## PENGARUH PELAPISAN SERBUK STELITE 6 DENGAN PROSES LOGAM NYALA API OKSI ASETELIN TERHADAP KETAHANAN AUS

## Rita Djunaidi
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas IBA. Email :

## ABSTRAK
Kedua  logam  dasar  yaitu  baja Tool  Steel  ASSAB  XW-10 dan  baja Mild  Steel dilapisi  serbuk Stellite-6 terjadi peningkatan kekerasan dari 217 HV menjadi 378 HV untuk lapisan baja Tool Steel ASSAB XW-10 dan  sebesesar  157  HV  menjadi  421  HV  untuk  lapisan  baja Mild  Steel.  Demikian  pula  untuk  kekerasan makro juga mengalami peningkatan kekerasan sebesar 659 HV dan 241 HV pada lapisan baja Tool Steel ASSAB  XW-10 dan  baja Mild  Steel.  Berdsarkan  data  hasil  penelitian  terlihat  untuk  pengujian  keausan bahwa  baja Tool  Steel  ASSAB  XW-10 memiliki  nilai  laju  aus  yang  rendah  dibanding  dengan  baja Mild Steel pada  tiga  kondisi  yang  berbeda  yaitu  kecepatan,  beban  dan  jarak  luncur,  ini  menunjukkan  bahwa lapisan baja Tool Steel ASSAB XW-10 memiliki daya tahan terhadap keausan dimana kontak permukaan antara lapisannya dengan permukaan logam dasar terlihat baik. Bila diperbandingkan sifat kedua lapisan, lapisan baja Tool Steel ASSAB XW-10 memiliki sifat kekerasan makro dan laju aus yang baik dibanding lapisan pada baja Mild Steel.
Kata Kunci : Serbuk Stellite-6, baja Tool Steel ASSAB XW-10

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Pada  dewasa  ini  industri  otomotif  telah  berkembang  secara  pesat  mulai  dari  pembuatan kerangka  mobil,  rancang  mesin  sampai  dengan  pembuatan  komponennya.  Untuk  itu  semua, diperlukan adanya mesin-mesin untuk kelancaran proses dalam menghasilkan produk otomotif. Diantaranya adalah mesin proses Die Casting dalam menghasilkan komponen otomotif dengan bahan  aluminium.  Dalam  proses Die  Casting ini  terdapat  suatu  masalah  dimana  bagian komponen  mesin Die  Casting yaitu  pada  saluran  keluar  (Plunger  Sleeve)  yang  terbuat  dari bahan baja Tool Steel 8407 S telah diproses Plasma Nitriding mengalami keausan karena aliran logam aluminium cair. Dengan adanya kerusakan ini akan mengakibatkan pembiayaan reparasi yang  mahal  dan  kegiatan  produksi  terhenti  karena  komponen  ini  harus  dipesan dari luar  negri serta membutuhkan waktu yang lama.
Untuk  alasan  itulah  maka  akan  dicoba  salah  satu  metode  perlakuan  permukaan  (Surface Treatment  Methode)  yaitu  proses  semprot  logam  (Thermal  Spray)  dimana  menggantikan material  logam  7501 Steel dengan  material Mild  Steel yang  dilapisi  serbuk Stellite-6 dengan metode  proses  semprot  logam  nyala  api oksi-asetilen yang  menghasilkan  komponen  mesin dengan spesifikasi yang sama dan bahan yang lebih ekonomis.
Keunggulan  pemakaian  proses  semprot  logam  diantaranya  adalah  karakteristik  serbuk  hasil lapisan  diperkirakan  dapat  mencapai  atau  menyamai  hasil  pada  proses  plasma  nitriding,  tidak terjadi pemanasan yang tinggi terhadap logam dasar, ukuran dari bahan yang dapat dilapisi tidak terbatas dan dapat menggunakan material umpan yang tidak dapat di las.

## 1.2. Tujuan Penelitian
Dalam penelitian ini tujuan yang hendak dicapai adalah mendapatkan nilai kekerasan, keausan, tebal  lapisan  dan  sifat  struktur  mikro  yang  menghasilkan  kekuatan  mekanis  yang  tinggi  pada deposit logam  hasil  semprot  antara  material logam  induk  baja ASSAB  XW-10 dan  baja  karbon rendah Mild Steel.

## 1.3. Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini menggunakan dua jenis material logam induk yaitu baja ASSAB XW-10 dan baja karbon  rendah Mild  Steel,  material  umpan  berupa  serbuk Stellite-6 serta  proses  penyemprotan dengan semprot logam nyala api oksi-asetilen (Fzaine Spraying).
Penelitian ini dibatasi pada :
1. Pengujian distribusi kekerasan deposit hasil semprot logam.
2. Pengujian keausan deposit hasil semprot logam.
3. Pengujian tebal lapisan deposit hasil semprotdogam.
4. Pengujian struktur. mikro deposit hasil semprot logam.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Semprot Logam
Semprot logam dibagi tiga bagian berdasarkan panas yang dihasilkan yaitu : 1. Semprot logam nyala api (Flame Spraying).
2. Semprot logam busur listrik (Arc Spraying).
3. Semprot logam plasma (Plasma Spraying).
Pemilihan proses semprot logam tergantung oleh sumber panas yang digunakan, jenis alat, dan material umpan yang digunakan.

