## STUDI AWAL PENGARUH ALUR PROFIL SHELL TERHADAP CACAT
PENGECORAN RADIAL  SLIDING BEARING BABBITT - BAJA KARBON

## DENGAN METODE HORIZONTAL CENTRIFUGAL CASTING
Alaya Fadllu Hadi Mukhammad 1 ,  Bambang Setyoko 2

## ABSTRAK
Radial  Sliding  Bearing  (RSB) yang  diproduksi    menggunakan  proses centrifugal casting diharapkan menghasilkan produks yang lebih berkualitas dibandingkan gravity casting .  Gaya  sentrifugal  yang  dihasilkan  oleh  putaran  cetakan  akan  menyebabkan logam  cair  yang  dituang  terdorong  menjauhi  sumbu  putar  menuju  jari-jari  terjauh cetakan  dan  akan  mengisi  rongga  cetakan  lebih  sempurna  sehingga  produk  yang dihasilkan lebih sempurna. Kecepatan putaran merupakan salah satu parameter utama dalam centrifugal  casting .  Penelitian  ini  bertujuan  mengetahui  pengaruh  bentuk profil shell dengan    3  variasi  bentuk  yaitu  rata,  ulir  kanan,  dan  ekor  burung  terhadap cacat  pengecoran  yang  terjadi  khususnya  bagian  interface  antara  shell  dan  babbitt. Bahan  yang  digunakan  adalah  pipa steam (baja  karbon)  dan babbitt  (Tin). Pengujian cacat  pengecoran  dilakukan  dengan  menggunakan  metode  Non  Destructive Testing(NDT) Ultrasonic, pengujian foto makro dan mikro. Hasil pengujian ultrasonic menunjukkan  bahwa  RSB  memenuhi  kualifikasi  standar  DOD-STD-2183.  Cacat pengecoran  malah  pada  bagian interface banyak  ditemukan  dalam  bentuk  bulat sedangkan pada bagian tengah berbentuk memanjang.
Kata Kunci :  RSB, Centrifugal Casting , Cacat

## PENDAHULUAN
Radial sliding bearing (Gambar 1) adalah komponen utama rotating machinery yang berfungsi sebagai bantalan shaft dalam menahan gaya radial . Pada dasarnya RSB terdiri dari dua komponen utama yaitu shell(substrate) dan babbitt (Mukhammad, 2016). Shell biasanya terbuat  dari  besi  cor,  baja  karbon,  dan  paduan  tembaga,  sedangkan Babbitt (Tabel  1)  adalah sebuah  paduan  Timah  (Sn),  lead,  Tembaga  (Cu)  dan  antimony  (Sb)  yang  biasa  digunakan sebagai  lapisan  lunak. Babbitt dan shell dapat  terikat  dengan  kuat  dengan  metode  kimiawi dan  mekanis.  Pada  dasarnya  terdapat  3  metode  standar  untuk  pembuatan  RSB  yaitu pengecoran static, arc spray dan centrifugal casting (Diof dan Jones, 2010).
Horizontal  centrifugal  casting adalah  salah  satu  metode  yang  efektifuntuk memproduksi hollow metal dengan sifat meknis yang baik, sedikit cacat, ukuran yang sesuai dan  relatif  murah  (Kalvand  dkk,  2015).  Pengecoran  sentrifugal  horizontal  digunakan  pada benda  kerja  yang  memiliki  ukuran  relative  panjang  yaitu  lebih  dari  100  mm.  Pengecoran
1 Program Studi Diploma Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang
2 Program Studi Diploma Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang
sentrifugal  horizontal  pada  umumnya  digunakan  dalam  pembuatan  pipa  tabung,  bushing, liner dan beberapa komponen yang berbentuk silinder ydengan bentuk  yang relative simple. (ASM  Handbook,  1998).  Pengecoran  sentrifugal  vertical  digunakan  pada  benda  kerja  yang memiliki panjang relative pendek yaitu maximal 100 mm. Aplikasi pengecoran vertical bisa lebih  luas  karena  dapat  membuat  benda  kerja  yang  relative  lebih  rumit  seperti  velg,  tromol kendaraan  bermotor  (Atmanto  dkk,  2014).  Gaya  sentrifugal  yang  dihasilkan  oleh  putaran cetakan akan menyebabkan logam cair yang dituang terdorong menjauhi sumbu putar menuju jari-jari  terjauh  cetakan  dan  akan  mengisi  rongga  cetakan  lebih  sempurna  sehingga  produk yang dihasilkan lebih sempurna (Jorstad, 1993)
Tabel 1. Komposisi kimia babbitt berbasis Tin Unsur Tin Antimony Lead Copper Others Standar ASTM B23 88-90 7-8 0,35 3-4 Ballance Keterangan : 1. Diameter luar 6.  Panjang lip 2. Panjang bearing 7.  Lebar lip 3. Tebal bearing 8.  Kedalaman lip 4. Overplate 9.  Bentuk lip 5. Lubang oli 10. Alur oli Gambar 1. Bentuk dasar RSB
Gambar 2. Skema horizontal centrifugal casting ( www.substech.com )
Ada  beberapa  faktor  yang  mempengaruhi  ikatan shell dan babbitt pada centrifugal casting diantaranya  adalah  kecepatan  putaran,  laju  pendingingan,  temperatur shell , temperatur babbit, laju penuangan babbitt , metode cleaningshell dan prosedure tinning (Diof dan  Jones,  2010).  Selain  itu  juga  ada  beberapa  cara  meningkatkan  bonding  secara  mekanik dengan membuat alur pada shell (Gambar ), akan tetapi proses itu akan mengakibatkan resiko cacat pengecoran. Oleh karena itu penelitian ini menitikfokuskan pada pengaruh bentuk alur terhadap kemungkinan cacat pengecoran.
Gambar 3. RSB yang diperkuat bonding shell dan babbitt dengan groove (Baranagan,  2015)

