adalah  rol  yang pertama  kali  mereduksi cooper  rod pada temperatur  705 0 C  dengan  kecepatan  0,22 m/det  selama  0,25  detik  dengan  panjang singgungan  antara  permukaan  rol  dan cooper  rod sepanjang  47,36  mm.  Umur pakai  rol  rata-rata  94  jam  padahal direkomendasikan bahan baja ASSAB 8407- 2M  untuk  pengerolan  panas cooper  rod selama ± 30 hari.
Gambar 2 : Pemasangan dan kerusakan rol untuk reduksi cooper rod
Pendinginan rol menggunakan campuran  air  dengan  2-2,5  % soluble oil secara  terus  menerus.  Temperatur soluble  oil ±  40 0 C  dengan  tekanan  6 kg/cm 2 .
Gambar 3 : Model pendinginan rol Retak Retak Rol Rol Masuk Keluar P a t a h Pecah
Proses pemesinan rol. Pengaruh kerusakan rol berkaitan erat dengan  permukaan  rol  yang  digunakan untuk  reduksi  dan  pengerjannya    dengan mesin  bubut.  Pahat  yang  digunakan  jenis karbida standar ISO-P tipe 220408-PF untuk pemotongan hot  work  tool  steel. Set-up mesin  pada  proses  pemesinan  kedalaman potongnya  1mm,  gerak  pemakanan  0,2
m/rev,  kecepatan  potong  125  m/min  dan daya  mesin  1,83  KW.  Hasil  kekasaran permukaan  12  μm  (ΔΔ)  seharusnya  (ΔΔΔ) sesuai perencanaan. Retak halus yang terjadi disebabkan  panas  pada  proses  pengerolan akan  menambah  laju  rambatan  retak  akibat kekasaran permukaan dari proses pemesinan yang tidak sesuai perencanaan.
Pengaruh panas pada permukaan rol.
Gambar 5:  Retak halus pada permukaan rol karena pengaruh panas
a b c Retak
Gambar 4: a).Alur pemesinan dengan kekasaran 12 μm (ΔΔ).  b) Penampang kekasaran c). Terjadinya retak halus pada permukaan rol permukaan d.) Rambatan retakan dari permukaan
d

## Penetrasi Cu kedalam rol
Penetrasi  Cu  kedalam  rol  melalui retak  halus  pada  permukaan  rol  karena kekasaran  permukaan,  retak  halus  karena pengaruh  panas  dan  akibat  tekanan  pada reduksi cooper rod . Retakan mikro tersebut terus  merambat  ke  dalam,  ke  kiri  atau  ke
kanan  bersamaan  dengan  waktu  pemakaian rol  tersebut.  Desakan  masuknya  Cu  ke dalam  rol  akan  menambah  laju  keretakan sehingga  semakin  banyak  Cu  masuk  dan tertimbun  di  dalam  rol  maka  mempercepat kerusakan rol.
Gambar 6 : Penetrasi  Cu ke dalam retakan permukaan rol
Pandangan samping
Pandangan atas
Gambar 7: Lubang-lubang kecil pada permukaan rol tedapat lapisan Cu
Microcracking  yang  terjadi  pada permukaan  rol  akan  dimasuki  Cu  dan menyebabkan  terjadinya  lapisan  Cu  pada dasar  retakan  sehingga  bagian  material
diatas  lapisan  Cu  akan  lepas  sehingga terbentuk  kawah-kawah  kecil  dipermukaan rol.
Retak pada permukaan
microcr ackin g
Struktur mikro bahan pada rol yang rusak.

