Isi
-
Upload
edo-destrada -
Category
Documents
-
view
29 -
download
2
description
Transcript of Isi
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kemajuan dalam bidang manufaktur dan infrastruktur menjadi salah satu indikator
kemajuan ekonomi suatu bangsa. Oleh karena itu keberadaan industri manufaktur memegang
peranan yang penting demi ketersediaan infrastruktur untuk meningkatkan perekonomian
bangsa.
PT. Bukaka Teknik Utama merupakan salah satu perusahan manufaktur kontruksi baja
terbesar di Indonesia. Untuk mendukung produksinya PT. Bukaka Teknik Utama memerlukan
beberapa tenaga ahli yang menguasai bidangnya, dan salah satu bidang yang dibutuhkan adalah
hal yang berhubungan dengan logam (Metalurgi).
Divisi Oil and Gas Equipment saat ini tengah merintis dan mengembangkan pembuatan
Gear Reducer. Dan ilmu Material sangat dibutuhkan dalam pengembangan Gear Reducer ini,
salah satunya adalah Material Selection, Casting, Heat Treatment, Korosi dan lain-lain. Dengan
pengetahuan dibidang material, diharapkan produk Gear Reducer yang dihasilkan mampu
memenuhi permintaan pasar dan sesuai dengan standar yang ada yaitu standar yang sudah
dibuat oleh AGMA (American Gear Manufactur Association)
1.2 Tujuan
Tujuan dari kerja praktek ini adalah untuk mengetahui proses proses yang dilakukan
untuk pembuatan komponen gear reducer (housing, gear dan pinion) terutama pada analisa
fungsi material sampai ke proses heat treatment.
1.3 Rumusan masalah
Masalah yang akan dibahas pada kerja praktek ini adalah :
1. Bagaimana kinerja dan perlakuan komponen housing pada Workshop OGE divisi
Gear Reducer?
2. Bagaimana proses pembuatan gear serta heat treatment yang dilakukan pada
Workshop OGE divisi Gear Reducer?
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 2
3. Bagaimana proses pembuatan pinion serta heat treatment yang dilakukan pada
Workshop OGE divisi Gear Reducer?
1.4 Metode
Metode yang dipakai untuk pengumpulan dan penyusunan data pada kerja praktek ini
adalah metode pengamatan langsung, wawancara dan telaah pustaka.
1.5 Waktu dan tempat
Tempat : PT. Bukaka Teknik Utama, Tbk
Jalan raya Naragong, km 19.5 Cileungsi- Cibinong, Jawa Barat.
Waktu : 4 Januari- 5 Februari 2016
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 3
BAB II
PROFIL PERUSAHAAN
2.1 Profil Umum PT Bukaka Teknik Utama
TONGGAK SEJARAH
PT Bukaka Teknik Utama Tbk, atau selanjutnya disebut 'Bukaka' atau 'Perseroan',
didirikan pada tanggal 25 Oktober 1978 berdasarkan Akta Notaris Haji Bebasa Daeng Lalo,
SH, No. 149 dan telah mendapat persetujuan dari Menteri Kehakiman RI melalui Surat
Keputusan No. Y.A.5/242/7 tanggal 21 Mei 1979.
Anggaran Dasar Perseroan telah mengalami beberapa kali perubahan dimana
perubahan terakhir di tahun 2011 adalah sehubungan dengan penurunan modal dasar, modal
ditempatkan dan disetor penuh serta nilai nominal saham. Modal Dasar yang sebelumnya
Rp2.000.000.000.000 diturunkan menjadi Rp1.352.000.000.000, terbagi atas 4.000.000.000
saham. Modal ditempatkan dan disetor diturunkan dari sebelumnya sebesar
Rp1.320.226.000.000 menjadi Rp892.472.776.000. Penurunan modal disetor dilakukan
melalui kuasi reorganisasi dengan cara menurunkan nilai nominal saham dari sebelumnya
Rp500 menjadi Rp338 per saham. Perubahan ini telah diaktakan dengan Akta No. 20 tanggal
15 Desember 2011 oleh Notaris H. Fedris S.H., dan telah mendapat persetujuan Menteri
Hukum dan Hak Asasi Manusia Republik Indonesia berdasarkan Surat Keputusan No. AHU-
08119.AH.01.02 tanggal 16 Februari 2012.
Membangun usaha dari sebuah perusahaan berskala kecil yang menangani bidang
usaha perbengkelan kendaraan bermotor, bisnis Perseroan terus berevolusi sehingga kini
memposisikannya sebagai salah satu perusahaan terkemuka di bidang Engineering,
Procurement and Construction.
Dengan dukungan sumber daya manusia yang ahli di bidangnya, Perseroan turut
berkontribusi terhadap percepatan pembangunan nasional melalui penyediaan produk dan
layanan yang berkualitas terhadap sektor-sektor strategis, seperti energi, transportasi dan
komunikasi. Perseroan juga didukung oleh entitas anak usahanya, PT Bukaka Mandiri
Sejahtera (BMS) yang bergerak di bidang pertambangan, pengolahan dan perdagangan nikel
serta PT Bukaka Energi (BE) yang bergerak di bidang pembangkit tenaga listrik.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 4
Komitmen Perseroan untuk mempersembahkan karya terbaiknya bagi bangsa melalui
kemitraan strategis dengan banyak perusahaan terkemuka, termasuk dari mancanegara,
membuahkan Sertifikasi ISO 9001 dan Sertifikasi dari American Petroleum Institute (API)
untuk kegiatan jasa terkait minyak dan gas bumi tahun 1995.
Hingga kini, pembenahan terus dilakukan untuk menciptakan organisasi yang efisien,
ekonomis serta berdaya saing tinggi agar mampu terus berinovasi dan meraih peluang-peluang
usaha yang menjanjikan di masa datang1978
Pendirian Bukaka.
1979
Memulai usaha perbengkelan kendaraan bermotor dengan produk pertama yang
dibangun adalah Mobil Pemadam Kebakaran.
1990 - 2000
Pencatatan saham perdana di Bursa Efek Indonesia.
Meraih Sertifikasi dari American Petroleum Institute untuk kegiatan jasa terkait minyak
dan gas bumi.
Meraih Sertifikasi ISO dan API.
Mulai memperkenalkan produk baru, yakni garbarata, steel bridges, steam power plant,
transmisi listrik, dan proyek migas.
2000 - 2010
Memperoleh Sertifikat Quality Assurance & OHSAS.
Membangun PLTA.
Perseroan efektif keluar dari bursa (delisting) mulai tanggal 9 Agustus 2006.
Mendirikan entitas anak usaha PT Bukaka Mandiri Sejahtera.
Perseroan berhasil mengkonversi hutangnya sebesar US$140 juta menjadi setoran
modal perusahaan.
Perseroan kemudian menempuh langkah Kuasi Reorganisasi untuk menciptakan
struktur permodalan dan posisi keuangan perusahaan yang lebih sehat dan akuntabel.
2012
Perubahan Anggaran Dasar Perseroan mendapat persetujuan dari Menteri Hukum dan
Hak Asasi Manusia RI melalui Surat Keputusan No. AHU- 08119.AH.01.02.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 5
Pendirian entitas anak, PT Bukaka Mandiri Sejahtera sesuai akta No. 2 tertanggal 4 Juni
2008 dan No. 3 tertanggal 29 Maret 2012 dihadapan Notaris Andy Azis di Tangerang
dan disahkan oleh Surat Keputusan Menteri Hukum dan Hak Asasi Manusia Republik
Indonesia No. AHU-64060.AH.01.02 Tahun 2012 tertanggal 13 Desember 2012, yang
bergerak di bidang pertambangan, pengolahan dan perdagangan nikel.
2013
Pendirian entitas anak, PT Bukaka Energi sesuai akta No. 3 tertanggal 10 Juni 2013,
yang melaksanakan kegiatan usaha Pembangkit Tenaga Listrik Air (PLTA ) yang di
dalamnya tercakup kegiatan pendistribusian energi listrik tenaga air, operator, dan
konsultasi bidang energi listrik tenaga air.
2014
Akuisisi Saham PT Bukaka Forging Industries melalui pengambilalihan saham PT
Indonusa Harapan Masa. Aksi korporasi ini disahkan melalui Akta Notaris Andy Azis,
S.H., No. 9 tertanggal 22 Desember 2014 dan telah mendapatkan persetujuan dari
Menteri Hukum dan Hak Asasi Manusia RI melalui Surat Keputusan No. AHU-
0134292.40.80.2014 tanggal 22 Desember 2014.
Perseroan melalui Entitas Anak, PT Bukaka Energi, mengakuisisi beberapa perusahaan
Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hydro (PLTM) yaitu: PT Mappung Hydro Power, PT
Sakita Hydro Power, PT Anoa Hydro Power dan PT Usu Hydro Power.
2015
Perseroan mencatatkan kembali (relisting) saham-sahamnya di Bursa Efek Indonesia (BEI)
pada tanggal 29 Juni 2015 dengan detil sebagai berikut:
Sektor/Sub-sektor : Infrastruktur, Utilitas, dan Transportasi/Konstruksi Non-Bangunan
Modal Dasar : 10 miliar lembar saham or Rp3.38 triliun
Nilai Nominal :Rp338/saham
Jumlah Saham Tercatat : 2,640,452,000 lembar saham
Modal Ditempatkan & Disetor Penuh : Rp892,472,776,000
Harga Saham Pencatatan Kembali : Rp590/saham
Kapitalisasi Pasar Pencatatan Kembali : Rp1,557,866,680,000 or Rp1.56 triliun
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 6
2.2 Visi dan Misi serta Nilai PT Bukaka Teknik Utama Tbk
Visi
Menjadi perusahaan Indonesia yang terkemuka di bidang Engineering, Procurement,
Construction , Eneri dan Investasi di dunia.