## 2.2 Semprot Logam Nyala Api Umpan Serbuk (Powder Flame Spraying)
Proses ini  merupakan  salah  satu  metode  pelapisan logam  dasar  dengan  menggunakan  material umpan  berupa  serbuk  sedangkan  bahan  bakar  yang  digunakan  dapat  berupa  oksigen-asetilen, oksigen-hidrogen,  dan  oksigen-propana.  Untuk  mendapatkan  suatu  lapisan  pada  permukaan logam induk maka material umpan tadi dimasukkan kedalam alat semprot dengan menggunakan prinsip  gerak  jatuh  bebas  serbuk  umpan  kemudian  serbuk  terumpan  ke  unit  penembak  (Gun) dan  dibawa ke  lubang  unit  penembak  (Gun  Nozzle)  dan  akan  melebur  akibat  panas  dari pembakaran bahan bakar, yang kemudian teratomisasi oleh udara yang bettekanan dan melalui alat semprot disemprotkan kepermukaan logam dasar.
Gambar 2.1 Proses semprot logam nyala api umpan serbuk

## 2.3 Tahap Tahap Proses Penyemprotan

## 2.3.1 Tahap persiapan: logam Induk
Kebersihan  dan  kekasaran permukaan  logam  induk  sangat  mempengaruhi  ikatan  antara  logam induk  dengan  lapisan  hasil  semprot.  Permukaan  logam  indukharus  bersih  dari  lemak,  kotoran yang  terperangkap,  karat,  dan  minyak  dimana  kotoran  ini  akan  mengurangi  kemampuan  ikat antara logam induk dengan lapisan hasil semprot.
Permukaan  logam  induk  yang  kasar  justru  lebih  baik  kemampuan  ikatannya  dibanding permukaan  logam  induk  yang halus,  karena  pada  permukaan  logam  induk  yang  kasar  terjadi mekanisme saling mengunci (interlocking) antara logam induk dengan lapisan hasil semprot. Pembersihan  permukaan  logam  induk  dapat  dilakukan  dengan  cara  mencelupkan  kedalam larutan seperti Aseton, Metil Etil Keton dan Trikhloro Etana yang kemudian dikeringkan.
Pengkasaran  permukaan  dilakukan  dengan  penyemprotan  partikel  abrasi  seperti Silikon Karbida,  Aluminium  Oksida atau  pengerindaan  pada  permukaan  logam  induk  dengan  ukuran kekasaran tertentu. Setelah proses penyemprotan, permukaan logam induk harus dalam keadaan bersih.

## 2.3.2 Tahap Pemanasan Awal Logam Induk
Pemanasan awal logam induk dilakukan dengan tujuan untuk  menghilangkan  kondensat yang terdapat pada permukaan logam dan menghindari adanya gradien temperatur. Pemanasan ini  menggunakan  berkas  atau  nyala  dari  suatu  unit  penembak  sebelum  dialiri  oleh  material umpan.

## 2.3.3 Tahap Penyemprotan Material Umpan
Penyemprotan  material  umpan  dilakukan  setelah  seluruh  logam  induk  mengalami pemanasan awal. Material umpan dialirkan keinti alat penyemprot dan kemudian ditembakkan ke  logam  induk.  Tahap  penyemprotan  ada  dua  cara  yaitu  penyemprotan  material  serbuk kepermukaan  logam  induk  dan  setelah  itu  dilakukan  pemanasan  terhadap  serbuk  yang  berada pada permukaan logam induk.

## 2.3.4 Tahap Pengerjaan Akhir
Lapisan  yang  dihasilkan  dari  proses  semprot  logam  umumnya  kasar  dan  mengandung porositas.  Supaya  dihasilkan  permukaan  logam  yang  memenuhi  penggunaannya  maka  perlu dilakukan  pemesinan.  Selama  pemesinan  harus  dilakukan  dengan  hati-hati  agar  lapisan  logam semprot tidak rusak.

## 2.3.5 Jarak Penyemprotan
Jarak  penyemprotan  adalah  jarak  antara  unit  penembak  dengan  logam  induk.  Jarak semprot diusahakan tetap konstan. Jarak semprot mempengaruhi temperatur logam induk. Jarak penyemprotan yang terlalu dekat menyebabkan logam induk menjadi terlalu panas dan partikel serbuk    tersebar,  akibatnya  memiliki  kepadatan  yang  rendah,  Ketika  digunakan  serbuk  yang memiliki  butir  kasar,  diperlukan  jarak  penyemprotan  yang  lebih panjang  untuk    kesempatan suluh plasma mencairkan serbuk.

## 2.4 Keausan
Keausan  didefinisikan  sebagai  kehilangan  materi  dari  permukaan  material  akibat permukaan yang bergesekan, yang besarnya tergantung gaya-gaya fisik dan kimia yang bekerja pada permukaan, kondisi permukaan dan juga tergantung pada bahan yang digunakan. Keausan diklasifikasikan menjadi empat bagian yaitu :
1. Keausan adhesif.
2. Keausan abrasif.
3. Keausan korosif.
4. Keausan lelah permukaan.
Mekanisme terjadi keausan jarang merupakan kejadian yang tunggal, tetapi sering terjadi satu  keausan  berubah  ke  jenis  yang  lain  dan  bahkan  juga  dua  mekanisme  terjadi  secara bersamaan,  misalnya  adanya  keausan  adhesif  dan  keausan  korosif  dapat  menyebabkan terjadinya keausan abrasif.

