LAPORAN AKHIR

Pembuatan Ulang Roda Kereta Api dengan Metoda Bandage Reverse Engineering

dengan Memanfaatkan Kemampuan Industri Kecil Menengah

PROGRAM INSENTIF RISET LITBANG PEREKAYASA

Pusat Teknologi Material - BPPT Gedung IIlantai 22 BPPT JI MH Thamrin No 8

Jakarta Pusat 10340 Telp 021-3169868 Fax 021-316 9873

E-maildby0503yahoocom Nopember 2010

Laporan Akhir Roda Kerela Api

LAPORAN AKHIR

Pembuatan Ulang Roda Kereta Api dengan Metoda Bandage Reverse Engineering

dengan Memanfaatkan Kemampuan Industri Kecil Menengah

PROGRAM INSENTIF RISET LITBANG PEREKAYASA

Pusat Teknologi Material - BPPT Gedung II lantai 22 BPPT JI MH Thamrin No 8

Jakarta Pusat 10340 Telp 021-316 9868 Fax 021-316 9873

E-maildby0503yahoocom Nopember 2010

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Daftar lsi

Hal

Lembar Identitas dan Pengesahan 2

Ringkasan 3

Prakata 4

Daftar Isi 5

Daftar Tabel 6

Daftar GalTlbar 7

1 Pendahuluan 9

2 Tinjauan Pustaka 10

3 Tujuan dan Manfaat 11

4 Metodologi 12

5 Hasil dan Pembahasan 16

6 Kesimpulan 38

Daftar Pustaka 39

5

Laparan Akhll Rada Kerela Api

Daftar Tabel

Tabel 51 Komposisi Kimia Roda KA Asli 13

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor 21

Tabel 53 Hasil Pengujian 24

Tabel 54 Komposisi Roda KA 31

Tabel 55 Bahan Dasar 32

Tabel 56 Komposisi Target 32

Tabel 57 Komposisi Roda KA Asli dan Target Peramuan Peleburan 33

Tabel 58 Komposisi Roda KA Asli dan Hasil Cor 34

Tabel 59 Uji Keras Roda KA As-Cast 36

6

Laporan Akhir Rodn Kerela Api

Daftar Gambar

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA 16

Gambar 52 Model Sampel 17

Gambar 53 Model Simulasi 17

Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sample 18

Gambar 55 Temperatur sampel 700 0 C - 9 Detik dan 18 Detik 18

Gambar 56 Temperatur sampel 900 0 C - 9 Detik dan 18 Detik 19

Gambar 57 Sampel Padat 19

Gambar 58 Pembuatan cetakan 20

Gambar 59 Assembling cetakan 20

Gambar 510 Pemanasan Sampel Dalam Cetakan 20

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan 21

Gambar 512 Hasil Cor dan posisi pemotongan 21

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sample 22

Gambar 514 Interface Struktur Mikro 23

Gambar 515 Lokasi Pengujian 24

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA 25

Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair 26

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah 26

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7 27

Gambar 520 Fraction Solid pada Menit ke-11 27

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser 28

Gambar 522 Pola Roda KA 28

7

Laporan Akhir Roda Kere la Api

Gambar 523 Penempatan Pol a Dalam Rangka Cetak dan Pemberian Pasir 29

Gambar 524 Penempatan Penambah 29

Gambar 525 Pemadatan Pasir Cetak 30

Gambar 526 Pengangkatan Pola dari Cetakan 30

Gambar 527 Pemberian Coating Pada Cetakan dan Assembling Cetakan 30

Gambar 528 Cetakan Siap Cor 31

Gambar 529 Proses Peleburan dan Penuangan Ke Cetakan Roda KA 32

Gambar 530 Proses Penuangan dan Kondisi Cetakan Setelah Selesai Dicor

Penuh 33

Gambar 531 Diagram Perlakuan Panas Normalising Coran Roda KA 34

Gambar 532 Struktur IVlikro As-Cast Cor 1 (Bahan Baja Lain) 35

Gambar 533 Struktur Mikro Hasil Normalising Cor 1 (Bahan Baja Lain) 35

Gambar 534 Uji Ultrasonik Roda Cor 1 36

Gambar 54 PemeriksaanCacat Roda Cor 1 dengan Die Penetrant 37

8

LaparDn Akhir Rada Kerela Api

1 Pendahuluan