Misi
a. Merekrut sumber daya manusia yang kompeten dan proffesional
b. Menjadi perusahaan yang mempunyai daya saing tinggi, moder, inovatif, dan peduli
terhadap lingkungan
c. Menjalankan prinsip-prinsip tata kelola perusahaan yang baik dalam segala aspek
d. Memberikan kepuasan dan nilai tambah kepada para pemangku kepentingan
Nilai :
Integrity
Teamwork
Professionalism
Innovation
Exellence
2.3 Struktur Organisasi
PT. Bukaka dipimpin oleh seorang Presiden Direktur yang membawahi beberapa Direktur,
untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar berikut ;
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 7
Gambar 2.1 Struktur Organisasi PT Bukaka Teknik Utama
Sumber : PT. Bukaka Teknik Utama
: Tempat Kerja Praktek Penulis
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 8
2.4 Struktur Organisasi Unit Oil and Gas Equipment pada PT Bukaka Teknik Utama
Gambar 2.2 Struktur Organisasi Unit OGE PT Bukaka Teknik Utama
Sumber : PT Bukaka Teknik Utama
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 9
2.5 Aspek dan Kegiatan Perusahaan
Unit usaha PT Bukaka Teknik Utama antara lain ;
1. Tower transmisi dan Telekomunikasi
2. Garbarata
3. Jembatan Baja
4. Peralatan minyak dan gas
5. Perlatan Konstruksi Jalan
6. Perawatan dan Jasa offshore
7. Kendaraan peruntukan khusus
8. Anti karat baja
Unit usaha peralatan minyak dan gas atau yang sering disebut Oil and Gas Equipment
(OGE) yang merupakan tempat penulis melaksanakan kerja praktek mulai beroperasi pada
tahun 1986. Hingga saat ini sudah memasok lebih dari 6000 pompa dengan spresifikasi yang
beragam guna memenuhi permintaan dari bebrapa perusahaan minyak di Indonesia. Dengan
kapasitas produksi sekitar 75 unit per bulan untuk segala tipe pompa, Unit Usaha Peralatan
Minyak dan Gas di PT Bukaka Teknik Utama merupakan yang terbesar di Indonesia. Design
dan pembuatan pompa sudah disesuaikan dengan standarAPI (American Petrolum
Association). Dengan didukung oleh lebih dari 120 karyawan yang berpengalaman di
bidangnya, unit usaha ini tidak hanya memproduksi Beam Balance, Conventional crank
balance dan Mark II tapi juga memproduksi peralatan minyak dan gas seperti Mud Separator
Tank, High Pressure Tank, dan Sucker Road.
Produk unit ini antara lain Pumping Unit, Mud Gas Separator, Gear Reducer, Mud
Tank, Fuel Tank, Generator Tank, Pump and Gear Recondition. Produk-produk dari unit
pompa masih banyak diminati di banyak lapangan minyak diseluruh dunia karena kemudahan
dalam pengoperasian, kehandalan, dan berbiaya rendah. Beberapa perusahaan minyak yang
menggunakan produk ini antara lain PT Chevron Pacific Indonesia, Total EP, Pilona Tanjung
Lontar Ltd, Cooper’s Mechanical, Petrochina International, TAC Pertamina, KCO Pertamina,
JOB Pertamina, Kalrez Petroleum, dan PT Stanvac.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 10
BAB III
DASAR TEORI
3.1 Housing
Gear reducer adalah bagian terpenting dari Heavy Duty Pumping unit, gear reducer
menghasilkan torsi yang kecil untuk menghailkan output yang besar. Berat dari motor dan
reducer serta pergerakan dari mesin dan komponen dalam gear akan menyebabkan getaran
serta menghasilkan tegangan yang besar pada interface gear dan motor.
Untuk meminimalisir dampak tegangan dari getaran terhadap bagian pumping
lainnya, desain dari gear reducer harus dilengkapi dengan komponen yang memiliki
kemampuan untuk mengurangi dampak tersebut. Salah satunya adalah komponen Housing
Gear Reducer yang didesain untuk menutupi bagian dalam dari komponen serta memiliki
fungsi peredam getaran dan explotion proof dari gear reducer
Selain alasan penggunaan aplikasi mekanis, pemilihan material housing harus
memperhatikan faktor lingkungan terkait kondisi yang dapat menyebabkan kerusakan secara
langsung ataupun secara perlahan terhadap material housing pada saat penyimpanan atau
proses di lapangan. Faktor lingkungan berupa konstituen udara atau zat yang reaktif dan mudah
terbakar dapat memicu kebakaran dan ledakan terhadap lingkungan sekitar dan komponen
pumping terutama gear reducer .
Kondisi lingkungan dengan kandungan zat yang bersifat korosif akan meyebabkan
penurunan kualitas dari material pada saat penyimpanan atau proses di lapangan. Korosi
merupakan fenomena penurunan kualitas material akibat interaksi dengan lingkungan, korosi
menyebabkan logam murni kembali menjadi bentuk alaminya yang lebih stabil akibat
terjadinya reaksi elektrokimia antara logam dengan lingkungannya. Ada 4 syarat utama yang
dapat menyebabkan terjadinya fenomena korosi, yaitu:
1. Adanya Reduksi Pada Katoda
2. Adanya Oksidasi Pada Anoda
3. Adanya elektrolit
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 11
4. Adanya Metallic Pathway
Gambar 3.1 Mekanisme Korosi
Reaksi yang terjadi:
Anoda: Fe Fe2+ + 2e-
Katoda:
1. Evolusi H2 dari larutan asam atau netral
2H+ + 2e- H2 (larutan asam)
2H2O + 2e- H2 + 2OH- (larutan netral dan alkalin)
2. Reduksi oksigen terlarut dalam larutan asam atau netral
O2 + 4H+ + 4e- 2H2O (larutan asam)
O2+ 2H2O + 4e- 4OH- (larutan netral dan basa)
3. Reduksi oxidizer terlarut dalam reaksi redoks
Fe3+ + e- Fe2+
Reaksi yang terjadi pada proses korosi adalah reaksi elektrokimia, dimana material
yang tidak stabil yang kita sebut anodik akan berusaha untuk mencapai kestabilannya dengan
menyuplai elektrn ke zat yang katodik. Reaksi elektrokimia akibat pengaruh lingkungan yang
terjadi menyebabkan berbagai tipe korosi serta menghasilkan produk korosi yang
menyebabkan penurunan kualitas material sehingga menyebabkan berkurangnya umur pakai
dari material tersebut.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 12
3.2 Heat Treatment
Heat Treatment merupakan proses perlakuan panas yang dilakukan terhadap material
untuk mengubah struktur logam sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Ada beberapa
proses pada perlakuan heat treatment diantaranya :
a. Quenching
Proses ini juga biasa disebut dengan pengerasan, dimana baja yang sudah
dipanaskan sampai temeperatur austenisasi kemudian didinginkan secara cepat
(rapid cooling). Media yang digunakan untuk pendinginan ini bermacam-macam,
tergantung pada jenis material yang akan di quenching. Diantara media-media
tersebut antara lain :
Air : Murah serta sistemnya sederhana. Kekurangannya ia mudah
membentuk selimut uap yang menutupi permukaan komponen, sehingga
menghasilkan pedinginan tidak seragam dipenampang permukaan yang
luas. Pemanfaatannya terbatas pada industri perlakuan panas. Eliminasinya
di tambahkan Na/Ca Chloride, membuthukan closed system.
Larutan Polimer : Kemampuan pendinginan (H) daintara oli dan air.
Memerlukan close control karena konsentrasinya mudah berkurang.
Oli : Kemampuan pendinginan tidak sebaik air, tetapi lebih disenangi.
Dengan penambahan additive kemampuan pendinginan (H = cooling
power) dapat ditingkatkan lebih dari 0,4 s/d 1.
Lelehan Garam : Paling umum digunakan sbagai media pendingin
dikarenakan dapat bekerja pada rentang temperatur yang besar (150 °C s/d
595 °C, atau bahkan lebih). Dikarenakan karakter tersebut lelehan garam
banyak digunakan untuk delayed quenching seperti: kuens intermediate,
kuens isotermal / holding pada berbagai temperatur.
Gas/Udara : Hanya digunakan untuk baja dengan ukuran tipis atau baja yang
memiliki mampu keras tinggi. Pengaturan cooling power dilakukan dengan
cara mengatur laju semprot udara/gas.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 13
b. Annealing
Tujuan dari proses annealing adalah untuk melunakkan material logam,
menghilangkan tegangan dalam/sisa dan memperbaiki butir-butir logam. Jika
dilihat dari grafik, proses annealing dapat dilihat sebagai berikut.
c. Normalizing
Normalizing adalah proses pemanasan lambat sampai dengan temperatur diatas
transformasi α -> gama dengan tujuan untuk menghilangkan ketidakragaman
struktur, mengeleminasi tegangan sisa, dan meningkatkan keseragaman dan
pengahalusan ukuran butir.
Perbedaan annealing dan normalizing dapat dilihat dari diagram fasa dibawah ini :
Gambar 3.2 Diagram fasa Fe
Sumber : Kuliah HST
d. Tempering
Tempering merupakan pemanasan kembali setelah quench di bawah garis A1 (160-
165 C) dengan tujuan ;
Mengurangi tegangan sisa akibat proses quench
Memperbaiki ketangguhan
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 14
Dalam hal tertentu dapat digunakan untuk meningkatkan kekerasan baja
perkakas jenis pengerjan panas dan kecepatan tinggi
Mengontrol dimensi komponen baja yang dikeraskan.
Mekanisme Temper :
Temper 1 : sebagian sisa austenit akan bertransformasi menjadi martensit
dan akan menyebabkan perubahan dimensi (transformasi lainnya, yaitu: M
-> F+Sementit, Sisa austenite -> Bainit, presipitasi karbida).
Temper 2 : martensit baru yang terbentuk pada tahap tempering 1akan
mengalami temper lanjut. Tegangan sisa yang masih ada akan terus
tereliminasi.
Temper 3 : terjadi eleminasi lanjut terhadap tegangan yang masih tersisa
dan dimensi perkakas menjadi lebih stabil setelah tahap ini.
