PEMBUATAN SAMPEL DAMI (TIRUAN) BERPEDOMAN PADA SAMPEL STANDART BERSERTIFIKAT UNTUK PENGUJIAN SPEKTROMETER Lutiyatmi Jurusan Teknik Pengecoran Logam Politeknik Manufaktur Ceper Klaten E-mail : yatmiluti@yahoo.co.id ABSTRAK Spectroscopic Certificate Reference Material (SCRM) dan Certificate Reference Material (CRM) adalah sampel standart bersertifikat yang digunakan dalam pengujian komposisi kimia pada alat uji Spektrometer. Sampel standart ini pengadaannya sulit, harganya mahal dan penggunaannya harus seminimal mungkin. Sampel Dami adalah sampel tiruan yang sengaja dibuat sebagai sampel pendukung maupun sampel pengganti dari sampel standart bersertifikat (CRM/SCRM). Jenis bahan dari besi tuang kelabu (Cast Iron). Pembuatan sampel dami menggunakan proses pengecoran logam dengan beberapa proses, proses pembuatan, pembentukan, penyeleksian, tahapan antara pengimplementasian , pengecekan dan perawatan. lain : perencanaan Sampel Dami yang dihasilkan diberi kode B1, B4 dan B6 pengujiannya berpedoman pada sampel standart bersertifikat CRM CKD 238. Sampel ini dapat digunakan sebagai sampel pendamping dari sampel bersertifikat, terutama pada 3 unsur pokok yaitu Carbon (C), Silikon (Si) dan Mangan (Mn). Nilai standart CRM CKD 238 adalah C : 3,24-3,37%; Si : 1,53-1,54%; Mn : 0,480-0,481%. Hasil uji untuk sampel dami B1, B4 dan B6 adalah unsur C : 3,42-3,47%; 3,59-3,66%; 3,39-3,46%; unsur Si : 1,89-1,92%; 1,63-1,67%; 1,84-1,89% dan unsur Mn : 0.387-0,393% ;0,397-0,405%; 0,401-0,406%. Kata kunci : Spektrometer, Sampel Dami, Cast Iron A. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi semakin maju salah satunya di sektor industri logam, dimana kualitas pengecoran produk sangat diutamakan. Pengujian atau pengecekan sangat diperlukan untuk menjaga kualitas produk dan bahan yang digunakan terutama dalam proses pengecoran logam. Politeknik Manufaktur Ceper adalah lembaga pendidikan yang juga melayani jasa pengujian (laboratorium) dan memiliki alat-alat pengujian logam, salah satunya Spektrometer. yang dihasilkan alat Spektrometer merupakan pengujian komposisi kimia (mengetahui unsur-unsur yang terkandung dalam suatu bahan/material) yang dapat digunakan untuk analisa sehingga dapat diketahui kwalitas produk yang diuji. Kepresisian dan keakurasian hasil uji spektrometer sangat diperlukan, apalagi dilihat dari fungsinya yang sangat penting, maka harus dilakukan standarisasi maupun tersebut. kalibrasi pada spektrometer Standarisasi harus dilakukan untuk meyakinkan nilai uji yang dihasilkan oleh spektrometer, untuk itu standart bersertifikat yang digunakan sebagai sampel standarisasi dan sampel acuan dalam pelaksanaan pengujiannya. dan kalibrasi diperlukan sampel yang digunakan Spectroscopic Certificate Reference Material (SCRM). SCRM ini nilai-nilai ujinya sangat presisi dan diakui secara umum, tetapi sulit didapat karena belum tersedia di dalam negeri dan harus dibeli dari luar negeri sehingga harganya mahal. Pembuatan sampel sampel standart SCRM yang dinamakan Sampel Dami adalah salah satu sampel yang akan Sampel bersertifikat adalah tiruan berdasarkan 37