Dalam pelaksanaan penelitian rehabilitasi roda kereta yang telah mengalami aus (pengurangan ketebalan) maka akan dilakukan kegiatan riset pelapisan roda kereta api dengan cara Hot metal cladding sehingga akan diperoleh lapisan pada permukaan roda kereta dimana terjadi interdifusi antara material baja karbon roda kereta dan logam pelapisannya yang dalam hal ini di coba untuk memakai baja Pelapisan dapat dilakukan dengan menggunakan jenis logam baja karbon yang sama dengan jenis roda kereta atau pelapisan dengan menggunakan logam baja anti karat Untuk itu perlu dilakukan karakterisasi material untuk mengetahui komposisi material roda kereta bekas yang merupakan barang impor dan berbagai analisis beban (gaya) dinamis yang bekerja pada roda kereta saat sedang berfungsi Fungsi-fungsi tersebut antara terdiri dari gaya pengereman antara sepatu rem dengan telapak roda kereta gaya gesek antara roda kereta dan bantalan rei serta beban dinamis pada roda kereta akibat dari total beban yang berada diatasnya Selain itu perlu dijaga agar supaya pada daerah yang saling berlapis tidak akan muncul semacam sifat katodik yang mempercepat korosi sehingga perlu di jaga metal sebagai pelapisnya mengalami proses difusi bonding yang baik dan tidak terbentuk celah sebagai tempat perambatan media Selain melakukan proses pelapisan ulang juga akan dilaksanakan pembuatan ulang roda kereta dengan menggunakan metoda pengecoran Dengan metoda pengecoran diharapkan dapat ditentukan material balance dari paduan material roda kereta yang memenuhi persyaratan kekuatan dan kehandalan roda kereta yang sampai saat ini roda kereta api di Indonesia sepenuhnya masih terus di import

9

Laparal1 Akhir Rada Kerela Api

2 Tinjauan Pustaka

Untuk dapat menghasilkan sambungan antara logam padat dan cair yang sempurna tanpa adanya batas antara (interface) maka proses perlu dilakukan sampai terjadi fusi Proses fusi yaitu sebagian logam padatan ikut mencair dan mencapai kondisi cair-padat (mushy zone) atau benar-benar mencair sebagian sehingga terjadi pencampuran antara logam cair dan logam padat tersebut Kondisi tersebut akan menghasilkan sambungan yang sempurna seolah cairan yang diberikan bukanlah sekedar melapis tapi benar-benar menyatu dengan logam padatan yang dilapisinya

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam proses pelapisan calran adalah parameter-parameter perpindahan panas Logam padat perlu mendapatkan panas untuk mencapai kondisi mushy atau cairo Panas dapat di peroleh dari pemberian panas (heat generation) pada padatan dengan cara memanaskan logam padat menggunakan pemanas Sumber lainnya adalah dari panas yang dimiliki cairan Untuk sumber panas yang kedua tentunya akan berakibat terjadinya penurunan temperatur cairan karena adanya penyerapan panas oleh logam padat sehingga temperatur akhir keduanya akan mencapai titik pertemuan pada temperatur tertentu selanjutnya kemudian keduanya akan turun secara bersamaan Bila titik pertemuan temperatur yang terjadi pad a kondisi logam padat masih dalam kondisi full pad at atau belum mushy atau mencair maka yang terjadi adalah difusi atom-atom antara kedua bagian dan terjadi sambungan Sambungan yang terjadi akan kurang kuat karena pada dasarnya keduanya masih terpisah oleh adanya interface

Untuk mengatasi penurunan temperatur cairan maka pemberian pelapisan dapat dilakukan dengan mengalirkan cairan Dengan kondisi mengalir maka padatan akan mendapatkan panas sementara cairan yang telah memberikan panas akan pindah karena mengalir Sampai pada saat temperatur padatan sudah cukup untuk berfusi dengan cairan maka aliran cairan dapat dihentikan

Dari konsep tersebut maka parameter utama yang perlu di cari dalam proses pelapisan cairan pada padatan adalah sebagai berikut