3.3 Surface Hardening
Suatu proses perlakuan penguatan dengan tujuan meningkatan wear resistance tanpa
mempengaruhi sifat utama yang dimiliki oleh material. Dengan penggunaan surface hardening
ini maka material akan memiliki ketahanan akan wear juga memiliki ketahanan impak yang
baik. Ada beberapa metode pengerasan permukaan yang ada
1. Layer Addition
a. Hardfacing
Fusion hardfacing
Thermal spray
b. Coatings
Electrochemical Plating
Chemical Vapor Deposition
Thin Film (Physical vapor depostion, sputtering, ion plating)
Ion mixing
2. Surface Treatment
a. Diffusion methods
Carburizing
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 15
Nitriding
Carbonitriding
Nitrocarburizing
Boriding
Titanium-carbon diffusion
Toyota diffusion process
b. Selective Hardening Method
Flame hardening
Induction hardening
Laser hardening
Electron beam hardening
Ion implantation
Selective carburizing an nitriding
Use of arc lamps
Ada dua pendekatan yang berbeda dengan jelas berbagai metode untuk pengerasan permukaan:
Metode yang melibatkan penumpukan disengaja atau penambahan layer baru
Metode yang melibatkan permukaan dan bawah permukaan modifikasi tanpa
penumpukan disengaja atau peningkatan dimensi bagian
Karena pengerasan pada shaft tidak merubah dimensi maka surface hardening yang
digunakan adalah surface treatment dengan cara selective hardening methods dan difussion
methods.
a. Difussion methods
Surface hardening dengan menggunakan proses difusi merupakan memodifikasi
kimia dari permukaan. Dasar dari proses ini adalah thermokimia karena panas dibutuhkan
untuk mempercepat difusi ke permukaan dan sub-permukaan dari material, kedalaam
berhubungan dengan temperatur
Case depth K Time
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 16
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 17
Tabel 3.1 Metoda Difusi
Sumber : ASM Vol 4 Heat Treating
b. Selective Surface Hardening
Selective surface hardening baja biasanya dicapai dengan pemanasan lokal dan
pendinginan, tanpa modifikasi kimia dari permukaan. Namun, selective surface hardening juga
dapat mencakup modifikasi kimia dengan teknik seperti implantasi ion dan karburisasi selektif.
Metode yang lebih umum saat ini digunakan untuk mengeraskan permukaan baja flame
hardening dan surface hardening. Namun, masing-masing metode ini memiliki kekurangan
yang dapat mencegah penggunaannya dalam beberapa aplikasi.
Flame hardening, Proses flame hardening sama dengan pengerasan induksi, tetapi
sumber panasnya berasal dari nyala api (torch) pembakaran Oxy-Asetilen, propane
oksigen atau gas alam. Hasilnya adalah lapisan permukaan yang keras dengan fasa
martensit dan lapisan inti lebih lembut dengan struktur ferit-perlit. Tidak ada perubahan
dalam komposisi material ,oleh karena itu untuk melakukan proses ini diperlukan
kandungan karbon yang memadai sehingga dapat dicapai kekerasan permukaan yang
diinginkan. Kesulitan pengerasan nyala api adalah pada kontrol nyala yang dapat
memungkinkan terjadinya overheating dan oksidasi benda kerja.
Induction hardening, adalah metode pemanasan serbaguna yang dapat melakukan
pengerasan permukaan seragam dan pengerasan permukaan pada lokasi tertentu.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 18
Pemanasan pada proses pengerasan induksi diperoleh dari arus bolak-balik
berfrekuensi tinggi berasal dari konverter oscilator yang selanjutnya didinginkan
dengan cepat. Arus bolak-balik dengan frekuensi tinggi (10.000 sampai 50.000 Hz) ini
mengakibatkan timbulnya arus Eddy dalam lapisan permukaan logam yang kemudian
berubah menjadi panas. Sedangkan kedalaman pemanasan tergantung kepada daya dan
frekuensi arus listrik. Semakin tinggi frekuensi, semakin tipis atau lebih dangkal
pemanasan. Oleh karena itu, kasus kedalaman lebih dalam menggunakan frekuensi
yang lebih rendah.
Laser hardening, biasa digunakan secara eksklusif pada material ferrous. Untuk
mengeraskan permukaan, laser akan dipanaskan sampai temperatur 900 – 1400˚C.
Setelah temperatur laser mencapai temperatur yang diinginkan, laser mulai bergerak
sepanjang permukaan material yang mau dikeraskan. Begitu temperatur permukaan
material tercapai, langsung dilakukan pendinginan cepat untuk mengeraskan
permukaannya. Pendinginan pada lasar menggunakan self-queching dimana ketika
mencapat temperatur austinisasi langsung pendingin tanpa media atau mengurangi
proses finishing proses pengerasan
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 19
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1 HOUSING
4.1.1 Deskripsi Housing
Housing merupkan komponen yang menutupi bagian mekanis dari gear dan
memberikan suport ke komponen yang bergerak pada gear reducer. Material komponen
housing didesain sesuai dengan kondisi aplikasi dan fungsi tertentu.
4.1.2 Fungsi Housing
Sebagai komponen dari gear reducer, housing material harus memiliki minimal
beberapa fungsi terkait aplikasi dan desainnya, diantaranya adalah :
1. Proteksi
Desain housing yang menutupi bagian dalam gear reducer memilki fungsi perlindungan
dari bahaya lingkungan luar yang korosif dan potensi ledakan semburan api dari
tumpahan minyak dan perlindungan untuk menahan beban tekanan dari proses kerja di
dalam gear.
2. Penyangga
Desain housing memiliki beberapa part yang digunakan sebagai penyangga dari
assembling komponen lainnya, sebagai keseluruhan dari main assembly gear reducer.
3. Explotion proof
Pemilihan material gear reducer harus memiliki kemampuan menahan potensi beban
ledakan agar tidak terjadi kerusakan yang parah terhadap unit pumping atau lingkungan
sekitar.
4. Peredam Getar
Pemilihan material gear reducer harus memiliki kemampuan menyerap getaran yang
baik untuk mengurangi dampak vibrous cycle terhadap potensi fatique atau kerusakan
komponen lainnya.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 20
4.1.3 Lingkungan Operasi
Eksplorasi tambang minyak di daratan memiliki potensi yang berbahaya terhadap
lingkungan dan alat operasi itu sendiri. Operasi pertambangan yang dilakukan pada area
terbuka sangat rentan terjadinya akumulasi senyawa- senyawa korosif seperti H2, H2O, CO2,
dan Sulfur pada benda kerja sehingga menyebabkan terjadinya korosi.
Selain potensi korosi pada benda kerja, potensi ledakan dan kebakaran pada area
pertambangan juga rentan terjadi, disebabkan oleh beberapa hal seperti bahaya reaktifitas
akibat ketidakstabilan atau kemudahan terurai yang bereaksi dengan zat lain atau
terpolimerisasi yang bersifat eksotermik sehingga eksplosif atau reaktivitasnya terhadap gas
lain menghasilkan gas beracun.
Akumulasi gas-gas yang tertahan dalam eksplorasi lepas pantai dapat mengalami
suatu getaran hebat, yang diakibatkan oleh berbagai hal, seperti gerakan roda-roda mesin,
tiupan angin dari kompresor dan sejenisnya, sehingga gas itu terangkat ke udara (beterbangan)
dan kemudian membentuk awan gas dalam kondisi batas ledak (explosive limit) dan ketika itu
ada sulutan api, maka akan terjadi ledakan yang diiringi oleh kebakaran
4.1.4 Desain Housing
Pada komponen Housing Gear Reducer menggunakan dua tipe penutup, yaitu Upper
Housing dan Lower Housing.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 21
Gambar 4.1 Gambar Teknik Housing Assembly
Sumber : PPIC PT Bukaka Teknik Utama
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 22
Gambar 4.2 Housing
4.1.5 Pemilihan Material
Material yang digunakan pada kedua jenis Housing tersebut adalah sama yaitu Grey
Cast iron ASTM A48 class 40. Penggunaan Grey Cast iron sebagai Housing Gear Reducer
karena memiliki beberapa kelebihan, yaitu :
1. Struktur yang rigid
2. Kekuatan tekanan besar
3. Rasio kekuatan terhadap berat yang bagus
4. High machinability
5. Corrosion resistance
6. Menyerap suara dan getaran atau Damping capacity
7. Mudah diCor
8. Harga Murah
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 23
4.1.6 Komposisi
Komposisi dari Gray Cast Iron ASTM A48 clas 40 adalah sebagai berikut :
Gambar 4.3 Komposisi Housing
Sumber : QC PT Bukaka Teknik Utama
4.1.7 Mikrostruktur
Penggunaan material berbasis besi tuang cor sebagai explotion proof karena memiliki
kekuatan tekanan yang tinggi saat mengalami beban ledakan, namun memiliki low tensile
strength dan poor ductility, yang disebabkan oleh graphite yang berbentuk flakes sehingga
material bersifat brittle. Mikrostruktur yang terdiri dari pearlite dan grafit yang berbentuk
flakes tersebut memiliki kelebihan sebagai penyerap getaran pada saat material menerima
getaran dari mesin.
Gambar 4.4 Mikrostruktur Grey Cast Iron
Sumber : ASM Vol 1 Properties Iron, Steel
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 24
4.1.8 Mechanical Properties
Gray Cast Iron ASTM A48 class 40 memiliki kekerasan 183- 234 HB, dan memiliki
tensile strength 275 N/mm2. Mechanical properties dari Gray cast iron bergantung terhadap
laju pendinginan saat dan setelah solidifikasi, komposisi kimia, serta desain casting. Secara
mekanik gray cast iron sangat lemah dan brittle dikarenakan mikrostruktur yang mempunyai
serpihan grafit yang merupakan titik stress concentration saat terjadi pembebanan.
Sebagai fungsi explotion proof, mechanical properties yang diharapkan dari material
tersebut adalah mempunyai ductility yang tinggi untuk meminimalisir dampak patahan yang
akan terjadi pada material sehingga potensi bahaya sedikit berkurang, namun sifat dari grey
cast iron yang sangat brittle, potensi ledakan yang terjadi di dalam mesin atau tekanan dari luar
diatisipasi oleh sifatnya yang memiliki rasio kekuatan terhadap berat yang baik.
