## PENGUJIAN KEKERASAN DAN PENGAMATAN FOTO MAKRO AUTOMATIC SURFACE TREATMENT REL DENGAN VARIASI JARAK TORCH PEMANAS DAN NOZZLE PENDINGIN
Hari Boedi Wahjono 1 , hariboedi@ppi.ac.id Adinda Cahya Permana 2 , adindacahya46@gmail.com
Teknologi Mekanika Perkeretaapian, Politeknik Perkeretaapian Indonesia Madiun, Indonesia

## Abstrak
Prototype automatic surface treatment yang spesifikasi di antaranya menggunakan seperangkat las oksi-asetilen, dengan penggerak motor DC 12V/24V, suplai daya accu 12V, serta pompa air 12V masih belum memiliki data teknis tentang peningkatan kekerasan yang dihasilkan. Penelitian ini bertujuan untuk mengkomparasi perhitungan nilai kekerasan rel R.54 antara raw material dengan material yang mengalami automatic surface treatment .  Pada penelitian  ini  metode pengujian yang digunakan adalah metode pengujian Brinell. Pada penelitian ini, dilakukan variasi jarak antara pemanas dengan pendingin dengan jarak 100mm, 130mm, dan 160mm .Hasil dari pengujian yang telah dilakukan,  variasi dengan jarak 160mm mengakibatkan kenaikan  nilai kekerasan paling tinggi. Meningkat sebesar 8,9355 BHN, sedangkan pada variasi 130mm sedikit lebih rendah yaitu 8,2581 BHN, serta pada variasi 100mm nilai kekerasannya hanya meningkat sebesar 6,9892 BHN. Dengan hal ini maka lifetime dari rel juga akan meningkat, diasumsikan dengan perhitungan umur rel pada lintas Politeknik Perkeretaapian Indonesia surface treatment dapat meningkatkan umur rel. Kata Kunci : Automatic Surface Treatment , Jarak, Kekerasan, Umur Rel.

## Abstract
The  prototype  automatic  surface  treatment  whose  specifications  include  using  an  oxy-acetylene  welding  kit,  with  a 12V/24V DC motor, 12V battery supply, and a 12V water pump still does not have technical data on the increase in hardness  produced.  This  study  aims  to  compare  the  calculation  of  the  value  of  the  R.54  rail  hardness  between  raw materials and materials that undergo automatic surface treatment. In this study, the testing method used is the Brinell test method. In this study, variations of the distance between the heater and cooler were carried out with a distance of 100mm, 130mm, and 160mm. The results of the tests that have been carried out, variations with a distance of 160mm resulted in the highest increase in hardness values. It increased by 8.9355 BHN, while in the 130mm variation it was slightly lower at 8.2581 BHN, and in the 100mm variation the hardness value only increased by 6.9892 BHN. With this, the lifetime of the rail will also increase, it is assumed that by calculating the age of the rail on the Indonesian Railway Polytechnic cross, surface treatment can increase the life of the rail.
Keywords : Automatic Surface Treatment, Distance, Hardness, Rail Life.

## I. Pendahuluan
Semakin  bertambah  populasi  penduduk dibutuhkan  transportasi  yang  memadai,  salah satunya  adalah  transportasi  kereta  api.  Guna mendapatkan  pelayanan  kereta  api  yang  memadai baik  angkutan  penumpang  maupun  pengiriman baranag, maka dibutuhkan kegiatan yang dinamakan  perawatan  sarana  perkeretaapian. Perawatan  sarana  perkertaapian  terdiri  dari timebased  atau  berdasarkan  waktu  dan  perawatan sarana berdasarkan kilometers based atau berdasarkan jarak tempuh.
Menurut Undang  - Undang Nomor 23 Tahun 2007, jalan rel adalah satu kesatuan konstruksi yang terbuat  dari  baja,  beton,  atau  konstruksi  lain  yang terletak di permukaan, di bawah, dan di atas tanah
atau  bergantung  beserta  perangkatnya  yang mengarahkan  jalannya  kereta  api.  Batang  rel merupakan  komponen  utama  pada  jalan  rel  yang terdiri  dari  struktur  balok  menerus  dan  terletak  di atas  tumpuan  bantalan  serta  berfungsi  untuk menuntun  dan  mengarahkan  pergerakan  roda kereta api, selain itu rel juga berkemampuan untuk menyalurkan  serta  menerima  beban  secara langsung  dari  roda  kereta  api  ke  bantalan  tanpa menimbulkan  kerusakan.  Permukaan  atau  kepala rel kereta api memiliki persyaratan kekerasan tidak boleh  kurang  dari  320  BHN  (Peraturan  Menteri Nomor 60 Tahun 2012).
Dalam  pembangunannya  rel  kereta  perlu dibangun dengan kokoh dikarenakan akan dilintasi oleh kereta berulang kali dengan beban yang berat. Maka  dari  itu,  pembangunan  rel  harus  dilakukan
dengan kokoh agar mampu menahan beban kereta yang berjalan melintasi rel dalam waktu yang lama. Kereta api membutuhkan jalan rel yang aman  dan kuat untuk dinas sebuah sarana perkeretaapian, dan jalan  rel  tersebut  memerlukan  perawatan  yang efisien serta dapat meningkatkan kualitas jalan rel tersebut.