dilakukan proses pembuatannya dalam kegiatan penelitian ini. Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan Sampel Dami yang dapat digunakan sebagai sampel pendamping atau sampel pengganti untuk sampel bersertifikat pada alat uji spectrometer. Manfaat dari pembuatan sampel dami antara lain : - Penghematan penggunaan bersertifikat (CRM/SCRM) - Penghematan biaya proses uji - Menjaga keakurasian dan kepresisian sampel hasil uji spektrometer B. TINJAUAN PUSTAKA Mutu dan kualitas suatu produk tidak dapat diabaikan apalagi pada era industrialisasi perkembangan dan teknologi yang semakin maju seperti industriaawan di sekarang bidang pengecoran logam (Foundry) dan pembuatan baja (Steel making) mampu membuat produk dengan komposisi yang tepat sesuai standart yang dikehendaki. ini. Para Optical Emission Spectrometer (OES) adalah suatu nama alat uji yang digunakan untuk menganalisa unsur-unsur logam dan campurannya dengan akurat, cepat dan uji mudah spektrometer ini di industri pengecoran tinggi logam memiliki untuk karena mengembangkan produknya dari satu komposisi ke komposisi lain maupun membuat paduan logam yang bervariasi dengan tepat. sebagai alat dioperasikan. Alat fleksibilatas digunakan dapat Alat uji spektrometer mendeteksi komposisi atau kadar unsur-unsur yang terkandung dalam suatu logam, hasil dapat panjang diketahui melalui gelombang dan intensitas sinar yang terpancar. Sinar yang terpancar memiliki panjang gelombang sesuai tertentu atom unsurnya dan dengan jenis intensitas sinar yang terpancar sebanding dengan kadar konsentrasi unsurnya (BBLM Bandung, 1997) spektrometer diperlukan persiapan sampel yang akan diuji untuk mendapatkan hasil analisa dengan komposisi yang tepat. Persiapan yang kurang baik tentunya akan berakibat pada sampel yang akan diuji. Persiapan sampel tersebut adalah : 1. logam cair yang diambil untuk sampel uji bebas dari slag atau okisida dan dituang ke dalam cetakan logam. Proses pengujian 2. permukaan sampel uji harus rata - Baja memakai belt sander - Cast Iron memakai grinder - Non ferous memakai mesin bubut 3. sampel uji memiliki homogenitas yang cukup baik 4. memiliki area yang cukup untuk di- spark (dianalisa) lebih dari satu kali pada titik yang berbeda. dalam analisa komposisi logam menggunakan spektrometer, pengecoran khususnya logam, antara lain : (Zaenal H. George, 1997) 1. waktu analisa cepat Beberapa keuntungan Waktu analisa berlangsung sekitar 1 menit, kecepatan ini dapat mem-bantu dalam proses alloying logam cair sebelum dituang ke ladle atau cetakan sehingga lebih menghemat panas dan waktu. 2. produk coran berkwalitas tinggi Spektrometer memiliki keakurasian yang analisanya, sebelum dituang logam cair diuji dengan spektro apakah sudah masuk standart dikehendaki. akan mengontrol Spektrometer ini sehingga ketepatan komposisi didapatkan yang coran berkwalitas tinggi. 2. produk coran berkwalitas tinggi Spektrometer memiliki keakurasian yang analisanya, sebelum dituang logam cair diuji dengan spektro apakah sudah masuk standart dikehendaki. akan mengontrol Spektrometer ini sehingga ketepatan komposisi didapatkan yang coran berkwalitas tinggi. tinggi yang logam 3. bahan baku tambahan dapat dihemat, dengan adanya kontrol yang baik maka proses alloying dapat dipantau 38