1 Temperatur preheat logam padatan 2 Temperatur tuang logam cairan 3 Waktu pengaliran cairan

10

Laporon Akhir Rada Kerefa Api

3 Tujuan dan Manfaat

1 Teknologi terapan proses industri yang mampu melakukan daur ulang secara cermat dan ber kualitas

2 aplikasi dalam untuk membantu PT Kereta Api dalam mengatasi kebutuhan roda kereta untuk mengganti roda yang di nyatakan aus dan tidak dapat dipakai lagi tanpa harus melakukan impor

3 Penekanan pada industri Kecil Menengah dilakukan sebagai pemicu agar IKM dapat juga melakukan daur ulang produk2 yang secara langsung mengurangi irnpor

4 Secara lebih terintegrasi maka IKIVl ini dengan PT Kereta Api dapat melakukan kerja sama memanfaatkan bahan baku dan desain mold secara benar dan cepat

Ceruk pasar pengecoran baja mangan sangat potensial terutama dalam mengembangkan keahlian pengecoran dsb

Manfaat

1 Meningkatnya kegiatan ekonomi masyarakat pengecoran yang lesu dan tersedianya teknologi yang tepat

2 Peningkatan added value mutu konsumtif yang mampu bersaing dengan produk import Sehingga mengurangi nilai devisa

3 Pengembang mitra usaha yang sederhana dan sebenarnya merupakan penggiatan perekonornian karena tidak terpengaruh oleh nilai dolar

11

Loparan Akhir Rada Kere la Api

4 METODOLOGI

Pengembangan metode pelapisan logam cair pad a padatan ini ditujukan untuk

melakukan perbaikan pada roda kereta api Roda kereta api yang telah

mengalami keausan permukaan akan diberi lapisan menggunakan cairan logam

dengan komposisi sejenis Penelitian yang dilakukan adalah melapis sampel

padat dari bahan roda KA dan dilapis cairan Langkah yang ditempuh untuk

mencapai proses yang dapat menghasilkan sambungan lapisan yang baik dan

kuat dilakukan sebagai berikut

Penentuan jenis logam baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan komposisi bahan

bull Pemeriksaan metalografi atau struktur mikro bahan

Setelah diperoleh komposisi material maka akan dapat di analisis sifat atau

karakteristik material dari mulai temperatur cair karakter pembekuan dan

struktur mikro yang akan terbentuk pada saat membeku

Simulasi pelapisan logam cair

Simulasi pelapisan logam padat oleh logam cair dilakukan dengan menggunakan

software magma soft Model akan dibuat serupa dengan rencana eksperimen

Dalam pemodelan dan simulasi dapat dilakukan variasi untuk parameter yang

akan dicari dalam eksperimen Parameter tersebut adalah Temperatur preheat

logam padatan Temperatur preheat sampel sebesar 500degC 700 degc dan 900 degC

Parameter lain dibuat konstan yaitu temperatur tuang Iogam cairan dan waktu

pengaliran cairan Hasil simulasi akan diperoleh distribusi temperatur yang terjadi

pada saat dilakukan pelapisan dan apakah temperatur pada bagian padatan

telah mencapai temperatur cair atau belum Langkah simulasi yang dilakukan

sebagai berikut

bull Pembuatan model sampel padatan

12

Laparan Akhir Rada Kerea Api

bull Raneangan proses dan variasi parameter

bull Simulasi pelapisan eairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pada sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

Pembuatan sampel

Sam pel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

41 Pembuatan eetakan

Sampel diletakkan di dalam eetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bag ian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan eairan yang akan dilapiskan

42 Pemanasan sam pel dalam eetakan

Sebelum dieor dengan material eair sampel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sampel yaitu 500 dege 700 dege dan