Saat  pada  daerah  lengkungan,  tanjakan  serta sambungan  batang  rel,  gesekan  yang  ditimbulkan sangat  besar.  Gesekan  itu  akan  membuat temperatur  rel  menjadi  sangat  tinggi  (panas), sehingga  mengakibatkan  perubahan  fisis  material. Perubahan  fisis  material  dapat  menimbulkan adanya  keausan  dan  patah  pada  rel.  Agar menghindari keausan berlanjut maka nilai kekerasan rel harus lebih besar daripada kekerasan roda  kereta  (Surawan,  2019).  Kekerasan  sendiri adalah kemampuan suatu material dalam menahan indentasi dari material lain yang lebih keras (Sari, 2018).
Permasalahan  yang  terdapat  pada  rel  kereta api  menjadi  penyebab  industri  perkeretaapian berlomba-lomba  mencari  solusi  untuk  mengatasi permasalahan tersebut. Beberapa jenis permasalahan yang sering ditemui yaitu keretakan pada rel, rel keriting, pengelupasan permukaan rel, dan keausan. Berbagai jenis permasalahan tersebut, apabila tidak diperhatikan secara serius maka dapat menimbulkan  dampak  yaitu  berkurangnya  aspek kenyamanan  dan  keselamatan  transportasi  kereta api.  Permasalahan  berupa  kerusakan  pada  rel terjadi karena kereta dengan beban yang berlebihan melintasi  rel  yang  tidak  sesuai  spesifikasinya, faktor  lingkungan  yang  kurang  ideal,  jalur  lintas yang  padat,  serta  kualitas  dari  proses  manufaktur rel kereta api (Wirawan et. al.,., 2020)
Tindakan  preventif  perlu  dilakukan  untuk mencegah  terjadinya  kerusakan  pada  rel  tersebut (Prihastono,  2017).  Salah  satu  tindakan  preventif yang dilakukan untuk meningkatkan kekerasan rel yaitu flame  hardening, dimana  metode  ini  telah banyak  digunakan  (Haqi,  2006).  Metode flame hardening dapat  diimplementasikan  dikarenakan yang  terkena  gesekan  hanya  bagian  luar  atau permukaannya saja.
Saat  ini  ada  beberapa  peneliti  yang  telah mengembangkan  alat  yang  digunakan  untuk meningkatkan  sifat  mekanik  permukaan  rel sehingga diharapkan dapat mengatasi permasalahan di atas. Automatic surface treatment adalah salah satu contoh alat yang dikembangkan. Keunggulan  alat  ini  salah  satunya  dapat  berjalan secara otomatis dengan menggunakan proses flame hardening sehingga dapat meningkatkan kekerasan permukaan  rel  kereta  sehingga  lebih  efisien (Wirawan et al., 2020).
Flame hardening dapat meningkatkan kekerasan  permukaan  rel  kereta  api  dengan  cara menggunakan  nyala  api  pada  temperatur  kritis dalam selang waktu tertentu kemudian didinginkan dengan cepat ( quenching) menggunakan media air sehingga  mendapatkan  kekerasan  yang  baik. Dengan  dilakukannya  pengujian  kekerasan,  maka akan  didapatkan  nilai  kekerasan  dari  suatu  benda. Selain  itu  berbagai  metode  pengujian  kekerasan terstandar yang dilakukan guna menguji kekerasan logam  salah  satunya  adalah  pengujian  Brinell. Pengujian  Brinell  dilakukan  guna  menentukan kekerasan  material  dalam  bentuk  daya  tahan terhadap indentor yang ditekankan pada permukaan  (Sari,  2018).  Untuk  mengetahui  hasil yang  paling  optimal,  perlu  dilakukan  beberapa eksperimen  untuk  pembanding  manakah  variasi yang dapat menghasilkan nilai kekerasan rel paling tinggi dengan proses flame hardening tersebut.
Penelitian  Willy  dkk  (2020)  yang  berjudul desain prototype teknologi automatic  surface treatment untuk meningkatkan ketahanan jalan rel kereta  api  meneliti  pengaruh surface  treatment terhadap nilai kekerasan terhadap struktur mikro rel UIC  R42.  Proses surface  treatment dilakukan dengan tujuan guna meningkatkan kekerasan pada permukaan  rel  kereta  api  untuk  meminimalisir keausan. Surface treatment diaplikasikan menggunakan metode flame hardening menggunakan  panas  gas  oksi-asetilen  dengan variasi nyala api yaitu netral, karburasi dan oksidasi pada holding  time selama  30  menit  dengan  media pendingin  berupa  air.  Hasil  penelitian  Boedi mengungkapkan  bahwa  proses surface  treatment memberikan pengaruh peningkatan kekerasan pada rel kereta api UIC R42 tertinggi sebesar 235 VHC dengan  struktur  mikro  yang  dihasilkan  yaitu cenderung membentuk struktur mikro martensit.