Kekerasan dan ductility yang tidak terlalu bagus ditambah harganya yang relatif
murah membuat gray cast iron ASTM A48 class 40 dipilih sebagai Housing Gear Reducer,
namun penggunaan Gray Cast Iron ASTM A48 class 40 pada komponen Housing lebih
diutamakan kerap dipilih karena mempunyai daya serap yang tinggi terhadap getaran.
Kemampuan Gray Cast Iron untuk meyerap getaran banyak digunakan sebagai base dan
support dari part mesin- mesin yang bergerak secara dinamis yang dihasilkan dari proses kerja
gear reducer yang diserap kemudian diubah ke dalam bentuk energi panas atau dalam bentuk
lainnya. Kemampuan dari suatu material untuk menyerap getaran tersebut dinamakan sebagai
damping capacity.
Tabel 4.1 Dumping Capacity
Sumber : ASM Vol 1 Properties Iron, Steel
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 25
Dua parameter yang mempengaruhi damping capacity dari grey cast iron adalah
dislocation loop yang panjang, dan konsentrasi dari impurities pada material. Grey cast iron
memiliki fasa grafit yang didalamnya terjadi pergerakan dislokasi serta interaksinya dengan
impurities yang disebut internal friction, secara teoritis nilai internal friction pada temperatur
yang tinggi akan naik akibat meningkatnya pergerakan dislokasi pada grafit.
Dalam berbagai aplikasi, internal friction diformulasikan sebagai Q-1, yang
merupakan tangen sudut antara tegangan dan reganagan. Perhitungan untuk Damping adalah
𝛿 = ln𝑛
𝐹 𝑡= 𝜋𝑄−1
Keterangan : t = time (s)
F= frequency (Hz)
Pada grafik dibawah dijelaskan bahwa semakin tingginya temperatur, internal friction
semakin meningkat antara range temperatur 180- 250 K, dan pada temperatur 200 K dengan
frekuensi yang berbeda terjadi anomali internal friction akibat transformasi fasa grafit pada
temperatur tersebut. Hal tersebut menjelaskan bahwa dislokasi pada grafit akan berubah seiring
dengan berubahnya temperatur.
Gambar 4.5 Grafik Temperatur Terhadap Dislokasi
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 26
Selain faktor diatas, faktor impurities akan menghambat pergerakan dislokasi pada
grey cast iron. Pada kenaikan temperatur internal friction akan naik akibat impurities tidak
mampu menghalangi dislokasi, namun modulus elastis akan turun pada range temperatur yang
tinggi dikarenakan perubahan dimensi dislokasi dari titik letaknya dalam fasa grafit. Pada
grafik dibawah ini dijelaskan kondisi grafit yang dipengaruhi oleh berbagai impurities (H2SO4
dan NHO3), semakin tinggi temperatur maka nilai internal friction dari grey cast iron akan
semakin meningkat.
Gambar 4.6 Efek Impurities Terhadap Dislokasi
4.1.9 Tugas Khusus “Metode Perlindungan Housing”
Selain metode pemilihan material dengan menggunakan grey cast iron ASTM A 48
class 40 yang memiliki kemampuan explotion proof dan damping capacity yang baik, kondisi
lingkungan berupa kandungan senyawa yang agresif, kelembapan, dan kandungan air yang
terakumulasi pada material. juga dapat menyebabkan potensi kerusakan pada housing material.
Dari studi kasus di lapangan maupun penyimpanan di gudang, pemilihan grey cast iron ASTM
A 48 class 40 tetap memiliki kecenderungan terkorosi walaupun memiliki komponen paduan
yang dapat meningkatkan resistansi terhadap korosi.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 27
Beberapa metode yang dapat dilakukan sebagai perlindungan material housing
terhadap potensi korosi adalah :
1. Proteksi Katodik Anoda Korban
Prinsip dasar dari proteksi katodik anoda korban adalah proteksi korosi dengan
menghubungkan material yang lebih elektronegatif terhadap struktur dalam sirkuit
tertutup. Sehingga struktur akan terpolarisasi secara katodik, dan material yang
lebih elektronegatif akan mengalami polarisasi secara anodik (terkorosi).
Adapun syarat anoda korban adalah sebagai berikut :
1. Perbedaan potensial antara anoda dengan struktur harus besar sehingga
mencegah struktur untuk terkorosi.
2. Anoda harus mempunyai efisiensi pemakaian yang tinggi.
3. Berada pada kondisi elektrolit yang sama (air, udara, tanah)
Umumnya Magnesium dan Zinc merupakan anoda yang paling sering
digunakan untuk sistem proteksi katodik. Aluminium juga termasuk anoda korban
yang baik, tetapi aluminium mudah mengalami pasivasi yang berakibat akan
menurunkan arus keluarannya. Oleh karena itu umumnya aluminium akan
dipadukan dengan unsur lain, seperti tin, indium, merkuri atau gallium. Berbagai
jenis anoda untuk sistem proteksi katodik anoda korban dapat dilihat pada table
berikut:
Tabel 4.2 Perbandingan Anoda Korban
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 28
Kelebihan dari metode anoda korban antara lain:
Tidak memerlukan sumber energi eksternal sehingga dapat dipakai pada daerah
terpencil.
Biaya pemasangan relatif rendah
Biaya perawatan minimum
Kemungkinan terjadinya interferensi katodik pada struktur lain kecil
Kemungkinan terjadinya over proeteksi kecil
Distribusi potensial merata.
Dapat di install pada daerah dengan kepadatan struktur cukup tinggi
Untuk temporary protection dari struktur baru atau struktur yang sudah ada.
Dapat digunakan untuk localized protection di daerah tertentu pada struktur.
Keterbatasan dari metode anoda korban antara lain:
Adanya arus keluar dan driving potential yang terbatas sehingga membatasi
luas baja yang dapat dilindungi
Membutuhkan jumlah anoda yang banyak bila digunakan pada pipa berdiameter
besar.
Anoda yang habis harus diganti.
Tidak efektif jika digunakan pada lingkungan dengan resistivitas tanah tinggi.
Sangat sulit diaplikasikan pada ruang terbuka
2. Inhibitor
Inhibitor adalah komponen kimia yang ditambahkan dalam jumlah sedikit
dengan tujuan menghalangi terpaparnya permukaan logam dari lingkungan yang
korosif sehingga menghambat laju korosi. Inhibitor dapat terbentuk seperti lapisan
yang tidak seragam, yang menyerupai coating, yang bertindak sebagai penghalang
secara fisis. Penggunaan inhibitor pada konsentrasi yang kecil untuk lingkungan
tertentu, dapat mengurangi laju korosi, sehingga inhibitor dapat juga disebut
sebagai katalis penghambat laju korosi.
Secara umum mekanisme kerja dari inhibitor dapat dibedakan sebagai berikut :
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 29
1. Inhibitor teradsorpsi pada permukaan logam, dan membentuk suatu lapisan tipis
dengan ketebalan beberapa molekul inhibitor. Lapisan ini tidak dapat dilihat oleh
mata biasa, namun dapat menghambat penyerangan lingkungan terhadap
logamnya.
2. Melalui pengaruh lingkungan (misal pH) menyebabkan inhibitor dapat
mengendap dan selanjutnya teradsopsi pada permukaan logam serta melindunginya
terhadap korosi. Endapan yang terjadi cukup banyak, sehingga lapisan yang terjadi
dapat teramati oleh mata.
3. Inhibitor lebih dulu mengkorosi logamnya, dan menghasilkan suatu zat kimia
yang kemudian melalui peristiwa adsorpsi dari produk korosi tersebut membentuk
suatu lapisan pasif pada permukaan logam.
4. Inhibitor menghilangkan konstituen yang agresif dari lingkungannya.
Efisiensi dari inhibitor yang digunakan dapat dilihat dengan menggunakan
perhitungan sebagai berikut:
𝐈𝐧𝐡𝐢𝐛𝐢𝐭𝐨𝐫 𝐄𝐟𝐟𝐢𝐜𝐢𝐞𝐧𝐜𝐲 (%) =(𝑪𝑹𝒖𝒏𝒉𝒊𝒃𝒊𝒕𝒆𝒅 − 𝑪𝑹𝒊𝒏𝒉𝒊𝒃𝒊𝒕𝒆𝒅)
𝑪𝑹𝒖𝒏𝒉𝒊𝒃𝒊𝒕𝒆𝒅× 𝟏𝟎𝟎
Dimana:
CRuninhibited = laju korosi sistem yang tidak diinbisi
CRinhibited = laju korosi sistem yang diinhibisi
Inhibitor dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis senyawa kimia (organik dan
anorganik), dan jenis reaksi serta mekanisme penginhibisiannya. Berikut adalah
klasifikasi inhibitor yang umum digunakan :
Berdasarkan Jenis Senyawa Kimia
Berdasarkan jenis senyawa kimia, inhibitor dibedakan menjadi dua, yaitu
inhibitor organik dan inhibitor anorganik.
a. Inhibitor organik biasanya merupakan inhibitor yang mengandung gugus polar,
seperti atom N, S, dan O, serta senyawa heterosiklik dengan gugus polar. Inhibitor
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 30
jenis ini memproteksi logam dengan membentuk lapisan hidrofobik pada
permukaan logam.
b.Inhibitor anorganik merupakan inhibitor dengan senyawa garam kristalin seperti
kromat, fosfat, dan molibdat. Pada inhibitor ini, senyawa anion dari inhibitor
berperan dalam mengurangi laju korosi, dimana anion tersebut akan membentuk
ikatan ionik pada permukaan logam.