900 dege

43 Proses peleburan dan penuangan eairan pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

44 Pengujian hasil as-cast

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

45 Proses perlakuan panas

Dalam kondisi digunakan roda kereta api telah mengalami proses perlakuan

panas Untuk dapat meneapai kondisi yang homoge antara logam eair yang

melapisi dengan logam padat yang dilapis maka perlu dilakukan ekperimen

perlakuan panas sampai diperoleh struktur mikro yang homogen antara logam

padat dan logam pelapis

13

46 Pengujian hasil perlakuan panas

8etelah diberi perlakuan panas maka sam pel diperiksa kembali apakah kondisi

sambungan dan struktur mikro bisa menjadi homogen Pemeriksaan yang

dilakukan meliputi foto makro metalografi dan kekerasan mikro Hasil akhir yang

diharapkan adalah diperoleh sam pel dengan kondisi pelapisan antara logam

pad at dan cair tanpa adanya interface sambungan dengan struktur mikro yang

homogen

bull PROSES PENGECORAN bull Proses perancangan

Roda KA yang akan dibuat disesuaikan dengan skala tanur yang dimiliki Kapasitas tanur yang dimiliki sebesar 250 Kg oleh karenanya roda KA yang dibuat dirancang memiliki berat tidak lebih dari 125 Kg Rancangan bentuk roda KA disesuaikan dengan aslinya namun dalam skala yang lebih kecil Perancangan pertama yang dilakukan berupa gambar teknik roda KA yang dilakukan meliputi

bull Pembuatan gambar teknik roda KA bull Perancangan pembuatan polapattern roda KA bull Perancangan proses pengecoran roda KA (rancangan sistem

saluran dan penambah) Untuk dapat menghasilkan coran roda KA yang bebas cacat susut cor maka dilakukan perancangan untuk sistem saluran dan penambah Agar hasilnya optimal dan efisien maka dilakukan simulasi pengecoran menggunakan software magma soft Dari hasil simulasi akan diperoleh

bull Optimasi penggunaan penambah untuk menghindari cacat susut tuang (shrinkage)

bull Optimasi sistem saluran untuk menghindari turbulensi dan gas terjebak

bull Proses produksi coran roda KA Proses rancangan direalisasikan dalam bentuk pembuatan coran roda KA Urutan langkah yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan pola bull Pembuatan cetakan dan inti bull Peleburan - Penuangan bull Pembongkaran bull Pembersihan (fetling - shot blasting) bull Perlakuan panas

14

Loporan Akhr Roda Kerelo Api

Dalam hal penggunaan bahan untuk peleburan digunakan dua jenis bahan

bull Bahan baku peleburan menggunakan 100 roda KA bekas bull Bahan baku peleburan menggunakan baja lain

Target komposisi yang dihasilkan sesuai dengan rancangan yang ditetapkan

bull Proses pengujian Untuk mengetahui kualitas hasil cor maka dilakukan pengujian terhadap kualitas material dan benda cor Pemeriksaan meliputi

bull Pemeriksaan komposisi bull Pemeriksaan metalografi - struktur mikro bahan bull Pengujian kekerasan bull Pengujian tarik bull Pengujian impak bull Pengujian NOT bull Ultrasonik bull Die penetrant bull Pemotongan satu benda hasil pengecoran untuk menganalisa

keberadaan cacat di bag ian dalam (shrinkage) bull ANALISA HASIL - KOMPARASI CORAN DENGAN RODA KA ASLI

Dari hasil pengecoran kemudian dilakukan perbandingan terhadap kualitas roda KA yang asli Perbandingan hasil roda KA yang dihasilkan dengan bahan baku yang berbeda juga dilakukan Hal yang dibandingkan berupa sifat mekanik dan struktur mikro yang dihasilkan

bull PROTOTIPE SELESAI Setelah mendapatkan perbandingan hasil roda cor dengan roda KA asli maka proses pembuatan prototipe sudah selesai Luarannya berupa roda KA dalam skala penelitian yang memiliki sifat mekanik sesuai dengan tuntutan roda KA Selain itu dapat dihasilkan SOP untuk membuat roda KA

15

Laparan Akhir Rada Kerela Api

5 HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Jenis Logam Baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan Komposisi Bahan Tabel 51 Komposisi Kimia Roda KA Asli

Material termasuk baja karbon tanpa paduano

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA

Struktur mikro terdiri dari Perl it 95 dan Ferrit 5

16

Laparan Akhir Rada Kere la Api

Simulasi Pelapisan Logam Cair

bull Pembuatan Model Sampel Padatan

Gambar 52 Model Sampel

I Gambar 53 Model Simulasi

Model sam pel dan susunan dalam simulasi seperti yang digambarkan diatas

bull Parameter Simulasi

bull Bahan sam pel Carbon Steel

bull Logam cair Carbon Steel

bull Temperatur awal sampel 500 0 C 700 0 C dan 9000 C

bull Temperatur cor

bull Waktu pengisian 18 seconds

bull Jenis cetakan Silica dry sand

o Dimensi 130mm x 130mm

o Tebal10mm

o Berat 1400 gr

bull Kondisi batas

17

____________________

L(paran Akhir Rada Kereta Api

o Tebal sam pel 8 - 12 mm

o Berat sampel 14 kg

o Observed at 2 seconds after filling process completed -7 [at

highest temp of sample]

o Observed at 0 - O5mm depth from the sample surface

bull Simulasi Pelapisan Cairan

Temp [0 C]