Penelitian Dwiwandono (2017), yang berjudul metalurgi  analisa  strukturmikro  dan  pengaruhnya terhadap  sifat  mekanis  batangan  rel  tipe  R54 meneliti tentang Mikro struktur baja R54 di Jerman ( Steel Rail  G)  dan  Cina  ( Steel  Rail C)  dan pengaruhnya  terhadap  sifat  mekanik.  Dari penelitian  tersebut  dihasilkan  bahwa  kedua  tipe batangan  tersebut  struktur  mikronya  adalah  ferit dan  perlit.  Kedua  tipe  rel  tersebut  tergolong  baja kandungan  C  tinggi  yaitu  0,7%  berat,  serta  unsur pemadunya  sama  yaitu  MN,  sebesar  1%  berat. Hasil  dari  kekuatan  tarik,  kekuatan  luluh  serta elongasi  tidak  ada  perbedaannya.  Tetapi  pada kekerasannya  terlihat  nilai  kekerasan Steel  Rail G lebih besar daripada Steel Rail C, dikarenakan ada perbedaan  unsur  pemadu  serta  jarak  lamela  dari fasa perlit dari kedua jenis rel tersebut.
Penelitian  Apriyanto  (2011)  yang  berjudul pengaruh  jarak torch pemanas  dengan nozzle pendingin  terhadap  kekerasan  permukaan  baja karbon  medium  pada  proses flame  hardening meneliti  pada  proses flame hardening    jarak torch pemanas  dengan nozzle pendingin  berpengaruh terhadap nilai kekerasan serta kedalaman pengerasannya. Proses ini menggunakan nyala api karburasi  dengan  variasi  jarak torch pemanas dengan nozzle pendinginnya adalah 60mm, 40mm, dan 20mm. Hasil yang didapatkan adalah semakin lebar  atau  jauh  jaraknya  maka  kedalaman pengerasannya akan semakin dalam.
Penelitian  Nugroho  (2009)  yang  berjudul pengaruh  kecepatan torch dan  jenis  nyala  api terhadap  kekerasan  permukaan  baja  karbon  pada proses automatic flame surface hardening meneliti pada  proses flame  hardening yang  menggunakan variasi  kecepatan torch dan  jenis  nyalanya  akan berpengaruh pada kekerasan baja karbon. Penelitian  ini  menggunakan  variasi  kecepatan 28mm/menit  menggunakan  nyala  api  karburasi, sehingga  kekerasan  spesimen  menjadi  879,10  HV dan  232,80  HV  pada  bagian  atas  dan  bawah spesimen,  hasil  tersebut  adalah  hasil  yang  paling optimal.
Penelitian  Nurkhozin  (2006)  yang  berjudul pengaruh manual flame hardening pada baja tempa mempelajari  pengaruh  proses flame  hardening pada  baja  tempa.  Melalui  uji  kekerasan, dikombinasikan dengan perlakuan penempaan dan annealing , dapat diperoleh nilai kekerasan tertinggi (yaitu
865,8
HVN). Pada pengamatan mikrostruktur,  terbentuk  struktur  martensit  dan ferit  pada  sampel  setelah  penempaan, annealing dan flame hardening .
Penelitain  Lee  dkk  (2003)  yang  berjudul effects of the surface temperature and cooling rate on  the  residual  stresses  in  a  flame  hardening  of 12cr  steel yang  membahas  tentang  studi eksperimen  dengan  menggunakan  proses flame hardening untuk  mengatur  kekerasan  permukaan serta kedalaman pengerasan dari baja 12Cr. Dalam penelitian  ini,  perubahan  suhu  dikontrol  dengan tepat  guna  mengetahui  pengaruh  suhu  permukaan dan  kecepatan quenching .  Dengan  hasil  yang didapat  dari  penelitian  ini  bahwa  kekerasan  baja 12Cr meningkat dari 250 HV menjadi 420-550 HV menunjukkan  bahwa flame  hardening dapat meningkatkan kekerasan.
Semakin cepat pendinginan,  semakin  dalam  material  akan mengeras.

## II. Metode
Penulis membutuhkan data-data untuk menyusun  tugas  akhir  ini  baik  dari  observasi langsung  dan  studi  literatur.  Observasi  dilakukan dengan  melaksanakan  langsung  surface  treatment dari  tahap  persiapan  hingga  pengujian  serta pengamatan.  Studi  literatur  dilakukan  dengan melihat  pada  penelitian  dan  buku-buku  sebagai pelengkap dari kajian teoritis.
1. Diagram Alir Penelitian
Gambar  1. Diagram Alir Penelitian

## 2. Alat Uji
Peralatan yang digunakan dalam pengambilan data pada penelitian diantaranya:
a. Prototype  surface  treatment  adalah  salah  satu alat  yang  dikembangkan  oleh  suatu  kelompok taruna  dengan  bantuan  dosen  pembimbingnya. Alat  ini  berfungsi  untuk  meningkatkan  nilai kekerasan rel dengan menggunakan sistem flame hardening .
b. Alat ukur panjang yang digunakan adalah mistar Dalam  penelitian  ini,  mistar  berfungsi  untuk mengukur jarak antara nozzle pendingin dengan torch pemanas  guna  menyesuaikan  dengan variable yang telah ditentukan.
c. Alat uji kekerasan yang digunakan adalah NDT
Portable  Hardness  Test dengan  merek  Proceq Equotip Piccolo Bambino 2. Prosedur
pengukuran mengacu pada standar ASTM A956, ASTM  E140,  dan  ASTM  A370.  ASTM  A956 mengatur  tentang  standar  metode  uji  untuk pengujian  kekerasan  produk  baja.  ASTM  E140 mengatur  tentang  standar  tabel  konversi kekerasan  untuk  logam.  Sedangkan  ASTM A370  mengatur  tentang  standar  metode pengujian mekanik produk baja.