Berdasarkan Jenis Reaksi dan Mekanisme Inhibisi
Berdasarkan jenis reaksi dan mekanisme inhibisi, inhibitor diklasifikasikan menjadi
scavenger inhibitor dan interface inhibitor.
a. Scavenger inhibitor umumnya merupakan inhibitor dengan mekanisme mengurangi
konsentrasi oksigen terlarut di dalam larutan ruah atau biasa disebut sebagai oxygen
scavenger. Oksigen didalam larutan akan bereaksi dengan senyawa inhibitor dan
membentuk senyawa baru. Dengan berkurangnya oksigen didalam larutan, maka
laju korosi dapat diminimalisir.
b. Interface inhibitor merupakan inhibitor yang bekerja pada antar muka logam
dengan elektrolit dengan membentuk lapisan pada antar muka tersebut. Interface
inhibitor ini dibedakan menjadi liquid dan vapor phase inhibitor.
Penggunaan inhibitor dalam industri, misalnya industri minyak dan gas untuk pipa,
biasanya menggunakan suatu tanki injeksi. Inhibitor diinjeksikan ke dalam fluida yang
mengalir di dalam pipa melalui tanki injeksi dalam dosis tertentu. Contoh inhibitor yang
umum digunakan adalah Minyak atau pelumas.
3. Coating
Coating adalah lapisan film yang diaplikasikan di atas permukaan logam dengan
tujuan untuk melindungi permukaan logam dari lingkungan yang korosif (protective
coating) dan juga sebagai dekorasi (decorative coating). Protective coating merupakan
metode proteksi korosi yang paling banyak digunakan di industri.
Komponen-komponen yang terdapat pada organic coating:
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 31
1. Binder : merupakan pembentuk lapisan dan berkontribusi untuk ketahanan dari
cat coating dan menyuplai sifat mekanis, fisik, kohesi serta fleksibilitas.
2. Solvent : digunakan untuk menurunkan viskositas, pelarut ini akan menguap
seketika dan tidak ada pada saat lapisan cat kering.
3. Pigment : merupakan pembentuk warna dan sifat opaque dari lapisan cat yang
kering. Menyuplai kekerasan, ketahanan abrasi, mengurangi degradasi dari
primer coat dari paparan sinar matahari.
4. Aditif &filler : untuk tujuan khusus pada coating.
5. Ekstender : serupa dengan pigmen atau terkadang terlarut di dalam binder,
biasanya hanya untuk modifikasi sifat dari cat.
Sistem proteksi dari coating antara lain:
1. Primer coat : Penggunaan cat dasar pada permukaan logam harus dilakukan
secara merata, karena penggunaan cat dasar sangat mempengaruhi keberhasilan
pada lapisan berikutnya. Sifat-sifat yang harus dimilki oleh cat dasar adalah
sebagai berikut:
Daya adhesi yang baik terhadap substrat dengan persyaratan persiapan
permukaan yang tertentu.
Mampu mengikat lapisan berikutnya.
Mampu mengurangi penyebaran proses korosi pada bagian-bagian yang
retak atau pecah dari lapisan cat.
Cukup tahan terhadap cuaca dan bahan kimia untuk jangka waktu tertentu
sebelum dilakukan lapisan berikutnya.
2. Intermediate coat : Lapisan cat ini diberikan setelah cat primer. Beberapa
persyaratan yang harus dimiliki untuk lapisan ini adalah sebagai berikut:
Memberikan lapisan yang cukup memadahi pada logam.
Mengikat secara merata lapisan primer dan top coat.
Than terhadap lingkungan.
3. Top coat (finish coat): merupakan lapisan terluar dari sistem coating, selain
harus cukup kuat terhadap pengaruh lingkungan, top coat juga harus memiliki
penampilan yang baik.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 32
Mekanisme coating dalam melindungi logam dari korosi, diantaranya:
1. Sebagai barrier: menciptakan barrier yang kuat untuk memisahkan permukaan
logam dengan lingkungan seperti kelembaban, air atau lingkungan korosif lain
seperti gas, ion atau elektron
2. Sebagai lapisan inhibitive : tedapat penambahan suatu zat tertentu yang
berfungsi sebagai inhibitor korosi. Mekanisme ini menyebabkan terserapnya
air pada cat yang dapat melarutkan inhibitor yang terdapat pada pigment
sehingga bereaksi membentuk lapisan.
3. Sebagai anoda korban/galvanik : terdapat penambahan aditif pada cat. Aditif
memiliki potensial yang lebih rendah sehingga berfungsi sebagai anoda korban
yang menyebabkan permukaan logam menjadi katoda.
Salah satu faktor penting yang mempengaruhi coating adalah preparasi permukaan
sampel. Surface preparation merupakan langkah awal untuk melakukan coating,
dimana hasil dari surface preparation sangat mempengaruhi kualitas coating. Tak
jarang, kualitas coating 60% nya ditentukan oleh surface preparation yang baik. Tahap
preparasi permukaan yang dilakukan meliputi :
1. Membersihkan kotoran seperti, oli, grease, karat, yang terdapat pada baja karena
dapat menurunkan ikatan adhesif coating.
2. Membuat permukaan logam menjadi kasar dengan derajat kekasaran tertentu.
3. Melacak cacat pada permukaan logam, dan meminimalisir adanya sharp edge.
Surface preparation secara umum dibagi menjadi dua cara, yaitu cara kimia, dan
cara mekanik.
Cara Kimia
Banyak asam (H2SO4, HCl), alkali(NaOH, Na3PO4, Na2CO3, borax), dan pelarut-
pelarut organik (alkohol, aseton, eter) yang digunakan untuk membersihkan permukaan
logam baja sebelum pengecatan. Pemakaian dari zat-zat kimia ini harus sesuai dengan
kondisi permukaan dan jenis logam yang akan dibersihkan. Contoh nya adalah
degreasing, dan pickling.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 33
Cara Mekanik
Persiapan permukaan secara mekanik digunakan untuk menghilangkan
kontaminan- kontaminan seperti karat, kerak logam dan cat lama pada permukan
substrat dengan energi mekanik melalui penyemprotan/penggosokan bahan abrasif.
Banyak jenis peralatan/metoda mekanik yang tersedia untuk persiapan permukaan
logam sebelum proses coatin, yang mana aplikasinya harus disesuaikan dengan jenis
cat, kondisi lingkungan, bentuk dan kondisi konstruksi. Contoh cara mekanik adalah
dengan hand tool cleaning, power tool cleaning, dan abrasive blast cleaning.
Hasil surface preparation harus mengikuti tingkat kebersihan yang telah ditetapkan,
dan mengacu pada standar yang digunakan, seperti ISO 8501, NACE, SSPC, ASTM
D 2200.
4.2 GEAR REDUCER
4.2.1 Spesifikasi First and Second Gear pada Gear Reducer
Kebanyakan gear dibuat menggunakan carbon and low alloy steel. Secara umum
material yang digunakan untuk membuat gear harus memiliki persyaratan dasar yaitu fabrikasi
dan proses serta servis. Untuk syarat fabrikasi diantaranya adalah machinability, forgeability,
dan respon terhadap heat treatment. Sedangkan service requirement berhubungan dengan
kemampuan gear untuk tetap bekerja dengan baik di kondisi pembebanan tertentu.
Gear memiliki beberapa type, diantaranya ;
1. Spurs Gear
2. Helical Gears
3. Straight Bevel Gears
PT Bukaka sendiri memproduksi gears dengan type Spurs dan Hellical. Gears yang
diproduksi untuk heavy duty.
Gear yang dibuat disesuaikan dengan standar yang sudah ditetapkan oleh AGMA
(American Gear Manufacturers Association). Basic data nya adalah sebagai berikut ;
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 34
Tabel 4.3 Basic Data Gear
Sumber : AGMA
Fokus yang diangkat disini adalah bagaimana baja casting yang didapatkan dari
supplier dengan kekerasan awal sekitar 217-220 HB, bisa memiliki kekerasan sekitar 260-280
HB setelah dilakukan Heat Treatment. Dengan alurnya adalah melakukan heat treatment
terlebih dahulu sebelum melakukan machining terhadap baja casting tersebut (heat treatment
before machining). Kekerasan 260-280 HB yang ditargetkan adalah dibagian luar dari baja
casting tersebut (untuk gigi gear).
Tabel 4.4 Material Gear
Sumber : AGMA
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 35
4.2.2 Proses pembuatan gear (first and second gear) pada gear reducer
Proses pembuatan gear sendiri dapat melalui 2 alur proses, yaitu ;
1. Heat Treatment Before Machining
Heat Treatment Before Machining merupakan proses heat treatment yang dilakukan
sebelum materail casting di machining, kurang lebih alurnya adalah sebagai berikut :
Dari alur proses diatas dapat dilihat bahwa alur produksi berjalan lebih efektif, karena
2 tahap terakhir dari proses produksi dilakukan di tempat yang sama yaitu PT Bukaka
Teknik Utama sendiri. Akan tetapi dalam segi proses, machining yang dilakukan
setelah heat treatment akan memberikan kesulitan tersendiri dengan kondisi material
yang lebih keras, sehingga bisa dirangkum keuntungan dan kekurangan dari alur ini,
yaitu ;
Keuntungan : Proses/siklus berjalan lebih efektif, karena 2 proses terakhir
dilakukan di tempat yang sama yaitu di PT Bukaka Teknik Utama (cost lebih
murah)
Kerugian : Proses machining kurang baik, karena baja casting lebih keras
dibanding sebelum dilakukan Heat treatment, dibutuhkan pisau/alat machining
yang kekerasannya lebih besar dibandingkan untuk machining sebelum heat
treatment. Kemungkinan terjadinya crack juga lebih besar.
Kerugian dari proses ini bisa diantisipasi dengan menggunakan alat machining yang
memiliki kekerasan lebih tinggi dibandingkan alat machining yang digunakan untuk
baja casting sebelum dilakukan heat treatment.