-7 shy

-

Sample 900deg --

~8QQo

L _ _-- cmiddot 7QOltYC middot ~

-

T Sol 1395degC

1 2 13 14 15 16 ti me [5l Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sam pel

-Ill middot IM e 9

f - -_ ~ - -~~ Lshy

I ~H ~ a 10bulln I l U I ~

~

G tmiddot_- -_ ~- - _ti=_~

Gambar 55 Temperatur sampel 7000 C - 9 Detik dan 18 Detik

18

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laparan Akhll Rada Kerela Api

Daftar Tabel

Tabel 51 Komposisi Kimia Roda KA Asli 13

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor 21

Tabel 53 Hasil Pengujian 24

Tabel 54 Komposisi Roda KA 31

Tabel 55 Bahan Dasar 32

Tabel 56 Komposisi Target 32

Tabel 57 Komposisi Roda KA Asli dan Target Peramuan Peleburan 33

Tabel 58 Komposisi Roda KA Asli dan Hasil Cor 34

Tabel 59 Uji Keras Roda KA As-Cast 36

6

Laporan Akhir Rodn Kerela Api

Daftar Gambar

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA 16

Gambar 52 Model Sampel 17

Gambar 53 Model Simulasi 17

Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sample 18

Gambar 55 Temperatur sampel 700 0 C - 9 Detik dan 18 Detik 18

Gambar 56 Temperatur sampel 900 0 C - 9 Detik dan 18 Detik 19

Gambar 57 Sampel Padat 19

Gambar 58 Pembuatan cetakan 20

Gambar 59 Assembling cetakan 20

Gambar 510 Pemanasan Sampel Dalam Cetakan 20

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan 21

Gambar 512 Hasil Cor dan posisi pemotongan 21

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sample 22

Gambar 514 Interface Struktur Mikro 23

Gambar 515 Lokasi Pengujian 24

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA 25

Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair 26

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah 26

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7 27

Gambar 520 Fraction Solid pada Menit ke-11 27

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser 28

Gambar 522 Pola Roda KA 28

7

Laporan Akhir Roda Kere la Api

Gambar 523 Penempatan Pol a Dalam Rangka Cetak dan Pemberian Pasir 29

Gambar 524 Penempatan Penambah 29

Gambar 525 Pemadatan Pasir Cetak 30

Gambar 526 Pengangkatan Pola dari Cetakan 30

Gambar 527 Pemberian Coating Pada Cetakan dan Assembling Cetakan 30

Gambar 528 Cetakan Siap Cor 31

Gambar 529 Proses Peleburan dan Penuangan Ke Cetakan Roda KA 32

Gambar 530 Proses Penuangan dan Kondisi Cetakan Setelah Selesai Dicor

Penuh 33

Gambar 531 Diagram Perlakuan Panas Normalising Coran Roda KA 34

Gambar 532 Struktur IVlikro As-Cast Cor 1 (Bahan Baja Lain) 35

Gambar 533 Struktur Mikro Hasil Normalising Cor 1 (Bahan Baja Lain) 35

Gambar 534 Uji Ultrasonik Roda Cor 1 36

Gambar 54 PemeriksaanCacat Roda Cor 1 dengan Die Penetrant 37

8

LaparDn Akhir Rada Kerela Api

1 Pendahuluan

Dalam pelaksanaan penelitian rehabilitasi roda kereta yang telah mengalami aus (pengurangan ketebalan) maka akan dilakukan kegiatan riset pelapisan roda kereta api dengan cara Hot metal cladding sehingga akan diperoleh lapisan pada permukaan roda kereta dimana terjadi interdifusi antara material baja karbon roda kereta dan logam pelapisannya yang dalam hal ini di coba untuk memakai baja Pelapisan dapat dilakukan dengan menggunakan jenis logam baja karbon yang sama dengan jenis roda kereta atau pelapisan dengan menggunakan logam baja anti karat Untuk itu perlu dilakukan karakterisasi material untuk mengetahui komposisi material roda kereta bekas yang merupakan barang impor dan berbagai analisis beban (gaya) dinamis yang bekerja pada roda kereta saat sedang berfungsi Fungsi-fungsi tersebut antara terdiri dari gaya pengereman antara sepatu rem dengan telapak roda