## 3. Analisis Data
Dengan  data  yang  telah  diperoleh  dapat dianalisis dengan membandingkan nilai kekerasan antara  sebelum  dilakukan  perlakuan  dengan sesudah  dilakukan  perlakuan  maupun  perbedaan antar  variasinya.  Setelah  dilakukan automatic surface  treatment beserta  pengukuran  nilai kekerasan, dapat dilakukan perhitungan umur jalan rel  untuk  membuktikan  pengaruh  dari  proses automatic  surface  treatment tersebut.  Selain  itu, akan  terlihat  perbedaan  hasil  dari  foto  makro material dari data tersebut, sehingga nantinya dapat ditarik  kesimpulan,  variasi  manakah  yang  lebih optimal  untuk  dilakukan.  Namun  sebelum  itu terdapat beberapa tahap, yakni tahap persiapan dan tahap  pengujian  yang  masing-masing  memiliki  2 tahapan, secara berurutan yaitu:
a. Membersihkan karat yang ada pada kepala rel dengan menggunakan amplas.
b. Melakukan proses flame hardening
c. Pengujian Kekerasan Brinell
d. Pengamatan Foto Makro

## III. Pembahasan
Bahan  yang  digunakan  untuk  penelitian  ini adalah  rel  baja  jenis  UIC-R.54  yang  merupakan baja karbon tinggi. Sebelum melakukan penelitian, tahapan awal yang dilakukan yaitu mempersiapkan permukaan  spesimen  rel  yang  akan  diuji kekerasannya  serta  dianalisis  struktur  makro permukaannya.  Lakukan  pengamplasan  pada permukaan  spesimen  sehingga  tidak  ada  benda asing  yang  menempel  pada  permukaan  spesimen. Setelah  dilakukan  pengamplasan  dilanjutkan dengan  pemolesan  dengan  menggunakan autosol lalu dilap dengan kain dan larutan thinner .
Jarak  100mm  diambil  dari  spesifikasi  alat tersebut dimana jarak deafult terdekat antara torch pemanas dengan nozzle pendingin sebesar 100mm dan  jarak  maksimal  370mm,  maka  panjang  dari pengatur  jarak torch pemanas  dengan nozzle pendingin tersebut yaitu 270mm (Wanaradi, 2020). Jarak  130mm  dan  160mm  digunakan  sebagai beberapa  sampel  pengujian  yang  berfungsi  untuk mengetahui selisih nilai kekerasan setiap 30mm. pesimen  pada  penelitian  ini  dibuat  dengan panjang  300mm  dan  lebar  20mm  pada  tiap-tiap
spesimen uji. Hal ini dikarenakan mempertimbangkan  dari  perangkat  uji  yang digunakan  serta  kemampuan  pada  alat surface treatment .  Setelah  dilakukan  penyiapan  maka permukaan pada rel akan menjadi bersih dan halus tanpa ada karat yang menempel pada spesimen.
Pengambilan  data  yang  dilakukan  setelah penyiapan  serta  pengklasifikasian  spesimen  yaitu pengukuran  nilai  kekerasan.  Pada  penelitian  ini terdapat  dua  tahap  yaitu  tahap  pengukuran  nilai kekerasan  dan  tahap  pengolahan  data  nilai kekerasan.  Data  tersebut  diolah  dalam  bentuk grafik  agar  memudahkan  dalam  membandingkan hasil  pengukuran.  Nilai  pengukuran  diolah  dan dibuat  rata-rata  lalu  dikonversikan  menjadi  grafik guna memudahkan dalam proses analisis data.
Spesimen  100,  130  dan  160  merupakan spesimen  dengan  variabel  jarak torch pemanas dengan nozzle pendingin  berjarak  sesuai  dengan angka  yang  dimasukkan  yakni  100,  130  dan  160. Spesimen ini berawal dari raw material yang telah dilakukan pembersihan dengan cara diamplas agar tidak  merusak  struktur  permukaannya  dan menghilangkan  karat  pada  spesimen.  Setelah dilakukan  penyiapan  pada  permukaan  spesimen, dilakukan  pengujian  kekerasan  pada  masing- masing area agar  ditemukan  nilai  kekerasan sebelum dilakukan treatment dan terlihat perbedaannya dengan setelah dilaksanakan
treatment . Setelah menyelesaikan seluruh proses pengambilan  serta  pengolahan  data  tentang  nilai kekerasan  pada  setiap  spesimen  uji.  Langkah selanjutnya  adalah  melakukan  analisis  terhadap data  yang  telah  diperoleh.  Berdasarkan  data  dari pengujian  kekerasan  pada  sub  bab  sebelumnya, dapat ditari kesimpulan bahwa nilai kekerasan rata- rata  RAW  dari  masing-masing  spesimen  uji memiliki  nilai  kekerasan  jauh  di  bawah  minimum dengan  yang  tertulis  pada  Peraturan  Menteri Perhubungan  Nomor 60  Tahun  2012  dimana  nilai kekerasan  permukaan  rel  tidak  boleh  kurang  dari 320 BHN.