## METODE PENELITIAN

## Material Penelitian
Shell terbuat dari pipa baja steam dengan ukuran Diameter luar 60 mm dan diameter dalam    45  mm  dan  panjang  40  mm,  Pipa  baja steam kemudian  dibubut  diameter  luar  dan dalamnya  menjadi  59  mm  dan  50  mm.  Selanjutnya  permukaan  divariasikan  profil permukaannya menjadi 4 jenis  yaitu rata (a), alur ulir Mx1,5 kanan (b), alur ulir Mx1,5 kiri (c)  dan  ekor  burung  (d)  (Gambar  ).  Pipa  baja  steam  dan  babbitt  dengan  kode  PPN  III diperoleh dari pasar komersial.
(a) (b)                                            (c)
(d)
Gambar 4. (a) RSB rata (b) alur ulir Mx1,5 kanan (c) alur ulir Mx1,5 kiri, (d) alur ekor burung
Pengujian  Komposisi  kimia shell menggunakan  spektro  menghasilkan    prosentase komposisi kimia sebagai berikut :
Tabel 2. Komposisi Kimia Pipa Steam bahan Shell Unsur Fe Si C Mn Cr Cu Ni S Prosentase  99,06 0,21 0,23 0,40 0,12 0,11 0,01 0,01
Proses tinningshell dilakukan dengan cara memanaskan mencapai temperatur  200 o C dan  suspensi tinning diusapkan  menggunakan  kuas  pada  permukaan  dalam    sampai  merata. Proses centrifugal casting dilakukan dengan menggunakan mesin bubut, dan diputar dengan kecepatan  1000  rpm.  Pengaturan  putaran  menggunakan    inverter. Shell yang  telah  siap kemudian  dimasukkan  ke  dalam  cetakan. Babbitt dipanaskan  mencapai  temperatur  400 o C, dan  dituangkan  ke  cetakan  yang  berputar    melalui  corong  yang  telah  dipanaskan    sampai cairan babbitt tumpah keluar dari cetakan. Pendinginan dilakukan secara alami yaitu dengan udara  lingkungan.  Hasil  pengecoran  kemudian  dievaluasi  dengan  menggunakan  ultrasonik, foto makro dan mikro.
Pengujian kualitas bonding antara shell dan babbitt RSB mengacu standar DOD-STD- 2183  adalah  menggunakan  pengujian Non  Destructive  Testing berbasis Ultrasonic . Pengujian Ultrasonic merupakan  salah  satu  syarat  kelulusan  kelayakan  RSB  selain  chalmer dan chissel. Area RSB dalam pengujian ultrasonic dibagi menjadi 3 zone yaitu :
1. Zona A
Zona  A  terletak  di  bagian  tepi  BMB.  Jarak  batas  zona  Adari  tepi  diperoleh  dengan mengalikan panjang BMB dengan 0,1.  Kualitas bonding di zona A dikatakan baik jika :
a. Total unbonding area tidak melebihi 15%dari keseluruhan luasan zona A
b. Tidak ada individual unbonding dengan ukuran 12,5 mm
c. Jarak minimal antar individual bonding adalah 50 mm
2. Zona  B
Zona  B  merupakan  daerah-daerah  BMB  yang  terdapat  ketidakrataan  permkaan  seperti alur  untuk  pelumasan,  dan  lubang-lubang  pelumasanan.  Pada  zona  B  tidak  dilakukan pengujian NDT ultrasonic ,
3. Zona  C
Zona  C  merupakan  zona  yang  tidak  termasuk  zona  A  dan  zona  B.  terletak  dibagian tengah dan dibatasi zona A. Zona C merupakan zona terpenting pada BMB karena pada
zona ini BMB menerima beban penuh dari shaft turbin ang ditopang. .  Kualitas bonding di zona C dikatakan baik jika :
a. Total unbonding area tidak melebihi 15%dari keseluruhan luasan babbit
b. Tidak  ada individual  unbonding yang  memiliki  luasan  lebih  dari  3%  dari  seluruh luasan babbitt .
Gambar 5. Pembagian skema pengujian ultrasonic