dengan cepat dan pemakaian bahan baku lebih efesien. tepat sehingga 4. spektrometer menguji bermacam-macam logam. Macam dan jenis logam yang dapat diuji tergantung basic atau kebutuhan Basic pemakai range spektrometer mempunyai analisa standarisasi dan kalibrasi yang baku untuk mendapatkan keakurasian hasil ujinya. dapat jenis spektrometer. Beberapa keuntungan penggunaan spektrometer tersebut, harus diperhatikan spektrometer harus dilengkapi dengan standart uji pendukungnya. sampel Spektrometer harus memiliki suatu standart baku yang menunjukkan bahwa alat ini kondisinya baik dan layak untuk dilakukan proses pengujian sampel. Alat uji spektrometer harus mempunyai sampel standart bersertifikat yang dapat digunakan dalam pengecekan kondisinya. tersebut adalah Sampel bersertifikat Reference Spectroscopic Sampel (SCRM/CRM). Material CRM/SCRM ini adalah sampel standart bersertifikat yang berfungsi sebagai pedoman atau acuan dalam pengujian spektrometer dalam penentuan hasil-hasil uji yang didapatkannya. Dilihat dari fungsinya dalam keakurasian hasil uji dalam pengujian komposisi kimia maka secara otomatis penggunaannya sangat rutin dan tidak dapat diabaikan. Certified sebagai penentu Proses pembuatan sampel Dami (sampel sampel CRM/SCRM ini memerlukan penelitian untuk menghasilkan sampel yang akurat sebagai sampel acuan pendukung dan standart pendamping CRM/SCRM tersebut. Analisa yang dilakukan untuk memastikan bahwa alat uji dalam kondisi baik dengan cara membandingkan hasil pengujian sampel standart bersertifikat dengan hasil pengujian sampel tersebut, jika hasil uji masih sesuai dan masuk tiruan) untuk dari sampel data-data range pada sertifikat sampel maka alat uji dalam kondisi baik. C. METODOLOGI PENELITIAN Bahan Bahan utama yang digunakan dalam pembuatan sampel dami ini adalah bahan jenis besi tuang kelabu (BTK). Spesifikasi besi tuang terlihat pada unsur utama yang terkandung di dalamnya, yaitu unsur C (Carbon), Si (Silikon), Mangan (Mn), Pospor (P) dan Sulfur (S). Alur Proses Penelitian Pada proses pembuatan sampel dami ini terdiri dari langkah-langkah sebagai berikut: Gambar 1. Diagram alir proses pembuatan sampel dami Prosedur Pelaksanaan Penelitian dami menggunakan proses penelitian dari : perencanaan proses, penentuan proses, dami, proses penentuan sampel dami, penentuan sampel dami, implementasi, pengecekan dan perawatan sampel dami. Pembuatan sampel pembuatan sampel 39
Kegiatan pembuatan sampel dami yang dilakukan dalam 1. Perencanaan Proses Pembuatan ini memerlukan perencanaan proses untuk mendapatkan hasil yang diharapkan, antara lain : Menentukan tempat kegiatan sampel dami direncanakan Tempat dilakukan di industri pengecoran logam Koperasi Batur Jaya, PT. Bahama Lasakka dan Politeknik Manufaktur dengan pertimbangan bahwa : - pimpinan memberi Ceper, dukungan pembuatan sampel dami spesifikasi sampel dami yang akan dibuat jenis cor dari bahan besi tuang kelabu (BTK) industri berlokasi di daerah sentra industri logam pengecoran khususnya pengecoran logam besi tuang kelabu Menentukan peralatan pemilihan peralatan Perencanaan untuk pembuatan sampel dami adalah tungku pengecoran logam yang baik dan dalam penggunaannya, maka direncanakan dengan tungku induksi dapat diatur Menentukan pegujian pendukung yang direncanakan Pengujian diharapkan dapat mendukung proses untuk mendapatkan yang diharapkan, antara lain : - Pengujian CE Meter - Pengujian Pirometer - Pengujian Spektrometer Menentukan data pendukung hasil Perencanaan proses pembuatan sampel dami data-data pendukung yang harus dipersiapkan sebelum dan sesudah melaksanakan proses yang dilakukan. Peneliti data pendukung cukup lama, sekitar 