Casting (Pindad)
Heat Treatment (Pihak luar)
Machining (Bukaka)
Assembling (Bukaka)
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 36
Gambar 4.7 Cutter Hobbing
Sumber : NACHI
2. Heat treatment after machining
Heat Treatment Before Machining merupakan proses heat treatment yang dilakukan
sebelum materail casting di machining, kurang lebih alurnya adalah sebagai berikut :
Sama halnya dengan heat treatment before machinig, alur ini juga memiliki keuntungan
dan kerugian, yaitu ;
Keuntungan : Perlakuan machining menjadi lebih mudah cost untuk proses
machining tidak terlalu besar karena pisau yang digunakan untuk machining
kekerasannya tidak harus terlalu tinggi karena baja casting dalam keadaan
masih lunak
Casting (Pindad)
Machining (Bukaka)
Heat Treatment (Pihak luar)
Assembling (Bukaka)
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 37
Kerugian : Siklus produksi, dimana cost yang dikeluarkan untuk satu proses ke
proses lainnya berlangsung bolak balik (transport cost)
Artinya dari segi machining, proses ini cukup memberikan kemudahan dalam proses
machining, karena mateial yang akan di machining belum terlalu keras. Permasalahan
ada pada proses produksi yang harus bolak balik dari satu tempat ke tempat lain
sehingga memakan cost yang tidak sedikit.
PT Bukaka Teknik Utama sendiri memakai alur heat treatment before machining
dengan pertimbangan biaya transport yang lebih tinggi untuk memakai alur heat treatment after
machining dibandingkan dengan penggunaan cutter yang lebih keras untuk machining.
1. Mendatangkan Bahan Baku (Casting)
Bahan baku untuk membuat first and second gear pada gear reducer diperoleh dari PT
Pindad atau PT Baja Kurnia. Bahan baku yang digunakan adalah Ductile Cast Iron yang
memiliki sifat mekanik dan komposisi kimia sebagai berikut :
Sifat mekanik :
Sifat Mekanik Setelah Heat Treatment
(Target PT Bukaka Teknik Utama)
Yield Strength 70 Ksi/Mpa 70 Ksi/Mpa
Tensile Strength 100 Ksi/Mpa 100 Ksi/Mpa
Elongation 3 % 3 %
Hardness 217-225 HB 260-280 HB
Tabel 4.5 Sifat Mekanik DCI grade 100-70-03
Sumber : QC PT Bukaka Teknik Utama
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 38
Komposisi kimia :
Second Gear
Chemical C% Si% Mn% P% S% Mg% Cu%
Standar 3,6-3,8 2,4-2,6 0,60-0,80 0,035 Max 0,035 Max 0-048-0,055 0,20-0,50
Actual 3,728 2,415 0,65 0,035 0,020 0,048 0,419
Tabel 4.6 Komposisi kimia second gear
Sumber QC PT Bukaka Teknik Utama
First Gear
Chemical C% Si% Mn% P% S% Mg% Cu%
Standar 3,6-3,8 2,4-2,6 0,60-0,80 0,035 Max 0,035 Max 0-048-0,055 0,20-0,50
Actual 3,66 2,46 0,65 0,035 0,020 0,052 0,415
Tabel 4.7 Komposisi kimia first gear
Sumber QC PT Bukaka Teknik Utama
2. Proses Heat Treatment
Setelah mendatangkan bahan baku, dilakukan proses heat treatment untuk mendapatkan
kekerasan sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan oleh PT Bukaka Teknik Utama,
dalam hal ini PT Bukaka bekerja sama dengan PT Seraya Perkasa Mututama
3. Machining
Proses machining (bubut) dilakukan dengan menggunakan mesin CNC-TAKANG seri
TKV-1600M. Pada saat proses bubut ini, bahan casting dibubut sesuai dengan dimensi
gear sesuai dengan standar yang sudah ada pada gambar teknik. Setelah dilakukan
proses bubut, dilanjutkan dengan pembuatan gigi dari gear tersebut dengan
menggunakan mesin hobbing. Mesin yang digunakan adalah CNC Gear Hobbing
Machine Type YKL 31-160.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 39
Gambat 4.8 Mekanisme Hobbing
Sumber ASM Vol 8 Mechanical Testing
4. Assembling
Proses ini merupakan perakitan komponen gear reducer yang terdiri dari housing, shaft
dan first and second gear itu sendiri.
4.2.3 Tugas khusus “Proses Heat Treatment untuk mendapatkan Gear dengan
kekerasan 260-280 HB”
Kerjasama PT Bukaka Teknik Utama dengan PT Seraya Perkasa Mututama
memperoleh untuk proses heat treatment terhadap casting diperoleh hasil sebagai berikut
No Nama Barang kekerasan
1. 2nd Gear (D114-M01-003-M) 304-347 HB
2. 1st Gear (D114-M02-005-M) 203-263 HB
Tabel 4.8 Data hasil kekerasan setelah heat treatment
Sumber Sumber QC PT Bukaka Teknik Utama
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 40
Dari data tersebut dapat dilihat bahwa kekerasan yang didapatkan tidak sesuai dengan
yang spesifikasi yang diinginkan.
Hal ini kemudian menjadi dasar dari tugas khusus yang diberikan yaitu memberikan
rekomendasi bagaimana proses heat treatment yang sebaiknya dilakukan terhadap baja casting
untuk memperoleh kekerasan sesuai dengan yang sudah ditargetkan.
Quenching and temper adalah pilihan terbaik untuk heat treatment untuk ductile iron.
Untuk alat pemanasan sendiri digunakan dapur furnace, karena grade 100-70-03 akan lebih
cocok di heat treatment dengan menggunakan furnace, sedangkan untuk grade lain seperti 80-
55-06 dapat menggunakan flame hardening.
Heat treatment terhadap ductile iron bisa dilakukan dengan urutan sebagai berikut ;
1. Preparasi Specimen
Preparasi sampel biasanya mencakup persiapan alat serta persiapan sampel. Untuk
persiapan alat berkaitan dengan pengaturan suhu furnace untuk mendapatkan
temperatur yang dibutuhkan dari material. Persiapan spesimen berupa pembersihan
permukaan spesimen dapat dilakukan dengan metode degreasing dan pickling.
Ada beberapa hal yag perlu diperhatikan dalam preparasi sampel, untuk menghindari
terjadinya scalling dan dekarburisasi permukaan pada setiap perlakuan panas, maka
disarankan temperatur nonoxidized furnace harus di-seal, atau dengan pengontrolan
atmosfer. Untuk menghindari terjadinya distorsi maka pengemasan pada saat
pemanasan susunan material tidak ditumpuk.
Preparasi (dapur dan
sampel)PreHeating Austenisasi
QuenchingTempering
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 41
Ductile iron memiliki beberapa fakta yang dapat dijadikan rujukan untuk pemilihan
media untuk heat treatment nya.
Gambar 4.9 Ductile Iron Fact
Sumber : Dura bar
Dari data diatas dapat dilihat bahwa semua grade ductile iron memiliki kemampuan
untuk di heat treatment apakah itu dengan menggunakan furnace, flame hardening
ataupun induction hardenin. Akan tetapi karena disini menyangkut biaya dan
efektifitas dalam melakukan heat treatment terkait dengan dimensi dan gradenya,
grade 100-70-03 lebih baik di heat treatment menggunakan dapur pemanasan/furnace
dibandingkan flame hardening dan induction hardening yang lebih cocok
diaplikasikan pada grade 80-55-06.
2. Pre-Heating
Pre- Heating dilakukan untuk menghindari respon material terhadap perubahan
temperatur yang mendadak terutama pada material dengan dimensi yang besar.
Dikarenakan Gear memiliki struktur casting yang rumit akan menyebabkan adanya
tegangan yang disebabkan oleh pemanasan yang uniform, maka dilakukan pre- Heating
pada temperatur 600ᵒC- 650ᵒC kemudian dilanjutkan dengan pemanasan dengan
kecepatan 50- 100ᵒC /jam hingga mencapai temperatur Austenisasi yang disarankan.
Kecepatan pemanasan ini harus diatur agar tidak menimbulkan gradien temperatur yang
curam antara bagian dalam dan permukaan
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 42
(ASM Specialty Handbook : Cast Iron).
3. Austenisasi
Austenisasi pada temperatur 845-925 C (Heat Treaters Guide Book), selama satu jam
untuk setiap kedalaman 1 inch. Ketika kedalaman lebih dari 1 inch , waktu Austenisasi
dilakukan selama satu jam per inch.
Gambar 4.10 Grafik perbandingan Temperatur, waktu tahan dan kekerasan yang
didapatkan.
Sumber : PPT Kuliah Heat Treatment Bab Pengerasan, Temper dan Subzero
Treatment
4. Quenching
Quenching merupakan proses pendinginan cepat (rapid cooling) baja dari temperatur
austenit sampai temperatur ambien pada media tertentu yang akan menghasilkan
struktur martensit. Pemilihan media quench ditentukan oleh jennis baja dan paduannya.
Media quenching yang dapat dipakai untuk ductile cast iron antara lain adalah Polymer,
minyak dan udara. Pemilihan media quenching didasarkan pada kandungan alloy,
Polymer dan minyak digunakan untuk unalloy atau low alloy irons, sedangkan media
quenching udara digunakan untuk High alloy iron. Penggunaan air tidak dianjurkan
untuk media quenching ini karena air akan mudah membentuk selimut uap yang
menutupi permukaan komponen, sehingga menghasilkan pendinginan yang tidak
seragam, khusunya di penampang permukaan yang luas. Proses Quenching
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 43
menggunakan media minyak untuk meminimalisir stress dan quench cracking tetapi
karena material casting sangat rentan terjadinya cracking maka Quenching dilakuakn
pada media minyak yang panas dengan temperatur sekitar 100- 200ᵒC kemudian
dilanjutkan dengan pendinginan untuk mendapatkan material dengan temperatur ruang.
Gambar 4.11 Kurva hubungan temperatur dan suhu pada saat quench
Sumber: PPT Kuliah Heat Treatment Bab Pengerasan, Temper dan Subzero
Treatment
Selimut uap : Kecepatan pendinginan relatif lambat akibat seluruh permukaan
ditutupi oleh uap, temp transisi menuju mekanisme pendidihan (leidenfrost
temperature) tidak dipengaruhi temp awal quench.
Pendidihan : Kecepatan pendinginan sangat tinggi ditandai dengan gelembung-
gelembung uap pada permukaan komponen
Konveksi : Kecepatan pendinginan kembali menjadi lambat melalui rambatan
konveksi.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 44
Kecepatan perpindahan panas pada kondisi ini sangat dipengaruhi oleh viskositas
cairan, agitasi, temperatur cairan/bath.