## 2.4.1 Keausan Adhesif
Syarat terjadinya  keausan  adhesif  adalah  bila  permukaan-permukaan  bersinggungan  dan mengakibatkan  tekanan  pada  puncak-puncak  kekasaran  cukup  tinggi  sehingga  mengakibatkan terjadinya  deformasi  plastis  lokal,  kemudian  dengan  adanya  gaya-gaya  horisontal  yang  saling berlawanan,  maka  akan  terjadi  pelepasan  materi  dari  permukaan  bahan  yang  lunak.  Gambar dibawah  memperlihatkan  mekanisme  keausan  adhesif  antara  dua  permukaan  yang  saling bersinggungan  dan  bergerak  relatif.  Pada  gambar  (a)  terlihat  adanya  peletakan  antara  puncak- puncak  kekerasan.  Dengan  adanya  pergerakan  atau  pergeseran  permukaan,  maka  sebagian puncak kekerasan yang lebih lunak yaitu sisi atas.

## Gambar 2.2  Keausan adhesif
Pada  gambar  akan  melekat  pada  puncak  kekasaran  yang  lebih  keras  (b).  Dengan berlanjutnya  geseran,  bagian  puncak  kekasaran  yang  melekat  tersebut  akan  terlepas  akibat impak dari puncak kekasaran yang lebih besar didekatnya (c).
Keausan  adhesif  ini  sering  dijumpai  pada  permukaan  yang  bersih  secara  kimia  tanpa  adanya oksida pelindung sehingga sering yaitu pada permukaan logam dengan logam.

## 2.4.2 Keausan Abrasif
Keausan  abrasif  terjadi  bila  ada  permukaan  yang  lebih  kasar  dan  keras  meluncur  pada permukaan yang lebih lunak dan melakukan penetrasi dan akibatnya akan timbul celah keausan pada  permukaan  yang  lebih  lunak,  Permukaan  yang  keras  itu  dapat  berupa  permukaan  dari suatubenda  ataupun  suatu  partikel  abrasif,  Bila  permukan  benda  keausan  yang  terjadi  adalah keausan abrasif dua benda sedangkan bila permukaan partikel benda maka akan terjadi keausan abrasif  tiga  benda  dimana  partikel  abrasif  berada  bebas  diantara  kedua  permukaan  yang meluncur.
Gambar  (a)  memperlihatkan  keausan  abrasif  tiga  benda,  partikel  abrasif  terletak  diantara  dua permukaan yang, meluncur. Beban yang diberikan tidak diterima secara langsung oleh partikel abrasif.  Keausan  abrasif  terjadi  dikedua  permukaan  yang  meluncur  tersebut,  sedang  pada keausan dua benda hanya terjadi pada satu permukaan saja, yang ditunjukkan pada gambar (b) dengan  adanya  gaya  horisontal  kekanan,  permukaan  benda  yang  lebih  keras  dan  kasar  akan menggesek  permukaan  benda  yang  lebih  lunak.  Beban  normal  akan  diterima  langsung  oleh benda yang bersifat abrasif.

## 2.4.3 Keausan Korosif
Keausan  korosif  merupakan  keausan  yang  disebabkan  karena  pengaruh  lingkungan, terutama pada  lingkungan  korosif.  Dengan  adanya  interaksi  dengan  lingkungan  yang  merupakan  tahap pertama  proses  dan  kemudian  hasil  reaksi  tersebut  akan  terbentuk  dipermukan.  Tahap selanjutnya  terjadi  keausan  pada  hasil  reaksi  baik  keausan  adhesi  maupun  keausan  abrasi tahapan proses tersebut berlangsung secara berulang-ulang.

## 2.4.4 Keausan Lelah Permukaan
Syarat terjadinya keausan lelah permukaan adalah bila permukaan kontak mengalami tegangan yang  berulang-ulang  atau  berubah-ubah,  retak-retak  kecil  yang  bermula  pada  permukan  atau sub-permukaan  berlaku  sebagai  konsentrasi  tegangan  pada  proses  lelah.  Sifat  keausan  lelah permukaan  dapat  dilihat  pada  gambar  2.10  terlihat  pada  gambar  (a)  merupakan  kontak permukaan karena pembebanan yang berubah-ubah, sedangkan pada gambar (b) terjadi retakan halus dimana terjadi konsentrasi tegangan.
Gambar 2.3 Keausan Lelah Permukaan

## 3. METODE PENELITIAN

## 3.1 Diagram Alir Penelitian
Logam Induk Baja Tool Steel XW-10 Logam Induk Baja Mild Steel
Uji Komposisi Persiapan Permukaan •
Pembersihan • Pengkasaran Permukaan
• Pemanasan Awal Stellite-6 Proses Semprot Logam Nyala Api Oksi - Asetelin Pengamatan Struktur Mikro dan Tebal Lapisan Uji Keausan Uji Kekerasan Data Literatur Pembahasan Kesimpulan

## 3.2 Material

## 3.2.1 Logam Induk
Pada penelitian ini menggunakan dua material logam induk yaitu baja ASSAB XW-10 dan baja karbon rendah Mild Steel yang sifat dan komposisinya sebagai berikut :
1. Baja ASSAB XW-10
Tabel 3.1 Komposisi kimia baja ASSAB XW-10.
Unsur C Si Mn Cr Mo V Komposisi Kima (%) 1.0 0.2 0.6 5.3 1.1 0.2 Standar Spesifikasi AISI   A2, BA2, W, Nr  1.2363 Kondisi Dasar Anneal Lunak, Kekerasan 215 HB Kode Warna Merah atau Hijau
Gambar 3.1 Bentuk Sampel Penyemprotan
Baja ini mempunyai sifat :
a) Mampu dimesin (Good Machinability)
b) Memiliki tingkat kompresif strength yang tinggi (High Compressive Strength)
c) Kemampuan hardenability yang tinggi (Good Hardenability)
d) Tahan Aus (Good Wear Resistance)
2. Baja Karbon Rendah Mild Steel
Tabel 3.2 Komposisi kimia baja karbon rendah Mild Steel.
Unsur C Si Mn Cr Mo V Komposisi Kima (%) 0.116 0.382 1.39 0.0705 0.0106 0.001