## Permukaan rol patah

## Daerah pengujian mikro struktur
Gambar 8: Gambar penyebaran struktur mikro penampang bidang patah
Kekerasan  bagian  dalam  rol  yang rusak  setelah  pemakaian  ternyata  tidak merata  dan  ini  dapat  dilihat  pada  gambar struktur  mikro  pada  penampang  yang  sama namun strukturnya tidak sama (lihat gambar a s/d e). Pada gambar no 1 memperlihatkan struktur mikro sebelum dilakukan perlakuan
panas dan  kekerasannya  185  HB.  Gambar no 2 memperlihatkan struktur mikro setelah rol  diproses  perlakuan  panas  dengan kekerasan  52  HRc.  Jika  dilihat  dari  bentuk patahan  dari  penampang  rol  yang  rusak termasuk patah karena rapuh.
Penetrasi Cu ke dalam rol
1 2
Gambar 9 : Penetrasi Cu ke dalam rol
Difusi Cu ke dalam rol.
Gambar 10 : Difusi Cu ke dalam rol
PEMBAHASAN Baja  ASSAB-2M  sebagai  bahan  rol untuk  pengerolan  panas  sudah  sesuai menurut  spesifikasi  bahan  dan  kekerasan yang  dicapai yaitu  52  HRc.  Terjadinya perubahan kekerasan  yang menurun sampai dengan  45  HRc  dan  peningkatan  sampai dengan  55  HRc  karena  dipengaruhi  panas yang  tidak  tetap  pada  proses  pengerolan. Tidak  meratanya  kekerasan  dikarenakan proses pendinginan hanya 50 % permukaan rol  pada  bagian  yang  jauh  dari  daerah reduksi  maka  sebelum  dan  sesudah  daerah reduksi perlu adanya pendinginan tambahan. Adanya  penambahan  pendinginan  dapat menurunkan perbedaan panas yang dulunya tinggi  sesudah  dan  sebelum  meninggalkan daerah reduksi.
Set-up  pemesinan  untuk  mesin  bubut harusnya  dapat  mencapai  (ΔΔΔ)  sesuai perencanaan  maka  diubah  kedalaman potong  1mm,  gerak  pemakanan  0,1  m/rev, kecepatan  potong  310  m/min  dan  daya mesin  2,7  KW  dengan  pahat  potong  yang sama yaitu jenis karbida standar ISO-P tipe 220408-PF.
Proses perlakuan panas baja ASSAB- 2M  sudah  sesuai  dengan  spesifikasi  jika digunakan  untuk  proses  pengrolan  panas cooper rod . Pada temperatur reduksi 705 0 C akan  menyebakan  terjadinya  difusi  Cu kedalam Fe. Terjadinya kekasaran permukaan rol yang mengakibatkan retakan halus,  terjadinya  penetrasi  Cu  pada  daerah retakan  dan  tekanan  reduksi,  akan menyebabkan  penetrasi  Cu  ke  dalam  rol disamping terjadinya difusi Cu ke dalam rol akibat temperatur reduksi.

## Retak

## KESIMPULAN
Set-up  mesin  bubut  dapat  mencapai tingkat  kekasaran  permukaan  yang  sangat halus (ΔΔΔ) sesuai perencanaan. Penambahan  titik  pendinginan  disekitar daerah reduksi tanpa menurunkan temperatur cooper  rod sehingga  tidak mempengaruhi proses reduksinya.
Penambahan volume fluida pendingin dapat menambah  umur  pakai  rol.  Penggantian bahan  rol  yang  mempunyai  ketahanan terhadap kelelahan panas yang tinggi.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Brandes  E.A,  Brook  G.b, ,  Smthells Metals, 1992, Butterworth-Heineman Ltd, Jordan Hill, Oxford.
2. Heinz  P.  Bock, Machinery  Failure Analysis  and Troubleshooting , 1991, Gulf Publishing Company, Tokyo
3. Otto  J.  Tassi,  1981, Non  Ferrous  Wire Handbook , Addison Wesley International, Volume 1.
4. [Thelning  Erick, Steel  and  Heat Tretment , 1984, Jointly  Owned  by Butterworek & CO, London.
5. Taufic  Rochim, Proses  Pemesinan ”. 1984,Institut Teknologi
Bandung
.