3 sebagai bahan lalu tahun yang pertimbangan untuk dapat menentukan sampel dami yang dibuat. ini memerlukan mengumpulkan 2. Pelaksanaan Pembuatan Sampel Dami Tempat pembuatan sampel dami di daerah Batur, Ceper, Klaten yaitu : - Politeknik Manufaktur Ceper - Koperasi Batur Jaya - PT. Bahamma Lassaka Tungku yang digunakan adalah tungku Induksi kapasitas 200 s/d 500 Kg dan juga sebgai tungku pendukungnya peleburan kupola Pengujian-pengujian yang dila- kukan adalah : - Pengujian CE Meter - Pengujian Pirometer - Pengujian Spektrometer 3. Proses Pembuatan Sampel Dami Penyiapan bahan dan seleksi bahan cor. Bahan-bahan yang digunakan peleburan dalam sampel dami antara lain : pig iron, scrap, return scrap, rongsokan dan beram Pengujian sampel hasil pengecoran - pengujian CE meter : untuk cairan mengetahui logam apakah komposisinya sudah sesuai peramuan yang direncanakan kondisi pengujian pirometer : untuk mengetahui temperatur cairan logam tungku dalam pengecoran. Pengujian spektrometer : untuk mengetahui komposisi unsur logam pada produk yang diuji, Analisa uji dan data pendukung Pengujian sampel-sampel standart SCRM/CRM Uji ulang sampel yang sudah diuji 40
Pengujian beberapa contoh sampel pembanding 4. Penentuan Sampel Dami Penggunaan sampel uji standart yaitu sampel SCRM dengan kode CKD 238 untuk besi cor beserta sertifikat ujinya sebagai pedoman dalam digunakan pembuatan sampel dami ini. Kegiatan yang dapat dilakukan antara lain : - Analisa lanjut sampel dami dengan sampel standart Pengujian sampel dami yang telah dibuat dengan alat uji spektrometer dengan memperhatikan hasil-hasil uji sebelumnya, baik pada pengujian dengan menggunakan spektrometer maupun CE Meter Data uji yang dihasilkan dianalisa - Pendataan sampel dengan menentukan dan member kode sampel sampel berdasarkan analisa data sampel dami yang sudah dibuat dan diuji dami dan Pemilihan seleksi 5. Implementasi Pembuatan sampel tiruan standart (sampel dami) ini dapat membantu dalam proses pengujian pada alat uji alat uji Spectrometer. Sampel dapat rutin dan secara digunakan dengan langsung pada saat melakukan pengujian spectrometer. dami Sampel dami berfungsi sebagai sampel pengganti sampel standart CRM/SCRM maupun sebagai sampel pendamping dalam proses pengujian . dihasilkan Sampel keakurasian kepresisiannya memenuhi spesifikasi yang dibutuhkan untuk alat uji spectrometer, walaupun harus pengujian perbandingan dengan sampel standart CRM. dami yang dan sering dilakukan 6. Pengecekan dan Perawatan Sampel Dami Sampel dami sangat dibutuhkan dalam pengujian tanpa adanya benda standart yang baku (CRM) spektometer, maupun sampel tiruan pendampingnya maka menentukan untuk keakurasian dari alat uji Spektrometer ini. sulit Beberapa fungsi sampel standart bersertifikat (CRM) adalah : - pengecekan kepresisian nilai uji sampel dami yang dihasilkan dari spektrometer pengecekan hasil uji setelah dilakukan standarisasi (kondisi alat stabil/tidak) kondisi mengetahui spektrometer dalam pelaksanaan pengujian sebagai acuan dalam melakukan tindak lanjut pengujian Penggunaan memperhatikan hal-hal, antara lain : - harga sampel CRM sangat mahal, jadi sampel CRM harus penggunaannya harus hati-hati jumlah terbatas, sampel CRM sehingga penggunaannya seminimal mungkin karena cepat habis sampel CRM dilakukan perawatan karena akan mempengaruhi nilai