## 3.2.2 Serbuk Stellite-6
Tabel 3.2 Komposisi kimia baja karbon rendah Mild Steel. Unsur Co Cr C W Mo Ni Si Fe Mn Komposisi Kima (%) Balance 28.0 1.20 5.0 - 3.0 Max 1 2.5 Max 1.0
Serbuk Stellite-6 memiliki nilai kekerasan yang bervariasi terhadap temperatur yaitu pada temperatur 20 o C kekerasan sebesar 42 HRC, temperatur 400 o C kekerasan sebesar 34 HRC, dan pada temperatur 600 o C kekerasan lebih kecil dari 20 HRC. Serbuk Stellite-6 ini memiliki ukuran 180/53 mikron dan digunakan untuk lapisan yang tahan erosi, proses termal, dan korosi.
30 mm 100 mm 5 mm

## 3.3 Pengujian

## 3.3.1 Kekerasan
Pengujian  kekerasan  dilakukan  pada  permukaan  benda  uji  dengan  menggunakan  metode kekerasan  Vickers.  Prinsip  pengujian  adalah  dengan  menghitung  perbandingan  beban  yang digunakan  terhadap  luas  daerah  tekan.  Penjejakan  dilakukan  pada  lima  titik  yang  berbeda. Kekerasan Vickers didapat dengan rumus.
Dimana, VHN = Nilai Kekerasan Vickers P = Beban, Kg d = Diagonal rata-rata jejak, mm

## 3.3.2 Keausan
Pengujian  keausan  menggunakan  alat  uji Ogoshi  High  Universal  Wear  Testing di  Jurusan Metalurgi  FTUI.  Prinsip  pengujian  adalah  mengukur  panjang  jejak  (b)  yang  terbentuk  akibat gesekan  yang  terjadi  antara  cincin  putar  dan  permukaan  benda uji.  Mesin  uji  keausan  diatur dengan variasi kondisi jarak luncur, rasio gigi kecepatan dan pembebanan yang konstan.
Setelah diukur panjang jejak keausan, maka dilakukan perhitungan laju keausan :
Dimana, W = Laju Keausan (mm 3 /mm) B = tebal cincin putar (mm) r  = jari-jari cincin (mm) b = panjang jejak (mm) l  = jarak luncur (mm)
Gambar 3.2 Ukuran benda uji keausan

## 3.3.3 Pengamatan Struktur Mikro Dan Pengukuran Ketebalan Lapisan
Benda  uji  dilakukan  proses  mounting  dan  pengetsaan  dengan  menggunakan  larutan  Nital  2% (alkohol  95%  =  100  ml,  HNO 3 0,5%  =  2  ml)  dan  selanjutnya  dilakukan  pengamatan  struktur mikro  dengan  menggunakan  mikroskop  optik  pada  perbesaran  100,  200  dan  500  kali.  Setelah dilakukan  proses  pemotretan  terhadap  penampang  irisan  struktur  mikro,  juga  dilakukan pegukuran ketebalan lapisan deposit pada sepuluh titik yang berbeda.
VHN = 1.854 P d 2 W = B . b 3 12.r.l 25 mm 40-60 mm 5 mm

## 4. DATA HASIL PENELITIAN

## 4.1 Kekerasan Mikro
Pada tabel 4.1 terlihat bahwa nilai kekerasan lapisan baja Mild Steel bervarisasi pada lima titik yang  berbeda,  dengan  nilai  kekerasan  terendah  adalah  400  HV  dan  nilai  kekerasan  tertinggi sebesar 440 HV. Baja Mild Steel yang dilapisi dengan serbuk Stellite-6 ini, terjadi peningkatan kekerasan  logam  induk  sebesar  157  HV  menjadi  kekerasan  lapisan  rata-rata  sebesar  421  HV. Begitu juga  dialami  pada baja ASSAB  XW-10 dengan  kekerasan  logam  induk  sebesar  217  HV terjadi  peningkatan  kekerasan  lapisan  rata-rata  sebesar  378  HV.  Sedangkan  lima  titik  yang berbeda  terdapat  nilai  kekerasan  yang  bervariasi  dengan  nilai  kekerasan  terendah  adalah  365 HV dan nilai kekerasan yang tertinggi adalah sebesar 395 HV.
Tabel 4.1 Kekerasan mikro lapisan baja Mild Steel
Titik Pengujian Kekerasan (HV) Keterangan A 425 - Logam induk baja Mild Steel. B 400 - Alat yang digunakan Microdur C 420 - Hardness Tester D 440 - Kekerasan awal : 157 HV E 420 - Kekerasan rata-rata : 421 HV Tabel 4.2 Kekerasan mikro lapisan baja ASSAB XW-10 Titik Pengujian Kekerasan (HV) Keterangan A 370 - Logam induk baja ASSAB XW-10 B 375 - Alat yang digunakan Microdur C 385 - Hardness Tester D 365 - Kekerasan awal : 217 HV E 395 - Kekerasan rata-rata : 378 HV
Gambar 4.1 Grafik kekerasan mikro