Dapat dilihat bahwa masing-masing perlakuan memiliki  pengaruh  pada  nilai  kekerasan.  Pada spesimen RAW 100 nilai kekerasan tertinggi pada RAW 100/1 mencapai 294 BHN, pada RAW 100/2 mencapai 368 BHN, sedangkan pada RAW  100/3 mencapai  319  BHN.  Hasil  pengukuran  nilai kekerasan  pada  spesimen  TREAT  100  memiliki kekerasan tertinggi 379 BHN di salah satu titiknya, namun jika dihitung rata-rata nilai kekerasan pada TREAT  100/1  yaitu  284,935  BHN,  pada  TREAT 100/2  yaitu  315,226  BHN,  pada  TREAT  100/3 yaitu  284  BHN.  Dapat  dilihat  bahwa  nilai kekerasan  rata-rata  RAW  sebesar  287,7312  BHN sedangkan  spesimen  TREAT nilai  kekerasannya sebesar  294,7204  BHN,  hal  ini  menunjukkan bawah dengan jarak antara torch pemanas dengan nozzle pendingin mengakibatkan nilai kekerasan rel UIC.R-54  mengalami  kenaikan  nilai  kekerasan sebesar 6,9892 BHN.
Nilai  kekerasan  tertinggi  pada  RAW  130/1 mencapai  308  BHN,  pada  RAW  130/2  mencapai 363  BHN,  pada  RAW  130/3 mencapai  312 BHN, lalu  jika  dihitung  rata-rata  pada  spesimen  RAW 130.  Hasil  pengukuran  nilai  kekerasan  pada spesimen TREAT 130 memiliki kekerasan tertinggi 363  BHN  di  salah  satu  titiknya,  namun  jika dihitung  rata-rata  nilai  kekerasan  pada  TREAT 130/1  yaitu  286  BHN,  pada  TREAT  130/2  yaitu 316,323  BHN,  pada  TREAT  130/3  yaitu  285,258 BHN.  Spesimen 130 mengalami peningkatan nilai kekerasan sebesar 8,2581 BHN dimana saat belum dilaksanakan surface  treatment (RAW)  nilai kekerasannya  sebesar  295,8602  BHN,  sedangkan spesimen  TREAT  nilai  kekerasan  spesimen mencapai 304,1183 BHN.
Pada  RAW  160/2  mencapai  339  BHN,  pada RAW 160/3 mencapai 294 BHN, lalu jika dihitung rata-rata  pada  spesimen  RAW  100  secara keseluruhan hanya mencapai 283,946 BHN. Hasil pengukuran nilai kekerasan pada spesimen TREAT 160 memiliki kekerasan tertinggi 421 BHN di salah satu  titiknya,  namun  jika  dihitung  rata-rata  nilai kekerasan pada TREAT 160/1 yaitu 283,839 BHN, pada  TREAT  160/2  yaitu  319,71  BHN,  pada TREAT 160/3 yaitu 275,097 BHN. Spesimen 160 memiliki  peningkatan  kekerasan  yang  paling tinggi,  dengan  meningkatnya  nilai  kekerasan sebesar  8,9355  BHN.  Sebelum  dilakukan surface treatment (spesimen  RAW)  nilai  kekerasannya sebesar  283,9462  BHN,  lalu  setelah  dilakukan surface  treatment (TREAT)  nilai  kekerasannya mencapai 292,8817 BHN.
Setelah  seluruh  tahapan  pengukuran  selesai dilakukan, dapat disimpulkan bahwa nilai kekerasan  tertinggi  dimiliki  oleh  spesimen  jarak torch pemanas  dengan nozzle pendingin  160mm.
Dapat  dilihat  bahwa  selisih  dari  spesimen  RAW dan TREAT sebesar 8,9355 BHN. Sedangkan pada spesimen  130  selisih  antara  spesimen  RAW  dan TREAT  sedikit  di  bawah  spesimen  160  yaitu 8,2581  BHN.  Sedangkan  spesimen  100  memiliki peningkatan  nilai  kekerasan  paling  kecil  dapat dilihat  selisih  antara  RAW  dan  TREAT  spesimen ini hanya 6,9892 BHN. Maka dari itu dapat ditarik kesimpulan  dari  penelitian  ini  yaitu  semakin  jauh jarak  antara torch pemanas  dengan nozzle pendingin  dengan  kapasitas  wajar,  setidaknya dapat dilakukan proses quenching dalam beberapa detik,  maka  nilai  kekerasannya  semakin  tinggi. Penelitian  ini  dibatasi  dengan  menggunakan  rel bertipe R.54 dan dilakukan pada lintas PPI Madiun, karena jika tidak menggunakan rel bertipe R.54 dan pada lintas PPI Madiun mungkin hasil pengukurannya akan berbeda.
Tabel 1 . Hasil Perhitungan Umur Rel
JARAK RAW TREAT SELISIH 100 30,402 tahun 31,14 tahun 0,738 tahun 130 30,402 tahun 32,009 tahun 1,607 tahun 160 30,402 tahun 32,12 tahun 1,718 tahun
Jadi  dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa  variasi dengan  jarak torch pemanas  dengan nozzle pendingin 160mm lebih optimal untuk digunakan. Hal ini dibuktikan oleh  perhitungan bahwa variasi 160mm  memiliki  penambahan  umur  sebanyak 1,718  tahun  sedangkan  variasi  130mm  memiliki penambahan umur 1,607 tahun, sedangkan variasi 100mm  memiliki  penambahan  umur  0,738  tahun. Menurut  teori  yang  dikemukakan  oleh  Surawan (2019), hal ini dikarenakan naiknya nilai kekerasan permukaan  rel  sehingga  nilai  keausan  permukaan rel menurun. Hal  ini juga mengacu pada referensi hasil  penelitian  dari Nippon  Steel  Corp (2014), dimana  dijelaskan  bahwa  semakin  tinggi  nilai kekerasan permukaan rel, maka nilai keausan juga semakin  menurun  sehingga  usia  layan  rel mengalami peningkatan.