5. Tempering
Proses tempering dilakukan pada furnace yang memiliki sirkulasi udara paling kurang
4 jam, selama proses tempering akan terjadi penurunan kekerasan dan kekuatan serta
meningkatkan keuletan.
Temperatur tempering akan menentukan hasil akhir dari struktur yang terbentuk. Untuk
ductile Iron, rseange temperatur temper dapat dilihat melalui grafik dibawah, jika
kekerasan yang diinginkan adalah 260-280 HB, maka range temperatur temper sekitar
580-610 C. Setelah dilakukan tempering, gear didiamkan di udara (suhu ruang) untuk
proses pendinginan karena pendinginan di udara tidak terlalu mempengaruhi nilai
kekerasan.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 45
Gambar 4.12 Grafik Sifat Mekanik Terhadap Temperatur Tempering
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 46
Gambar 4.13 Kurva Proses Heat Treatment DCI 100-70-03
Pada saat pre heating baja memuai dan di temperatur austenisasi terjadi
tranformasi fasa dari ferrite ke austenite
Kemudian pada suhu austenit ditahan selama kurang lebih 1/kedalaman 1 inch
Di quenching dengan media minyak panas (100-200 C) dan didapatkan
kekerasan sekitar 56 HRC
Kemudian dilakukan tempering sampai suhu sekitar 580-610 untuk
menurunkan kekerasan
Didiamkan di temperatur ruang
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 47
4.3 PINION AISI 4140
4.3.1 Spesifikasi material pinion AISI 4140 pada gear reducer
Pada komponen komponen PT Bukaka Teknik Utama menggunakan AISI 4140
sebagai material dimana penggunaan material berdasarkan dengan standar yang digunakan
yaitu AGMA. Selain itu material AISI 4140 ini memiliki kemampuan untuk dikeraskan pada
bagian permukaannya. Hal ini ditunjukkan oleh kurva TTT yang dimiliki AISI 4140, dimana
pada kurva terdapat daerah terbentuknya fasa martensit. Dengan adanya wilayah fasa martensit
tersebut AISI 4140 dapat memiliki kekerasan pada permukaan sesuai 50 HRC yang menjadi
standar untuk kekerasan permukaan komponen pinion pada PT Bukaka Teknik Utama.
Gambar 4.14 Kurva TTT AISI 4140
Sumber : PPt Kuliah Baja dan Paduan Super
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 48
Baja AISI 4140 merupakan baja jenis baja high stenght low alloy steel atau yang
dikenal dengan baja HSLA. Baja ini memiliki kekuatan yang jauh lebih tinggi dibanding low
acarbon steel dikarenakan memiliki paduan Mn dan Mo. Paduan ini menyebabkan pengecilan
ukuran batas butir serta adanya terbentuk persipasi sehingga kekerasan dari baja meningkat.
Tabel 4.9 Komposisi AISI 4140
Sumber : QC PT Bukaka Teknik Utama
4.3.2 Proses Pembuatan Pinion AISI 4140 pada Gear Reducer
Proses pembuatan gear sendiri dapat melalui 2 alur proses, yaitu heat treatment
sebelum machining dan heat treatment setelah machining:
Metode Keuntungan Kerugian Cost
Sebelum
Machining
Resiko terjadi
distorsi dan crack lebih
kecil
Machining menjadi
sulit dikarenakan
kekerasan permukaan >
50 HRC
Lebih besar,
karena memerlukan
mata pisau yang
sangat keras dan
mahal
Setelah
Machining
Hasil kekerasan
permukaan pinion lebih
seragam
Resiko terjadi
distorsi dan crack lebih
besar dikarenakan sudut
dari hasil pinion
Lebih kecil karena
mata pisau tidak perlu
yang keras
Tabel 4.10 Kondisi Perlakuan Surface Hardening
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 49
1. Surface Hardening Sebelum Machining
Surface hardening sebelum machining merupakan proses surface hardening
yang dilakukan sebelum material AISI 4140 di machining. Dari tabel perbandingan
diatas terdapat keuntungan dan kerugian yaitu
Keuntungan : Resiko terjadi distorsi dan crack lebih kecil dikarenakan bentuk
dari material yang dilakukan hardening tidak komplek.
Kerugian : Machining menjadi sulit dikarenakan kekerasan permukaan > 50
HRC. hal ini disebabkan permukaan terbentuk fasa martensit sehingga
dibutuhkan pisau/alat machining yang kekerasannya lebih besar dibandingkan
untuk machining.
2. Surface Hardening Setelah Machining
Surface hardening setelah machining merupakan proses surface hardening
yang dilakukan setelah material AISI 4140 di machining. Dari tabel perbandingan
diatas terdapat keuntungan dan kerugian
Keuntungan : Hasil kekerasan permukaan pinion lebih seragam dan perlakuan
machining menjadi lebih mudah cost untuk proses machining tidak terlalu besar
karena pisau yang digunakan untuk machining kekerasannya tidak harus terlalu
tinggi karena baja AISI 4140 dalam keadaan masih lunak
Kerugian : Resiko terjadi distorsi dan crack lebih besar dikarenakan pada saat
perlakuan surface hardening material telah dalah bentuk pinion yang cukup
komplek. Gigi pada pinion sangat rentan untuk terjadinya crack karena terdapat
sudut pada gigi tersebut
Dengan pertimbangan diatas PT Bukaka Teknik Utama sendiri memakai alur surface
hardening setelah machining dengan pertimbangan biaya pengadaan mata pisau yang sangat
tinggi yang akan mengakibatkan harga gear reducer meningkat signifikan serta hasil surface
hardening lebih seragam jika menggunakan hardening setelah machining.
Alur yang akan digunakan PT Bukaka Teknik Utama dalam pembuatan komponen
pinion AISI 4140 sebagai berikut :
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 50
1. Mendatangkan Bahan Baku AISI 4140 (Bar)
Bahan baku untuk membuat komponen shaft atau pinion pada gear reducer adalah AISI
4140 yang diimpor dari Amerika. Bahan baku yang digunakan memiliki sifat mekanik
dan komposisi kimia sebagai berikut :
Komponen Raw Material Bukaka Spesifikasi
Input Shaft
Ass’y
AISI 4140 TS : 13200 N/mm2
YS : 110000 N/mm2
Elongasi : min 16 %
Hardness : 280-320
HB
Heat treatment
after machining
Heat treatment
after machining
Pinion 2nd Ass’y AISI 4140 TS : 13200 N/mm2
YS : 110000 N/mm2
Elongasi : min 16 %
Hardness : 280-320
HB
Heat treatment
after machining
Heat treatment
after machining
Tabel 4.11 Spesifikasi dan Sifat Mekanik AISI 4140
Sumber : PPIC PT Bukaka Teknik Utama
2. Machining
Proses machining yang dilakukan bertujuan untuk membentuk komponen AISI 4140
sesuai dengan spesifikasi pada gambar 4.15 Untuk proses machining terdiri dari
beberapa tahap
Pemotongan, bahan baku AISI 4140 dalam bentuk bar dipotong menggunakan
MH-1016JA.
Bubut, hasil dari AISI 4140 yang telah dipotong dibubut menggunakan mesin
CNC-TAKANG seri LA40X3000. Pada proses material dibubut sesuai bentuk
dan dimensi yang sudah ada pada gambar teknik.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 51
Hobbing, hasil bubut kemudian dilanjutkan ke proses hobbing menggunakan
CNC Gear Hobbing Machine Type YKL 31-160. Untuk membentuk gigi gear
dari komponen pinion AISI 4140.
Gambat 4.15 Bentuk Kmponen Pinion AISI 4140
Sumber : QC PT Bukaka Teknik Utama
3. Proses Heat Treatment ( Surface Hardening)
Setelah dilakukan proses machining, komponen pinion AISI 4140 dilakukan proses
surface hardening untuk mendapatkan kekerasan sesuai dengan spesifikasi yang
diinginkan oleh PT Bukaka Teknik Utama. Proses surface hardening PT Bukaka Teknik
Utama bekerja sama dengan pihak ketiga PT Seraya Perkasa Mututama. Dalam proses
surface hardening PT Bukaka Teknik Utama menggunakan proses Induction Hardening
dengan kekerasan yang didapat adalah
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 52
Gambar 4.16 Kurva Hasil Induction Hardening
Sumber : PT Bukaka Teknik Utama
Sebelum menggunakan proses Induction Hardening, PT Bukaka Teknik Utama
menggunakan perlakuan pengerasan permukaan dari pinion menggunakan nitriding.
Namun proses ini tidak digunakan lagi karena terjadi kegagalan dimana hasil dari
nitriding terjadi pengelupasan.
4. Assembling
Proses ini merupakan perakitan komponen gear reducer yang terdiri dari housing, shaft
dan first and second gear itu sendiri.
4.3.3 Analisa Penyebab Pengelupasan Hasil Nitriding Berdasarkan Telaah Pustaka.
Kegagalan nitriding dimana pengelupasan hasil nitriding pada pinion 4140 PT Bukaka
Utama menjadi dasar tugas khusus yang diberikan untuk menganalisis penyebab pengelupasan
hasil nitriding berdasarkan telaah pustaka.
Penyebab hasil proses Nitriding yang seharusnya menghasilkan kekerasan
permukaan yang tinggi, namun mudah terkelupas disebabkan oleh karena terbentuknya lapisan
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 53
Nitrida putih (fasa ganda Fe4N dan Fe2-3N) akibat disosiasi Nitrida pada material tidak
sempurna, sehingga sebagian besar Nitrida bertumpuk pada permukaan.
Biasanya masalah tersebut terjadi akibat proses Nitiding yang tidak sempurna pada
proses single stage disebabkan oleh dua hal, yaitu pengaruh temperatur dan waktu proses
terhadap intensitas Amonia sehingga menghasilkan produk yang jelek, untuk mengatasi
masalah tersebut biasanya dilakukan proses pemanasan double stage. Prinsip dari double stage
adalah untuk mengurangi terbetuknya lapisan putih pada permukaan material saat di- Nitriding.