## 4.2 Kekerasan Makro
Pada tabel 4.3, baja Mild Steel yang dilapisi dengan serbuk Stellite-6 memiliki nilai kekerasan terendah  sebesar  231  HV  dan  kekerasan  tertinggi  sebesar  253  HV  yang  diuji  pada  lima  titik yang  berbeda,  serta  terjadi  kenaikan  kekerasan  dari  kekerasan  logam  induk  sebesar  157  HV menjadi kekerasan lapisan rata-rata sebesar 241 HV.
0 100 200 300 400 500 Mild Steel ASSAB XW-10 Deposit Mild Steel
Deposit ASSAB XW-10
Ke ke ras an Vi ck er s ( VH N) GRAFIK KEKERASAN MIKRO ANTARA LOGAM INDUK DAN DEPOSIT SEMPROT LOGAM
Sedangkan  pada  tabel  4.4,  untuk  baja ASSAB  XW-10 yang  dilapisi  serbuk Stellite-6 terjadi kenaikan nilai kekerasan dari kekerasan logam induk sebesar 217 HV menjadi kekerasan lapisan rata-rata  sebesar  659  HV,  serta  didapat  nilai  kekerasan  terendah  sebesar  636  HV  dan  nilai kekerasan tertinggi sebesar 686 HV yang diukur pada lima titik daerah yang berbeda.
Tabel 4.3 Kekerasan makro lapisan baja Mild Steel
No Panjang Diagonal Jejak (mm) Kekerasan (HV) Keterangan 1 0.856 253 - Logam induk baja Mild Steel 2 0.872 244 - Alat yang digunakan : Mikroskop 3 0.892 233 - Optik (Leitz Labor 12 Mt) 4 0.896 231 - Kekerasan awal : 157 HV 5 0.876 242 - Kekerasan rata-rata : 241 HV

## Tabel 4.4 Kekerasan makro lapisan baja ASSAB XW-10
No Panjang Diagonal Jejak (mm) Kekerasan (HV) Keterangan 1 0.536 645 - Logam induk baja ASSAB XW-10 2 0.54 636 - Alat yang digunakan : Mikroskop 3 0.528 665 - Optik (Leitz Labor 12 Mt) 4 0.52 686 - Kekerasan awal : 217 HV 5 0.528 665 - Kekerasan rata-rata : 659 HV
Gambar 4.2 Grafik kekerasan makro

## 4.3 Keausan
Pada  gambar  4.3  terlihat  bahwa  dengan  naiknya  kecepatan  maka  akan  meningkat  pula  laju ausnya, laju aus maksimum terjadi sebesar 1.22948 x 10 -6 mm 3 /mm untuk baja Mild Steel dan sebesar 0,686687 x 10 -6 mm 3 /mm untuk baja ASSAB XW-10 terjadi pada kecepatan 0,382 m/s. Begitu  pula  dengan  meningkatnya  beban  maka  akan  meningkatkan  nilai  laju  aus,  ini  terlihat pada gambar 4.4. Laju aus maksimum terjadi sebesar 1,71647 x 10 -6 mm 3 /mm untuk baja Mild Steel dan  sebesar  1,02503  x  10 -6 mm 3 /mm  untuk  baja ASSAB  XW-10 ini  pada  kondisi  beban sebesar  12,64  kg.  Kemudian  laju  aus  turun  menjadi  1,22948  x  10 -6 mm 3 /mm  untuk  baja Mild Steel 0,686687 x 10 -6 mm 3 /mm dan untuk baja ASSAB XW-10 terjadi beban 18,96 kg.
Pada gambar 4.5 terlihat dengan meningkatnya jarak luncur akan meningkatkan laju aus, untuk baja Mild Steel laju aus maksimum dicapai sebesar 1,77467 x 10 -6 mm 3 /mm pada jarak luncur 100.000 mm dan laju aus akan turun lagi sebesar 1,64025 x 10 -6 mm 3 /mm, sedangkan pada baja
0 100 200 300 400 500 600 700 Mild Steel ASSAB XW-10 Deposit Mild Steel
Deposit ASSAB XW-10 Ke ke ras an Vi ck er s ( VH N) GRAFIK KEKERASAN MAKRO ANTARA LOGAM INDUK DAN DEPOSIT SEMPROT LOGAM
ASSAB XW-10 laju aus maksimum dicapai sebesar 0,818833 x 10 -6 mm 3 /mm pada jarak luncur 100.000 mm dan laju aus akan turun sebesar 0,571583 x 10 -6 mm 3 /mm.
Tabel 4.5 Laju Aus Baja Mild Steel Lapis Stellite-6.
No Beban (kg) Jarak Luncur (mm) Kecepatan (m/s) Panjang Jejak (mm) Laju Aus ( x 10 -6 mm 3 /mm) 1 18.96 66600 0.09 1.1 0.33083 2 18.96 66600 0.173 1.6 1.02503 3 18.96 66600 0.382 1.7 1.22948 4 6.34 66600 0.382 1.7 1.22948 5 12.64 66600 0.382 1.9 1.71647 6 18.96 66600 0.382 1.7 1.22948 7 18.96 66600 0.382 1.7 1.22948 8 18.96 100000 0.382 2.2 1.77467 9 18.96 200000 0.382 2.7 1.64025
Keterangan : Daerah ayng diarsir dan tidak diarsir menunjukkan variabel kondisi beban, jarak dan kecepatan.
 Tebal cincin = 3 mm
 Jari-jari cincin = 1,5 mm
Tabel 4.6 Laju aus Baja ASSAB XW-10 Lapis Stellite-6.
No Beban (kg) Jarak Luncur (mm) Kecepatan (m/s) Panjang Jejak (mm) Laju Aus ( x 10 -6 mm 3 /mm) 1 18.96 66600 0.09 1.2 0.432432 2 18.96 66600 0.173 1.3 0.5498 3 18.96 66600 0.382 1.4 0.686687 4 6.34 66600 0.382 1.5 0.844595 5 12.64 66600 0.382 1.6 1.02503 6 18.96 66600 0.382 1.4 0.686687 7 18.96 66600 0.382 1.4 0.686687 8 18.96 100000 0.382 1.7 0.818833 9 18.96 200000 0.382 1.9 0.571583
Keterangan : Daerah yang diarsir dan tidak diarsir menunjukkan variabel kondisi beban, jarak dan kecepatan.
 Tebal cincin = 3 mm
 Jari-jari cincin = 1,5 mm
Gambar 4.3 Grafik hubungan laju aus dengan kecepatan