Spesimen yang digunakan adalah rel kereta api jenis R.54 dengan karbon 0,8%. Dilakukan proses automatic  surface  treatment dengan  daerah  nyala api yang berbeda.
Tabel 2. Temperatur Nyala Api
No. Daerah Nyala Api Panas Diterima ( 0 C) 1 Luar (1275 0 C) 235 2 Tengah (2100 0 C) 442 3 Dalam (3500 0 C) 759
Panas  yang  diterima  oleh  spesimen  adalah 235 0 C  sehingga  tidak  ada  perubahan  fasa.  Tetap
pada  daerah ferrite (α)  +  Fe3C.  Kemudian  pada suhu  442 0 C  spesimen  tersebut  masih  belum mengalami  perubahan  fasa.  Pada  suhu  759 0 C terjadi perubahan fasa dari satu fasa solid menjadi dua  fasa  solid  yang  berbeda  yaitu austenite (γ) ferrite (α)  +  Fe3C,  hal  ini  dikarenakan  adanya reaksi eutektoid .
Gambar  3 . Hasil Foto Makro
Foto  “A”  merupakan  hasil  foto  makro  dari spesimen  RAW,  pada  spesimen  RAW  terlihat masih  banyak  permukaan  kasar  dan  terdapat banyak  cekungan  hitam  yang  tidak  dapat dihilangkan  saat  proses  penyiapan  spesimen  uji. Pada  foto  “B”  merupakan  hasil  foto  makro  dari spesimen  TREAT  100,  ditunjukkan  bahwa mengalami  pengurangan  cekungan  hitam.  Hal  ini disebabkan  adanya  reaksi  metalurgi  yang  terjadi dalam proses pemanasan dan pendinginan. Reaksi yang  terjadi  pada  spesimen  foto  B  merupakan reaksi  pemisahan.  Reaksi  ini  berupa  perubahan struktur  material  yang  terjadi  akibat  adanya penyisipan  unsur  karbon  pada  proses flame hardening (Callister,  W.D,  2007).  Hal  ini dibuktikan dengan adanya perubahan tekstur yang sebelumnya  kasar  kemudian  berubah  menjadi sedikit lebih halus dari foto A.
Foto  “C”  merupakan  hasil  foto  makro spesimen  TREAT  130,  ditunjukkan  bahwa spesimen  TREAT  130  mengalami  pengurangan cekungan  hitam.  Hal  ini  juga  dikarenakan  adanya reaksi  pemisahan.  Sehingga  cekungan  hitam tersebut menjadi lebih sedikit serta permukaannya juga  lebih  halus  dari  pada  foto  B.  Foto  “D” merupakan hasil foto makro spesimen TREAT 160, ditunjukkan  bahwa    spesimen  TREAT  160 mengalami  lebih  banyak  pengurangan  cekungan hitam.  Hal  ini  juga  dikarenakan  reaksi  metalurgi
pemisahan.  Sehingga  permukaan  yang  dihasilkan lebih  halus  dari  pada  permukaan  pada  foto  “A”, “B”, maupun “C”.
Tahapan penelitian selanjutnya yaitu melakukan identifikasi permukaan setiap spesimen, baik spesimen RAW maupun spesimen TREAT. Di bawah ini disajikan gambar 4.16 yang merupakan identifikasi  kondisi  permukaan  spesimen  RAW, spesimen TREAT 100, spesimen TREAT 130 dan spesimen  TREAT  160  menggunakan software ImageJ
Gambar  4 . Hasil Pengolahan dengan ImageJ
Setelah menentukan parameter dalam penelitian, dapat diamati pada gambar 4.16 bahwa pada foto “A” dimana foto A merupakan spesimen RAW  didominasi  dengan  spektrum  warna  merah merata  dengan  sedikit  bintik-bintik  kuning. Berdasarkan  skala  spektrum,  spektrum  tertinggi yang  dihasilkan  berada  pada  rentang  220  hingga 240.  Foto  “B”  merupakan  hasil  dari  spesimen TREAT 100 yang didominasi dengan warna merah dan merata ke seluruh permukaan. Hal ini mungkin saja  dikarenakan  pemanasan  yang  merata.  Maka spektrum yang dihasilkan berada pada rentang 220- 240.
Foto  “C”  merupakan  hasil  dari  spesimen TREAT 130 yang  didominasi dengan warna merah dengan  paduan  sedikit  jingga.  Selain  itu,  pada daerah  tertentu  juga  didominasi  dengan  warna jingga.  Perubahan  dominasi  spektrum  warna tersebut  terjadi  karena  besarnya  masukan  panas yang bergantung pada jarak torch pemanas dengan nozzle pendingin  sehingga  menimbulkan  dampak pada luasan yang terpengaruh oleh panas. Foto “D” merupakan  hasil  dari  spesimen  TREAT  160  yang sebagian  didominasi  dengan  warna  merah,  dan sebagian lainnya didominasi dengan warna jingga.