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pengujian Ultrasonik
Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  semua  jenis  RSB  dengan  variasi  bentuk  profil shell  hasil pengecoran kecepatan putaran cetakan 1000 rpm tidak ditemukan cacat porositas melebihi ukuran 1 mm. Interface antara shell dan babbitt juga tidak ditemukan delaminasi.
Tabel 3. Hasil uji ultrasonik RSB rata (Test pieces 2)
Tabel 4. Hasil Pengujian ultrasonic RSB ulir Mx1,5kanan (Test piece 1) , RSB ulir Mx1,5 kiri (Test piece 2), RSB ekor burung (Test piece 3)

## Pengujian Makro Dan Mikro
Pengujian  cacat  dengan  menggunakan  foto  makro  dan  mikro  bertujuan  untuk mengetahui ukuran dan  detail  cacat  yang terjadi  akibat proses pengecoran sentrifugal.  Hasil pengujian  cacat  foto  makro  dan  mikro  menunjukkan  adanya  cacat  di  bagian  interface  shell dan  tengah.  Di  bagian  interface  didominasi  dengan  bentuk  bulat  sedangkan  bagian  tengah memanjang dengan ukuran yang relatif kecil.
Foto  makro  dan  mikro  pada  RSB  rata  dengan  dilakukan  di  dua  permukaan  yang berbeda.  Pada  permukaan  pertama  menunjukkan  Cacat  pengecoran  memanjang  di  bagian tengah  menunjukkan  dengan  panjang  rata-rata  0,8  mm,  sedangkan  cacat  bulatan  di  bagian interface memiliki diameter 0,8 mm. Pada permukaan lainnya hampir tidak ditemukan cacat baik pada bagian tengah ataupun interface . Ada celah memanjang di bagian interface dengan panjang 1,7 mm dan 1,3 mm.
Gambar 6. Cacat-cacat yang terlihat pada foto makro dan mikro RSB rata (Perbesaran 50 x)
Gambar 7. Cacat-cacat yang terlihat pada foto makro dan mikro RSB rata (Perbesaran 50 x)
RSB dengan profil ulir Mx1,5 kanan hanya ditemukan cacat di bagian interface shell dengan babbit dengan ukuran yang relatif kecil (0,1 mm), sedangkan pada RSB dengan profil ulir  Mx1,5  kiri  banyak  ditemukan  cacat  pengecoran  dengan  bentuk  dan    ukuran  bervariasi. Bentuk bulat memiliki diameter rata-rata berkisar 0,5 mm, sedangkan untuk yang memanjang didapatkan panjang mencapai 2,5 mm, dengan lebar 0,6 mm.
Gambar 8. Cacat-cacat yang terlihat pada foto makro dan mikro RSB profil ulir Mx1,5 kanan (Perbesaran 50 x)
200 µm 200 µm 200 µm 200 µm shell babbitt babbitt shell babbitt shell 200 µm 200 µm shell babbitt shell babbitt babbitt
Gambar 9. Cacat-cacat yang terlihat pada foto makro dan mikro RSB profil ulir Mx1,5 kiri (Perbesaran 50 x)
Gambar 10. Cacat-cacat yang terlihat pada foto makro dan mikro RSB profil ekor burung (Perbesaran 50 x)