## Gambar 4.4 Grafik hubungan laju aus dengan beban

## Gambar 4.5 Grafik hubungan laju aus dengan jarak luncur

## 4.4 Tebal Lapisan
Pengukuran ketebalan lapisan dilakukan pada sepuluh titik yang berbeda sehingga didapat nilai ketebalan  rata-rata  lapisan  logam  semprot,  untuk  baja Mild  Steel memiliki  ketebalan  rata-rata 0,12 mm sedangkan pada baja ASSAB XW-10 memiliki ketebalan rata-rata sebesar 0,1 mm.
Tabel 4.7 Tebal lapisan baja Mild Steel
No Posisi (mm) Tebal (mm) Keterangan 1 17.9 – 18.00 0.1 - Alat  yang  digunakan  :  Mikroskop Optik (Leitz Labor Lux 12 Mt). -
Perbesaran 100X
- Ketebalan rata-rata : 0,12 mm. 2 17.9 – 18.0 0.1 3 - - 4 17.8 – 17.9 0.1 5 17.9 – 18.1 0.2 6 - - 7 17.9 – 18.1 0.1 8 17.9 – 18.0 0.1 9 17.8 – 18.0 0.2 10 17.9 – 18.0 0.1 11 17.9 – 18.0 0.1 12 - - 13 17.9 – 18.0 0.1 Tabel 4.8 Tebal lapisan baja ASSAB XW-10 No Posisi (mm) Tebal (mm) Keterangan 1 39.1 – 39.2 0.1 - Alat  yang  digunakan  :  Mikroskop Optik (Leitz Labor Lux 12 Mt). - Perbesaran 100X
- Ketebalan rata-rata : 0,1 mm. 2 39.1 – 39.2 0.1 3 39.1 – 39.25 0.05 4 39.1 – 39.2 0.1 5 - -
6 39.1 – 39.2 0.1 7 - - 8 39.2 – 39.3 0.1 9 39.15 – 39.25 0.1 10 39.1 – 39.2 0.1 11 - - 12 39.1 – 39.2 0.1 13 39.2 – 39.25 0.05

## Gambar 4.6 Grafik tebal lapisan logam semprot

## 4.5 Struktur Mikro
Pengamatan struktur mikro dilakukan pada perbesaran 100, 200 dan 500 kali pada permukaan atas  dan  penampang  lintang  benda  uji.  Pengetsaan  dilakukan  dengan  menggunakan  etsa  Nital 2% (alkohol 95% = 100 ml, NHO 3 0,05% = 2 ml) sehingga terlihat lapisan hasil semprot logam yang  berwarna  putih  yang  berbentuk  lamel-lamel  berobak  yang  terikat  satu  dengan  yang lainnya. Juga terlihat adanya pori yang berwarna hitam dan sejumlah oksida yang berwarna abu- abu. Pada permukaan lapisan hasil semprot logam juga terlihat partikel yang tidak melebur yang berbentuk bulat dan berwarna putih.
Gambar 4.7 Foto struktur makro baja ASSAB XW-10 lapis Stellite-6 dengan perbesaran 25 X.
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 Mild Steel ASSAB XW-10 Ke ke ras an Vi ck er s ( VH N) GRAFIK TEBAL LAPISAN SEMPROT LOGAM
Gambar 4.8 Foto struktur mikro baja ASSAB XW-10 lapis Stellite-6 dengan perbesaran 100 X.
Gambar 4.9 Foto struktur mikro baja ASSAB XW-10 lapis Stellite-6 dengan perbesaran 200 X.
Gambar 4.10 Foto struktur mikro baja ASSAB XW-10 lapis Stellite-6 dengan perbesaran 200 X.
Gambar 4.11 Foto struktur mikro baja ASSAB XW-10 lapis Stellite-6 dengan perbesaran 500 X.
Gambar 4.12 Foto struktur makro baja Mild Steel lapis Stellite-6 dengan perbesaran 25 X.
Gambar 4.13 Foto struktur mikro baja Mild Steel lapis Stellite-6 dengan perbesaran 100 X.
Gambar 4.14 Foto struktur mikro baja Mild Steel lapis Stellite-6 dengan perbesaran 200 X .
Gambar 4.15 Foto struktur mikro baja Mild Steel lapis Stellite-6 dengan perbesaran 200 X.
Gambar 4.16 Foto struktur mikro baja Mild Steel lapis Stellite-6 dengan perbesaran 500 X.