kereta gaya gesek antara roda kereta dan bantalan rei serta beban dinamis pada roda kereta akibat dari total beban yang berada diatasnya Selain itu perlu dijaga agar supaya pada daerah yang saling berlapis tidak akan muncul semacam sifat katodik yang mempercepat korosi sehingga perlu di jaga metal sebagai pelapisnya mengalami proses difusi bonding yang baik dan tidak terbentuk celah sebagai tempat perambatan media Selain melakukan proses pelapisan ulang juga akan dilaksanakan pembuatan ulang roda kereta dengan menggunakan metoda pengecoran Dengan metoda pengecoran diharapkan dapat ditentukan material balance dari paduan material roda kereta yang memenuhi persyaratan kekuatan dan kehandalan roda kereta yang sampai saat ini roda kereta api di Indonesia sepenuhnya masih terus di import

9

Laparal1 Akhir Rada Kerela Api

2 Tinjauan Pustaka

Untuk dapat menghasilkan sambungan antara logam padat dan cair yang sempurna tanpa adanya batas antara (interface) maka proses perlu dilakukan sampai terjadi fusi Proses fusi yaitu sebagian logam padatan ikut mencair dan mencapai kondisi cair-padat (mushy zone) atau benar-benar mencair sebagian sehingga terjadi pencampuran antara logam cair dan logam padat tersebut Kondisi tersebut akan menghasilkan sambungan yang sempurna seolah cairan yang diberikan bukanlah sekedar melapis tapi benar-benar menyatu dengan logam padatan yang dilapisinya

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam proses pelapisan calran adalah parameter-parameter perpindahan panas Logam padat perlu mendapatkan panas untuk mencapai kondisi mushy atau cairo Panas dapat di peroleh dari pemberian panas (heat generation) pada padatan dengan cara memanaskan logam padat menggunakan pemanas Sumber lainnya adalah dari panas yang dimiliki cairan Untuk sumber panas yang kedua tentunya akan berakibat terjadinya penurunan temperatur cairan karena adanya penyerapan panas oleh logam padat sehingga temperatur akhir keduanya akan mencapai titik pertemuan pada temperatur tertentu selanjutnya kemudian keduanya akan turun secara bersamaan Bila titik pertemuan temperatur yang terjadi pad a kondisi logam padat masih dalam kondisi full pad at atau belum mushy atau mencair maka yang terjadi adalah difusi atom-atom antara kedua bagian dan terjadi sambungan Sambungan yang terjadi akan kurang kuat karena pada dasarnya keduanya masih terpisah oleh adanya interface

Untuk mengatasi penurunan temperatur cairan maka pemberian pelapisan dapat dilakukan dengan mengalirkan cairan Dengan kondisi mengalir maka padatan akan mendapatkan panas sementara cairan yang telah memberikan panas akan pindah karena mengalir Sampai pada saat temperatur padatan sudah cukup untuk berfusi dengan cairan maka aliran cairan dapat dihentikan

Dari konsep tersebut maka parameter utama yang perlu di cari dalam proses pelapisan cairan pada padatan adalah sebagai berikut

1 Temperatur preheat logam padatan 2 Temperatur tuang logam cairan 3 Waktu pengaliran cairan

10

Laporon Akhir Rada Kerefa Api

3 Tujuan dan Manfaat

1 Teknologi terapan proses industri yang mampu melakukan daur ulang secara cermat dan ber kualitas

2 aplikasi dalam untuk membantu PT Kereta Api dalam mengatasi kebutuhan roda kereta untuk mengganti roda yang di nyatakan aus dan tidak dapat dipakai lagi tanpa harus melakukan impor

3 Penekanan pada industri Kecil Menengah dilakukan sebagai pemicu agar IKM dapat juga melakukan daur ulang produk2 yang secara langsung mengurangi irnpor

4 Secara lebih terintegrasi maka IKIVl ini dengan PT Kereta Api dapat melakukan kerja sama memanfaatkan bahan baku dan desain mold secara benar dan cepat