uji yang akan dihasilkan harus spesifikasinya sampel CRM khusus, jadi hati-hati dalam penggunaannya. Pembuktian-pembuktian hasil uji yang didapat dari sampel tiruan CRM ini, antara lain : - Cros cek hasil uji sampel dami dengan menggunakan alat uji spektrometer yang lain yang sesuai Cros cek hasil uji sampel dami dengan uji ulang sampel standart CRM secara periodik - Standarisasi spektrometer uji dan percobaan ulang antara sampel dami dengan sampel standart bersertifikat (CRM) Sampel dami siap digunakan D. HASIL DAN PEMBAHASAN standart bersertifikat (CRM) mutlak diperlukan dalam alat uji spektrometer untuk itu Keberadaan sampel 41
sampel dami adalah salah satu inovasi sebagai sampel tiruan dan pendamping dalam pengujian spektrometer. Proses dan hasil pembuatan sampel dami dapat dilihat pada Gambar dibawah ini : Gambar 2. Sampel Bersertifikat (SCRM) Gambar 2 menunjukkan sampel standart beserta hasil uji bersertifikatnya, yang digunakan sebagai pedoman dalam penentuan sampel dami yang digunakan. Pada penelitian ini digunakan sampel SCRM CKD 238 dengan kandungan persentase 3 unsur utamanya adalah : - C : 3,24 - 3,37 % - Si : 1,53 - 1,54 % - Mn : 0,480 - 0,481 % Hasil Uji Pendukung Gambar 3. Contoh hasil uji CE Meter & Pyrometer Gambar 3. Pengujian CE Meter memberikan pengujian pendukung dalam pembuatan sampel dami pada saat proses peleburan, hasil data hasil menunjukkan nilai unsur C, Si, CEL dan suhu pada cairan logam. Pengujian ini memberikan hasil yang dapat digunakan untuk analisa peramuan logam, sehingga kita dapat mengatur cairan logam yang dibuat sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan pada saat peleburan. Setelah selesai dapat dilakukan analisa lanjut ke penentuan sampel dami setelah dilakukan uji spectrometer, dapat dilihat pada gambar 4. Proses dan analisa uji spectrometer. Gambar 4. Analisa lanjut pada Spektrometer Penentuan Nilai Sampel CRM CKD 238 dami bermula pada sampel standart CRM CKD 238 diuji terlebih dahulu min 20 kali dengan uji dibandingkan dengan sertifikat sampel standart tersebut, diambil nilai terendah dan tertinggi dari data pengujian yang dilakukan, jika hasil masuk range (selisih perbedaan setiap pengujiannya. Selanjutnya dibuat grafik hubungan antara nilai uji sampel standart dengan sertifikat ujinya. Menentukan sampel spectrometer. Hasil <5%) pada Data disimpulkan dan digunakan dalam sebagai menentukan sampel dami yang akan diseleksi. Hasil grafik ditunjukkan pada gambar 5. pedoman lanjut 42
Grafik Gabungan Nilai Standar dan hasil Pengujian Sampel CRM % 4 a l i 3.5 N 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 C Si Mn P Si Cr Mo Ni Al B Co Cu Mg Nb Series1 3.36 1.55 0.48 0.052 0.006 0.018 0.115 1.11 0.01 0.007 0.005 0.92 0.046 0.012 Series2 3.24 1.53 0.48 0.037 0.006 0.016 0.11 1.11 0.008 0.006 0.008 0.925 0.022 0.009 Series3 3.37 1.54 0.481 0.041 0.007 0.019 0.113 1.12 0.008 0.007 0.009 0.925 0.024 0.009 Jenis Unsur Gambar 5. Grafik hasil uji sampel CRM CKD 238 dengan sertifikat ujinya Penentuan Nilai Sampel Dami Hasil uji sampel CRM CKD 238 setelah dilakukan uji dan hasilnya memenuhi range standart dengan nilai sertifikatnya, maka contoh sampel dami yang sudah diseleksi yaitu sampel kode B1, B4 dan B6 juga dilakukan pengujian pada spectrometer. Pengujian untuk setiap sampel dami dilakukan min 20 kali dan dibuat analisa