Perubahan  dominasi  ini  juga  disebabkan  oleh besarnya  masukan  panas  yang  diakibatkan  oleh jarak torch pemanas  dengan nozzle pendingin sehingga berpengaruh pada luasan yang terpengaruh oleh panas.

## IV. Kesimpulan
Hasil  pengukuran  nilai  kekerasan  rata-rata pada  spesimen  RAW  100  sebesar  287,7312  BHN lalu  setelah  dilakukan  proses surface  treatment dengan  variasi  TREAT  100  sehingga  nilai kekerasannya  meningkat  sebesar  6,9892  BHN sehingga  menjadi  294,7204  BHN.  Lalu  pada spesimen  RAW  130  nilai  kekerasannya  sebesar 295,8602  BHN  dan  setelah  dilakukan  proses surface treatment dengan variasi TREAT 130 nilai kekerasannya  meningkat  sebesar  8,2581  BHN sehingga  nilai  kekerasannya  menjadi  304,1183 BHN.  Terakhir  pada  spesimen  RAW  160,  nilai kekerasan rata-ratanya sebesar 283,9462 BHN lalu dengan dilakukan surface treatment dengan variasi TREAT 160, nilai kekerasannya meningkat sebesar 8,9355 BHN sehingga nilai kekerasannya menjadi 292,8817  BHN.  Spesimen  RAW  merupakan spesimen tanpa perlakuan, sehingga nilai kekerasan rata-ratanya  lebih  rendah  daripada  spesimen TREAT. Kemudian dari masing-masing perlakuan mengalami peningkatan. Peningkatan nilai kekerasan  terbesar  dialami  oleh  variasi  TREAT 160 dibandingkan dengan variasi TREAT 130 dan TREAT 100.
Perlakuan automatic  surface  treatment dapat menambah umur jalan rel. Pada raw material umur rel  tersebut  mencapai    10.945  hari.  Lalu  setelah mengalami  proses automatic  surface  treatment , umur jalan rel mengalami peningkatan. Penambahan  terbesar  dialami  oleh  perlakuan TREAT 160 menambah umur rel sebesar 618 hari. Sedangkan pada TREAT 130 mengalami penambahan  umur  rel  sebesar  578  hari.  Lalu peningkatan  terendah  dialami  oleh  TREAT  100 dengan penambahan umur rel sebesar 265 hari.
Perlakuan surface treatment yang diberikan ke spesimen  penelitian  ini  menimbulkan  perubahan tekstur  apabila  diamati  menggunakan  foto  makro. Terlihat  pada  saat  pemrosesan  menggunakan software ImageJ,  pada  spesimen  RAW  memiliki permukaan  yang  kasar,  tetapi  dengan  dilakukan automatic  surface  treatment permukaan  tersebut terlihat lebih halus.

## Referensi
Adi,  W.  T.  (2019).  Kajian  Umur  Jalan  Rel Berdasarkan  Keausan  dengan  Metode  dari AREA  dan  Perjana. Jurnal  Perkeretaapian
Indonesia,
3 (2).
https://doi.org/10.37367/jpi.v3i2.84
Ambiyar,  &  Putra,  Z.  A.  (2007). Pengaruh Temperatur  ICA  dan  Temper  Terhadap  Baja
Karbon Sedang . Laporan Penelitian. Universitas Negeri Padang.
Apriyanto,  M.  (2011). Pengaruh  Jarak  Torch Pemanas Dengan Nozzle Pendingin Terhadap Kekerasan  Permukaan  Baja  Karbon  Medium Pada Proses Flame Hardening.
Clark  D.  S.  Varney  W.  R.  (1962). Physical Metallurgy For Engineering. D. Van Nostrand Company, INC.
Collins,  Tony  J.,  “ImageJ  for  Microscopy.”
BioTechnique , Vol. 43 (July, 2007): S25-S30. https://doi.org/10.2144/000112517
Dieter  G.  E.  (1996). Metalurgi  Mekanik. Ahli Bahasa: Sriati Djaprie. Eelangga. Jakarta.
Dwiwandono,  R.,  Firmansyah,  L.,  Herbirowo,  S.,
Hasbi,  Y.,  &  Citrawati,  F.  (2017).  Metalurgi Analisa  Strukturmikro  Dan  Pengaruhnya Terhadap  Sifat  Mekanis  Batangan  Rel  Tipe R54. Metalurgi , 2 , 67–76.
Erich  Folkhard.  (1984). Welding  Metalurgy  Of Stainless Stee. Spring-Verlig Wien. New York.
Febriansyah,  A.  (2017).  Tinjauan  Atas  Proses Penyusunan  Laporan  Keuangan  Pada  Young Enterpreneur  Academy  Indonesia  Bandung.
Jurnal Riset Akuntansi , 8 (2). https://doi.org/10.34010/jra.v8i2.525
Fretz. Buergler. (1978). Teknik Bengkel Volume 5 .
Institut Teknologi Bandung. Indonesia
Hari  Boedi,  Willy  Artha  Wirawan,  Fadli  Rozaq, Dadang Sanjaya Atmaja. (2020). The Effect Of Quenching  Media  On  Surface  Treatment Process  On  The  Rel  UIC  R42  (Union Internasionale  Des  Chemins  De  Fer-42) Endurance . International Journal of
Advanced  Science  and  Technology , 29 (6s),
1329 – 1336
JFE Steel Corporation. Rail Profiles. Diakses pada
15  Februari  2021,  dari  https://www.jfe-
steel.co.jp/en/products/shapes/catalog/d1e- 001.pdf
Kementerian  Perhubungan.  (2012).  Persyaratan
Teknis Jalur Kereta Api. PM. 60 Tahun 2012 , 1–57.