Gambar 4.17 Grafik Temperatur terhadap Kandungan Amonia, Waktu terhadap Kandungan
Amonia
Proses double stage dilakukan secara dua tahap, tahap pertama parameter yang
digunakan sama dengan proses pada single stage, temperatur antara 495- 525ᵒC laju disosiasi
15- 30% namun berbeda waktu. Kemudian dilanjutkan ke tahap kedua, temperatur dinaikkan
ke 550- 565ᵒC dan laju disosiasi dinaikkan ke 60- 80%.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 54
Gambar berikut menjelaskan kedalaman pengerasan pada baja 4140 yang mengalami
proses double stage, namun berbeda waktu tahan pada pemanasan tahap pertama. Baja yang
mengalami waktu tahanan lama pada tahap pertama akan sedikit bahkan tidak ada lapisan
Nitrida putihnya.
Gambar 4.18 Hasil Nitriding dengan Perbedaan Temperatur dan Waktu
Sumber : ASM Vol 4 Heat Treating
Efek waktu pada Nitriding akan menyebabkan menigkatnya kedalaman tetapi
kekerasan dari hasil nitriding lebih rendah
Gambar 4.19 Kurva Kedalaman Kekerasan pada Saat Double Temp
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 55
4.3.4 Alternatif Pengerasan Surface Hardening yang Dapat Diaplikasikan pada Pinion
AISI 4140
Dalam pemilihin metoda pengerasan permukaan pada PT Bukaka Teknik Utama
dijabarkan dalam beberapa pendekatan.
4.3.4.1 Pendekatan berdasarkan kondisi sebelum atau sesudah machining
Analisis ini sama hal dengan dasar pemilihin proses yang dijelaskan
sebelumnya dimana pengerasan setelah machining lebih murah dan hasil pengerasan
yang lebih seragam. Pada analisis lebih penekanan kepada pengerasan yang dilakukan
kepada memodifikasi kimia atau merubah fasa dari permukaan tanpa membentuk
lapisan baru. Apabila lapisan baru terbentuk maka akan menambah dimensi sehingga
tidak sesuai dengan spesifikasi yang ditetapkan PT Bukaka Teknik Utama. Pengerasan
permukaan tanpa penambahan lapisan pada permukaan ‘Selective treatment’.
4.3.4.2 Pendekatan berdasarkan karakteristik dari AISI 4140
Baja AISI 4140 merupakan jenis baja low alloy dan medium carbon steel,
berdasarkan pendekatan ini baja AISI 4140 dapat dilakukan surface hardening sesuai
dengan karakteristik masing surface hardening. Karakteristik surface hardening yang
sesuai dengan Baja AISI 4140 adalah Carburizing, Nitriding, Carbonitriding, Titanium
Carbide dan Boriding. Pemelihan ini didasarkan dari tabel … dimana pada tabel
terdapat jenis baja yang dapat dilakukan surface hardening.
4.3.4.3 Pendekatan berdasarkan Kurva CCT AISI 4140
Dari kurva CCT AISI 4140 terdapat wilayah martensit tanpa melewati pearlite
atau bainet. Dengan adanya wilayah ini dapat dipastikan Baja AISI 4140 dapat memiliki
kekerasan > 50 HRC. Selain itu, wilayah ini juga menunjukkan pengerasan permukaan
tanpa melibatkan difusi dapat dilakukan, yang biasa disebut dengan ‘Selective Surface
Hardening’. Proses itu meliputi pemanasan pada temperatur austinisasi kemudian
diquench menggunakan media oli.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 56
Gambar 4.20 Kurva TTT AISI 4140
Sumber : PPt Kuliah Heat Surface Trearment DTMM
4.3.4.4 Pendekatan Berdasarkan Difusi
Pada pendekatan ini, beberapa metoda difusi yang dapat digunakan pada baja
AISI 4140 dikerucutkan menjadi 1 dengan cara perbandingan keuntungan, kerugian serta
cost untuk perlakuannya.
Metode Keuntungan Kerugian Cost
Carburizing Peralatan murah Rentan distorsi Rendah
Tinggi (vacum)
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 57
Nitriding Minim distorsi
Suhu operasi rendah
Proses nya lambat Rendah
Tinggi (vacum)
Carbonitriding Temperatur rendah
dari carburizing
Distorsi rendah dari
carburizing
Untuk low alloy
disarankan hanya
dalam gas
carbonitriding
Rendah
Titanium Carbide Wear resistance
tinggi (>70HRC)
Temepratur tinggi
menyebabkan
distorsi
Tinggi (titanium
mahal)
Boriding Wear resistance
tinggi
Proses temperatur
menyebabkan
distorsi
Tabel 4.12 Perbandingan Metoda Difusi
Dari tabel pemakaian treatment yang disarankan kepada nitriding dengan
perlakuan nitriding karena temperatur rendah , minim distorsi, cost nya yang murah.
PT Bukaka Teknik Utama telah menggunakan nitriding namun lapisan nitrida
terkelupas diakibatkan adanya nitrida putih, pencegahan yang dapat dilakukan
berdasarkan penjelasan sebelumnya adalah
Menggunakan proses salt dan ion nitriding
Melakukan pemanasan double stage (mengurangi nitrida putih)
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 58
4.3.4.5 Pendekatan berdasarkan metoda ‘Selective Surface Hardening’
Pada pendekatan ini, beberapa metoda difusi yang dapat digunakan pada baja
AISI 4140 dikerucutkan menjadi 1 dengan cara perbandingan keuntungan, kerugian
serta cost untuk perlakuannya.
Metode Kerugian Keuntungan Cost
Flame Hardening Rentan
distorsi
Tidak seragam
Lokalisasi
Murah
Paling rendah
Induction
Hardening
Rentan
distorsi
Pengerasan lokalisasi,
seragam
Murah
rendah
Laser Hardening Mahal Minimalisasi distorsi
Self quenching
Proses cepat
Tinggi
Tabel 4.13 Perbandingan Metoda Selective Surface Treatment
Dari tabel pemakaian treatment yang disarankan kepada laser hardening.
Walaupun harga untuk peralatan nya mahal tapi untuk investasi menggunakan laser
menguntungkan dikarenakan distorsi yang terjadi minim dan proses yang cepat. Selain
itu, proses ini dapat melakukan self-quenching sehingga tidak perlu perlakuan
quenching pada media tertentu.
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 59
BAB V
KESIMPULAN
Dari penelitian yang telah dilakukan terhadap komponen gear reducer dan
perlakuaan panas yang dapat diterapkan pada PT. BUKAKA TEKNIK UTAMA, Cileungsi,
dapat disimpulkansebagai berikut :
5.1 Komponen Housing
1. Material untuk Housing adalah grey cast iron ASTM A 48 class 40
2. Kondisi operasi Pumping berada pada lingkungan yang reaktif, korosif, dan flammable
5. Grey cast iron memiliki mikrostruktur grafit flakes dan perlit
6. Nilai Damping capacity dipengaruhi oleh internal friction
7. Internal friction merupakan pergerakan dislokasi pada fasa grafit
8. Internal friction meningkat seirig naiknya temperatur
9. Perlindungan terhadap Korosi Pumping dimulai dari penyimpanan di gudang sampai
pada operasi di lapangan
10. Metode perlindungan dari korosi dapat dilakukan dengan metode proteksi katodik
Anoda Korban, Inhibitor dan Coating
11. Metode Anoda korban membutuhkan pengontrolan terhadap anoda yang dipakai
12. Metode Inhibitor tergantung terhadap kondisi Lingkungan
13. Keberhasilan dari Coating bergantung terhadap preparation dan komponen pelapisan
5.2 Heat Treatment
1. Salah satu jenis material yang cocok digunakan untuk gear adalah Ductile Cast Iron
grade 100-70-03
2. Untuk menaikkan kekerasan ductile iron, digunakan proses heat treatment quench and
temper
3. Alur proses yang digunakan untuk pembuatan gear di PT Bukaka Teknik Utama adalah
Heat Treatment before Machining
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 60
4. Proses machining bisa dilakukan setelah heat treatment dengan syarat pisau atau alat
machining harus memiliki kekerasan yang lebih dibandingkan pisau yang digunakan
untuk machining baja sebelum heat treatment
5.3 Surface Hardening
1. Pengerasan permukaan pada Pinion AISI 4140 dilakukan setelah machining.
2. Pengerasan yang dilakukan adalah ‘ Surface Treatment’ yang hanya memodifikasi
permukaan.
3. Pengerasan secara metoda difusi adalah Salt atau Ion Nitriding
4. Pengerasan secara metoda selective surfave adalah Laser Hardening
Laporan Kerja Praktik
Departemen Metalurgi dan Material | Laporan Kerja Praktik PT. Bukaka Teknik Utama Page 61
DAFTAR PUSTAKA
ANSI-AGMA 2004-B89-1995__Gear Materials and Heat Treatment Manual
ANSI-AGMA 6008-A98-1998__Specifications for Powder Metallurgy Gears
ASM vol 15: Casting
ASM vol 4 : Heat Treating
Callister,William. 2007. Material Science and Engineering an Introduction (seventh ed). New
York: John Willey and Sons.
Gear Reducer Manufacturing Material Specification. PT Bukaka Teknik Utama. 2014
Heat Treaters Guide Book : Practice and Procedure for Irons and Steels. 1995
Materi kuliah “ Pengerasan, Temper, Subzero Treatment” Dr.Myrna A.Mochtar. Departemen
Teknik Metalurgi dan Material UI
Materi kuliah “High Strenght Low Alloy dan Low Alloy 2015 “ Prof. Dr.-Ing. Suharno,
Bambang.. Departemen Teknik Metalurgi dan Material UI
Quality Control Component Pinion Pumping Unit D-160 S. PT Bukaka Teknik Utama. 2015
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00225476/document diakses pada 2 Februari 2016
http://www.petersonsteel.com/wp-content/uploads/2011/03/Reducing-Gear-Noise.pdf diakses
pada 2 Februari 2016