## 5. PEMBAHASAN

## 5.1 Kekerasan Mikro
Setelah  kedua  logam  induk  dilapisi  dengan  serbuk Stellite-6 maka  didapat  kekerasan  lapisan rata-rata yaitu sebesar 421 HV untuk lapisan Mild Steel dan 378 HV pada lapisan baja ASSAB XW-10.
Pada gambar 4.1 terlihat bahwa lapisan baja Mild Steel lebih keras dibandingkan dengan lapisan pada baja ASSAE XW-10, ini disebabkan karena pada lapisan Mild Steel terlihat (gambar 4.12) membungkus  seluruh  permukaan  logam  induk  sedangkan  pada  lapisan  baja ASSAB  XW-10 (gambar  4.7)  tidak  seluruhnya  lapisan  membungkus  permukaan  logam  induknya  sehingga
terlihat  porositas-porositas  dalam  jumlah  besar  yang  sangat  mempengaruhi  nilai  kekerasan lapisan dari hasil logam semprot.
Terjadinya  perbedaan  kekerasan  mikro  antara  lapisan  baja Mild  Steel dengan  lapisan  baja ASSAB  XW-10 juga  disebabkan  karena  adanya  perbedaan  ketebalan  lapisan  sebesar  0,02  mm dimana lapisan baja Mild Steel memiliki ketebalan sebesar 0,12 mm dan lapisan baja ASSAB XW-10 0,1 mm  (gambar  4.6).  Dengan  tebal  lapisan  yang  tebal  pada  baja Mild  Steel akan  membungkus permukaan  lapisan dan  porositas  yang  terlihat  lebih  sedikit dibanding  porotitas yang  ada  pada lapisan baja ASSAB XW-10.
Kehadiran oksida pada lapisan logam semprot cenderung meningkatkan nilai kekerasan lapisan dimana  pksida  yang  terbentuk  membungkus-partikel  dengan  warna  keabu-abuan  pada  saat melayang diudara dan oksida ini bahkan terlihat juga pada porositas lapisan dan terjebak antara ikatan partikel-partikel lapisan logam semprot.

## 5.2 Kekerasan Makro V
Kekerasan  makro  merupakan  pengujian  kekerasan  dengan  pengidentasian  yang  mengenai lapisan dan logam induk, Pengidentasian yang dilakukan pada logam induk yang telah dilapisi menghasilkan nilai kekerasan makro rata-rata pada baja Mild Steel sebesar 241 HV dan lokasi lima titik yang berbeda, sedangkan pada baja ASSAB XW-10 didapat nilai kekerasan makro rata- rata sebesar 659 HV.
Terjadinya  perbedaan  kekerasan  yang  didapat  karena  memang  sifat logam  induk  baja ASSAB XW-10 lebih keras dari baja Mild Steel, karena pengujian kekerasannya mengenai logam dasar, juga  pada  lapisan  baja ASSAB  XW-10 (gambar  4.14)  terlihat  banyak  partikel  yang  melebur sebagian dengan bentuk bulat dan berwarna putih yang mempengaruhi kekerasan dan tentu pula kehadiran  sejumlah  oksida  yang  membungkus  partikel  saat  melayang  diudara  serta kehadirannya  yang  terjebak  pada  porositas  dan  ikatan  antara  partikel  dengan  partikel  lapisan logam semprot cenderung meningkatkan nilai kekerasan ini berlaku pada kedua lapisan logam semprot.

## 5.3 Keausan
Pada gambar 4.3 terlihat dengan meningkatnya kecepatan dari 0,09 m/s sampai 0,382 m/s akan meningkatkan  pula  laju aus  pada  kedua lapisan  hasil logam  semprot  pada baja Mild  Steel dan baja ASSAB  XW-10.  Hal  ini  terjadi  karena  dengan  menambah  kecepatan  akan  meningkatkan efek gaya gesek dan panas pada permukaan lapisan logam induk sehingga terjadi pelunakan dan timbul celah keausan pada permukaan lapisan. Begitu pula dengan meningkatnya pembebanan (gambar 4.4), akanmeningkatkan pula laju aus pada kedua lapisan hasil semprot logam, dimana nilai  laju  aus  maksimum  sebesar  1,71647  X  10 -6 mm 3 /mm  dari  1,02503  X  10 -6 mms/mm 3 dimiliki  oleh  lapisan  pada  baja. Mild  Steel dan  Baja ASSAB  XW-10 terjadi  pada  pembebanan 12,56 kg.
Meningkatnya laju aus pada kondisi ini disebabkan karena dengan bertambahnya pembebanan akan meningkatkan penetrasi dan timbul celah keausan pada permukaan yang lunak kemudian setelah  mencapai  laju  aus  maksimum  pada  pembebanan  12,56  kg .dan  nilai  laju  aus  ini  akan turun kembali, ini terjadi pada kedua lapisan hasil logam semprot. Sedangkan pada gambar 4.5 terlihat  semakan  jauh  jarak  luncur  akan.  semakin  meningkat  pula  nilai  laju  aus  pada  kedua lapisan  hasil  semprot  logam  yang  mengakibatkan  semakan  lama  penggesekkan  yang  terjadi, sehingga  timbul  panas  pada  permukaan  dan  terjadi  pelunakan  pada  permukaan  lapisan  hasil semprot  logam  yang  akan  meningkatkan  nilai  laju  aus  pada  titik  tertentu  dan  nilai  laju  aus akhirnya akan turun kembali, ini terjadi pada kedua lapisan hasil semprot logam.
Kondisi  ikatan  antara  lapisan  dengan  logam  induk  sangat  mempengaruhi  terhadap  ketahanan aus  suatu  material.  Ikatan  yang  terjadi  pada  lapisan  logam  semprot  ada  dua  jenis  ikatan  yaitu ikatan antara partikel dengan partikel logam semprot yang disebut gaya kohesi dan ikatan antara lapisan dengan logam induk yaitu gaya adesi. Ketahanan aus pada lapisan baja ASSAB XW-10
lebih baik dibanding lapisan baja Mild Steel ditandai dengan kekasaran permukaan logam induk sehingga terjadi mekanisme saling kunci antara lapisan dengan logam induk sehingga pada saat pengujian keausan lapisan tidak terlepas dan terdeformasi dari ikatannya,