hasil akhirnya. Analisa hasil uji setiap sampel dami diambil range tertinggi dan terendah dari data ujinya, kemudian dibuat suatu grafik dan hasil uji digunakan sebagai hasil akhir dari sampel dami. Nilai uji hasil akhir sampel dami digunakan sebagai acuan dalam pengecekan penggunaan alat uji spectrometer disamping sampel standart SCRM. Hasil dami uji ditampilkan pada grafik dibawah ini (Gambar 6, 7 dan 8). sampel Grafik Nilai Uji Sampel Daim CKD 238-B1 ) ji (% i U ila N 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 C Si Mn P Si Cr Mo Ni Al B Co Cu Mg Nb Series1 3.42 1.89 0.39 0.24 0.05 0.09 0 0.06 0.01 0 0.01 0.21 0.02 0.01 Series2 3.47 1.92 0.39 0.24 0.05 0.1 0.01 0.06 0.01 0 0.01 0.21 0.02 0.01 Jenis Unsur Gambar 6. Grafik analisa sampel dami B1 Grafik Nilai Uji Sampel Daim CKD 238-B4 ) j (% i U ila N 4 3.5 3 Series 1 : Nilai Sampel Dami CRM Terendah Series 2 : Nilai Sampel Dami CRM Tertinggi 2.5 2 1.5 1 0.5 0 C Si Mn P Si Cr Mo Ni Al B Co Cu Mg Nb Series1 3.59 1.63 0.0010.0070.265 0 0.008 Series2 3.66 1.67 0.0010.0070.269 0 0.008 Jenis Unsur Gambar 7. Grafik analisa sampel dami B4 Grafik Nilai Uji Sampel Daim CKD 238-B6 ) ji (% i U ila N 4 3.5 3 2.5 Series 1 : Nilai Sampel Dami CRM Terendah Series 2 : Nilai Sampel Dami CRM Tertinggi 2 1.5 1 0.5 0 C Si Mn P Si Cr Mo Ni Al B Co Cu Mg Nb Series1 3.39 1.84 0.4010.1340.0430.092 0 0.0650.0048E-040.0080.339 0 0.008 Series2 3.46 1.89 0.4060.1440.048 0.1 0.0010.0660.0049E-040.0080.341 0 0.008 Jenis Unsur Gambar 8. Grafik analisa Sampel Dami Gambar 9. Sampel Dami dan sampel Uji Hasil Akhir Sampel Dami Data-data hasil pengujian dalam pembuatan sampel dami ini dituangkan dalam suatu standar acuan dan dibuat suatu nilai uji berbentuk tabel acuan nilai uji sampel pendamping SCRM. Tabel 43
berisikan nilai Sertifikat SCRM CKD 238 sebagai sampel standart utama, hasil ulang analisa uji akhir dari sampel SCRM CKD 238, hasil akhir analisa uji sampel dami yang diberi kode B1, B4 dan B6 sebagai sampel pendamping sampel standart bersertifikat. Tabel akhir analisa hasil sampel dami tersebut dapat dilihat pada gambar 10, untuk Gambar 9 menunjukkan sampel dami yang dibuat dan sampel uji pendukung yang lain. pedoman lanjut Tabel 1. Nilai Standart sampel Dami Gambar 10. Grafik Hasil Uji Sampel Dami E. KESIMPULAN Penelitian disimpulkan bahwa : 1. Sampel dami (tiruan standart) dapat digunakan sebagai sampel acuan pendamping dari sampel uji standart pada bersertifikat Spektrometer dengan hasil yang baik, presisi, tidak mahal dan dapat dibuat lebih mudah. yang dilakukan dapat SCRM/CRM 2. Sampel dami yang dihasilkan diberi kode : B1, B4 dan B6, berpedoman pada standart CKD 238 dengan nilai range standart C : 3,24-3,37%; Si : 1,53-1,54%; Mn : 0,480-0,481%. 3. Hasil uji untuk sampel dami B1, B4 dan B6 untuk unsur C : 3,42-3,47; 3,59-3,66%; 3,39-3,46%; unsur Si : 1,89-1,92%; 1,63-1,67%; 1,84-1,89% dan unsur Mn : 0.387-0,393%; 0,397- 0,405%; 0,401-0,406%. DAFTAR PUSTAKA ASM Committe, 1990, Properties and Selection Irons, Stell and High ASM Performance Handbook Alloys, Bureau Of Analysed Samples LTD, Newby, Newham Middlesbrough, England, TS8 9EA Hall, Surdia, T., Saito, W. L., Shinroku, 1999, Pengetahuan Bahan Teknik, Pradya Paramita, Jakarta. Zaenal, H., George, B. E.,1997, Aplikasi Metalurgical Spectrometer, Balai Besar Industri Logam dan Mesin Bandung 44