## PEMBAHASAN
Hasil pengujian Ultrasonik menunjukkan bahwa RSB hasil pengecoran semua bentuk profil  permukaan    memenuhi  standar  DOD-STD-2183karena  tidak  ditemukan  delaminasi baik individu maupu kelompok melebihi ukuran 12,5 mm. Hasilpengujian makro dan mikro ditemukan  cacat  dengan  pola  memanjang  di  bagian  tengah  dan  bulat  pada  bagian
interface antara shell dan babbitt .  Cacat  bulat  pada interface ada  kemungkinan  disebabkan dipengaruhi pada proses tinning mengingat material tinning bentuk dasarnya butiran.

## KESIMPULAN
1. Bentuk  permukaan  rata,  ulir  Mx1,5  kanan,ulir  Mx1,5  kiri,  dan  ekor  burung  tidak menimbulkan  cacat-cacat  pengecoran.  Ukuran  cacat-cacat  pengecoran  yang  masih memenuhi standar teleransi standar DOD-STD-2183.
2. Bentuk  profil  dan  putaran  cetakan  tidak  memberikan  pengaruh  signifikan  pada  cacat hasil pengecoran.
3. Proses tinning sangat mempengaruhi kualitas hasil coran hal ini terlihat dari cacat-cacat pengecoran yang timbul didominasi di daerah interface shell dan babbitt.

## Ucapan Terima Kasih
Tim  penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada  Kementerian  Riset,  Teknologi  dan Pendidikan Tinggi atas pendanaan penelitian ini melalui skema Riset Dosen Pemula sumber dana PNBP TA 2016  Universitas Diponegoro Semarang.

## DAFTAR PUSTAKA
ASM Handbook. 1998. Casting Volume 15 . ASM International Handbook Commite.
Diouf,  P  dan  Jones.  A.(2010) Investigation  of  Bond  Strength  in  Centrifugal  Lining  of Babbiton Cast Iron . Metalurgical and Material Transactions A. Vol 41 March 2010 DOD-STD-2183(SH),  1961,  Department  of  the  Navy  Naval  Sea  Systems  Command, Washington, DC.
Jorstad.  J.L..  Rasmussen.  Wayne.  M..  1993. Aluminum  Casting  Technology .  U.S.A: American Foundrymen’s Society. Inc.
Kalvand,  H.  Aghamiry,  S.E.  Vahdat,  S.E.,  2015, Effect  of  Microstructure  Parameters  on Hardness  of  SnCu4Pb3  produced  by  Horizontal  centrifugal  casting .  4th, International Conference on Materials Processing and Characterization.
_____________________________
PENULIS:
1. ALAYA FADLLU HADI MUKHAMMAD
Dosen Program Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik UNDIP Jl. Prof H. Sudharto, SH, Tembalang, Semarang E-mail : alayad3tm@undip.ac.id
2. BAMBANG SETYOKO
Dosen Program Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik UNDIP
Jl. Prof H. Sudharto, SH, Tembalang, Semarang Email : bsetyoko@ymail.com