## 5.4 Struktur Mikro
Foto  struktur  mikro  diambil  pada  perbesaran  100,  200  dan  500  kali  pada penampang  atas  dan penampang lintang lapisan logam semprot, Pengetsaan dilakukan dengan menggunakan larutan Nital  2%  (alkohol  95%  =  100  ml,  HNO 3 0,5%  =  2ml)  sehingga  didapat  bentuk  struktur  yang umumnya  adalah  sama  pada  kedua  logam  induk  yang  dilapisi  dengan  serbuk. Stellite-6 yaitu berbentuk  partikel-partikel  pipih  yang  berlapis  (flake)  dan  berombak-ombak,  bahkan  selalu terdapat  sejumlah  porositas  dengan  berbagai  bentuk  dengan  warna  kehitaman  dan  sejumlah oksida yang berwarna abu-abu.
Pada  bagian  antar  muka antara  logam  induk  dan  lapisan  terlihat  rongga  yang  berwarna kehitaman,  rongga  ini  merupakan  porositas  ataupun  kotoran  pasir  sisa  dari  penggerindaan permukaan logam induk yang terjebak sehingga dapat menurunkan sifat lapisan dari hasil logam semprot.  Pada lapisan  logam  semprot  juga  terlihat  partikel  bulat  yang  berwarna  putih,  itu merupakan  partikel  yang  tidak  sempat  melebur  pada saat  proses  pemanasan  (fusing). Kadang- kadang juga terlihat oksida yang  membungktis lapisan dan logam semprot yang terjadi karena interaksi partikel cair serbuk Stellite-6 pada saat melayang diudara menuju logam induk.

## 6. KESIMPULAN
1. Kekerasan suatu lapisan logam semprot sangat dipengaruhi oleh sejumlah oksida dan porositas.
2. Kekerasan  mikro  yang  tinggi  dimiliki  oleh  lapisan  baja Mild Steel sebesar  421  HV sedangkan kekerasan makro yang tinggi dimiliki oleh lapisan baja ASSAB XW-10 sebesar 659 HV.
3. Dengan  meningkatnya  kecepatan,  beban,  dan  jarak  luncur  akan  meningkatkan  laju  aus suatu material ini terjadi pada lapisan baja ASSAB XW-10 dan lapisan baja MildSteel.
4. Ketahanan  aus  yang  baik  dimiliki  pada  lapisan  baja ASSAB  XW-10 ini  ditandai  dengan kekasaran  permukaanlogam  induk  sehingga  ikatan  permukaan  antara  lapisan  dengan logam induk terlihat baik dan saling mengunci.
5. Struktur kedua lapisan logam semprot berupa partikel-partikel pipih (flake) yang berobak- ombak yang mengandung sejumlah gorositas berwama hitam dengan berbagai bentuk dan oksida  yang  berwama  keabu-abuan  serta  adanya  partikel  yang  melebur  sebagian berbentuk bola yang berwarna putih.
6. Proses  persiapan  awal,  proses  penyemprotan  dan  teknik  penyemprotan  mempengaruhi sifat lapisan logam semprot terutama dalam kehadiran sejumlah porositas dan oksida.
7. Bila diperbandingkan untuk mencapai tujuan penelitian proses pelapisan ini, maka lapisan baja ASSAB  XW-10 untuk  laju  aus  dan  kekerasan  makro  memiliki  sifat  mekanis  yang lebih baik daripada lapisan baja Mild Steel.

## DAFTAR PUSTAKA
Robert. C. Tucker, Thermal Spray Coating, ASM HandBook, Vol 5, 'Surface Engineering', ASM International, 1975, p 497-509.
BA.  Kushler  and  ER  Novinski, Thermal  Spray  Coating,  ASM  HandBook,  Vol  18,  “Friction, Lubrication and Wear Technology', ASM International, 1992, p 829-833.
Katim, indarto, 'Pelapisan dengan Semprot Loganm’, Korosi, LMN LIPI, Juni 1970.
Pawlawsk y, Lech, ‘ The Science and engineering of thermal Spray Coating'. John Wiley & Sons Ltd. Buffins Lane, Chechester, England. 1995.
Hutchings,  IM.  Tribology  : `Friction  and  Wear  of  Engineering  Material ',  Eduard  Arnold, London : 1992.
P.Krepski, Richard. 'Thermal Spray Coating Application in The Chemical Processes Industries'. The Material Technologi Institute of The Chemical Processes Industries Inc. 1993.
Standart Test  Methode  for  Microhardness  of  Material  '  E-384,  Annual  Book of  ASTM Standarts, ASTM Philadelphia, 1984, p 4917-518.
Ballard, WE, ‘ Reclamation by Metal Spraying ', British Welding Journal, April 1960.
Osborn, AJ. Glass Industry  Seminar, 'Power Delivery System and Metal Powder Technology '. Jakarta, Indonesia. Nov. 1980.
Wulpi, Donald.J. 'Understanding How Components Fail'. American Society For Metals, Metal Park, Ohio. 1985.
ASSAB  referance, UHB.Rigor,  ASSAB  XW-10,  Cold  Work  Tool  Steel.  Jakarta.1997. Oghosi Wear Machine Instruction Manual 1987.
Avner,  Sidney  H. ‘Introduction  to  Physical  Metallurg y  ',  2 nd .  Ed,  Mc  Graw-Hill,  New  York, 1975 .