Lee, M. K., Kim, G. H., Kim, K. H., & Kim, W. W.
(2006). Effects of the surface temperature and cooling rate on the residual stresses in a flame hardening  of  12Cr  steel .  Journal  of  Materials Processing Technology, 176(1–3), 140–145.
Mahendra, T. S. S. I. (2020). Pembuatan Prototype Surface  Treatment  Untuk  Meningkatkan Ketahanan Permukaan Rel Kereta Api . [Tugas
Akhir]
Martin F. Ilja K. Michael K. Roland G. Wolfam V.
(2017). Reduction  of  Burr  Formation  for Conventional Shear Cutting Of Boron-Alloyed Sheets  Though  Focused  Heat  Treatment. Thecnische  Universitat  Miinchen.  Intitute  of Metal Forming and Casting. Germany.
Muh  Nurkhozin.  (2006). Pengaruh  Mnual  Flame Hardening  Pada  Baja  Tempa. Tugas  Akhir Jurusan Teknik Mesin. Surakarta : Universitas Sebelas Maret.
Nippon  Steel  &  Sumitomo  Metal.  (2014). Rails . Tokyo:  Nippon  Steel  &  Sumitomo  Metal Corporation.
Nugroho,  A.  S.,  Haryadi,  G.  D.,  Hardjuno,  A.  T.,
Jurusan, M., Mesin, T., Teknik, F., Diponegoro,  U.,  Jurusan,  D.,  Mesin,  T., Teknik,  F.,  &  Diponegoro,  U.  (2014). Pengaruh Proses Normalizing Terhadap Nilai Kekerasan . 2(3), 249–257.
Nugroho, D. S. (2009). Pengaruh Kecepatan Torch
Dan  Jenis  Nyala  Api  Terhadap  Kekerasan Permukaan  Baja  Karbon  Pada  Proses Automatic Flame Surface Hardening. [Skripsi] .
Prihastono,  E.,  &  Prakoso,  B.  (2017)  Perawatan
Preventif  untuk  mempertahankan  utilitas performace pada  mesin cooling  tower di  CV.
Arhu Tapselindo Bandung. Dinamika Teknik,
X, 17-27.
Rezki,  F.  (2015). Pengaruh  Carburizing  Pada Sproket  Terhadap  Kekerasan  Material  dan
Ketahanan  Aus. Jurusan  Teknik  Mesin Universitas Lambung Mangkurat. Banjarmasin.
Sari,  H.  S.  (2018).  Material  Teknik.  Yogyakarta:
Deepublish. Schonmetz A. In. Gruber Karl . ( 1985) .
Pengetahuan Bahan dalam Pengerjaan Logam .  Alih  Bahasa:  Harjapamekas  Eddy  D. Diplom Ing. Angkasa. Bandung.
Surawan,  T.,  &  Mulyadi,  D.  (2019).  Pengaruh Waktu  pembebanan  dan  kecepatan  terhadap keausan paduan tembaga (Cu) dan karbon (C). Jurnal Teknologi, 6, 71-84.
Tan L. H. (2019). Gas Welding. Akademi  Teknik Mesin Industri (ATMI). Surakarta.
UU NO 23 Tentang Perkeretaapian. (2007). UU No.
23  Tahun  2007  tentang  Perkeretaapian.  In Lembaran Negara RI Tahun (Issue 23).
Manurung, V. A., Wibowo, Y. T. J., & Baskoro, S.
Y.  (2020). Panduan  Metalografi .  Jakarta, Indonesia:  LP2M  Politeknik  Manufaktur Astra.
Wanaradi, A. (2020). Desain Dan Rancang Bangun Prototype Surface Treatment Untuk
Meningkatkan  Ketahanan  Permukaan  Rel Kereta Api . Tugas Akhir. Madiun: Politeknik Perkeretaapian Indonesia.
Wirawan,  W.  A.,  Wahjono,  H.  B.,  &  Rozaq,  F.
(2020). Desain Prototype Teknologi Automatic Surface Treatmen Untuk Meningkatkan  Ketahanan  Jalan  Rel  Kereta Api. Jurnal Perkeretaapian Indonesia (Indonesian Railway Journal. https://doi.org/10.37367/jpi.v4i1.98
W.A. Wirawan, A. Aghastya, A. L. Lailya. (2019). Modeling  Of  Atmega  2560  Microcontroller- Based  Train  Passenger  Counter.  Jurnal Perkeretaapian Indonesia. Vol. 3, No. 1, 2019. Hal 55-61.
W.A.  Wirawan,  Tumiran  Anang  Cundoko,  Hari Boedi  Wahjono,  Fadli  Rozaq.  Rancang
Bangun Teknologi Automatic Surface Treatmen  Untuk  Meningkatkan  Ketahanan Jalan  Rel  Kereta  Api.  Jurnal  Perkeretaapian Indonesia (Indonesian Railway Journal), Vol.
5, No. 1, 2021. Hal. 1-9. DOI:
https://doi.org/10.37367/jpi.v5i1.129