Ceruk pasar pengecoran baja mangan sangat potensial terutama dalam mengembangkan keahlian pengecoran dsb

Manfaat

1 Meningkatnya kegiatan ekonomi masyarakat pengecoran yang lesu dan tersedianya teknologi yang tepat

2 Peningkatan added value mutu konsumtif yang mampu bersaing dengan produk import Sehingga mengurangi nilai devisa

3 Pengembang mitra usaha yang sederhana dan sebenarnya merupakan penggiatan perekonornian karena tidak terpengaruh oleh nilai dolar

11

Loparan Akhir Rada Kere la Api

4 METODOLOGI

Pengembangan metode pelapisan logam cair pad a padatan ini ditujukan untuk

melakukan perbaikan pada roda kereta api Roda kereta api yang telah

mengalami keausan permukaan akan diberi lapisan menggunakan cairan logam

dengan komposisi sejenis Penelitian yang dilakukan adalah melapis sampel

padat dari bahan roda KA dan dilapis cairan Langkah yang ditempuh untuk

mencapai proses yang dapat menghasilkan sambungan lapisan yang baik dan

kuat dilakukan sebagai berikut

Penentuan jenis logam baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan komposisi bahan

bull Pemeriksaan metalografi atau struktur mikro bahan

Setelah diperoleh komposisi material maka akan dapat di analisis sifat atau

karakteristik material dari mulai temperatur cair karakter pembekuan dan

struktur mikro yang akan terbentuk pada saat membeku

Simulasi pelapisan logam cair

Simulasi pelapisan logam padat oleh logam cair dilakukan dengan menggunakan

software magma soft Model akan dibuat serupa dengan rencana eksperimen

Dalam pemodelan dan simulasi dapat dilakukan variasi untuk parameter yang

akan dicari dalam eksperimen Parameter tersebut adalah Temperatur preheat

logam padatan Temperatur preheat sampel sebesar 500degC 700 degc dan 900 degC

Parameter lain dibuat konstan yaitu temperatur tuang Iogam cairan dan waktu

pengaliran cairan Hasil simulasi akan diperoleh distribusi temperatur yang terjadi

pada saat dilakukan pelapisan dan apakah temperatur pada bagian padatan

telah mencapai temperatur cair atau belum Langkah simulasi yang dilakukan

sebagai berikut

bull Pembuatan model sampel padatan

12

Laparan Akhir Rada Kerea Api

bull Raneangan proses dan variasi parameter

bull Simulasi pelapisan eairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pada sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

Pembuatan sampel

Sam pel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

41 Pembuatan eetakan

Sampel diletakkan di dalam eetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bag ian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan eairan yang akan dilapiskan

42 Pemanasan sam pel dalam eetakan

Sebelum dieor dengan material eair sampel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sampel yaitu 500 dege 700 dege dan

900 dege

43 Proses peleburan dan penuangan eairan pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

44 Pengujian hasil as-cast

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

45 Proses perlakuan panas

Dalam kondisi digunakan roda kereta api telah mengalami proses perlakuan

panas Untuk dapat meneapai kondisi yang homoge antara logam eair yang

melapisi dengan logam padat yang dilapis maka perlu dilakukan ekperimen

perlakuan panas sampai diperoleh struktur mikro yang homogen antara logam

padat dan logam pelapis

13

46 Pengujian hasil perlakuan panas

8etelah diberi perlakuan panas maka sam pel diperiksa kembali apakah kondisi

sambungan dan struktur mikro bisa menjadi homogen Pemeriksaan yang

dilakukan meliputi foto makro metalografi dan kekerasan mikro Hasil akhir yang

diharapkan adalah diperoleh sam pel dengan kondisi pelapisan antara logam

pad at dan cair tanpa adanya interface sambungan dengan struktur mikro yang

homogen

bull PROSES PENGECORAN bull Proses perancangan

Roda KA yang akan dibuat disesuaikan dengan skala tanur yang dimiliki Kapasitas tanur yang dimiliki sebesar 250 Kg oleh karenanya roda KA yang dibuat dirancang memiliki berat tidak lebih dari 125 Kg Rancangan bentuk roda KA disesuaikan dengan aslinya namun dalam skala yang lebih kecil Perancangan pertama yang dilakukan berupa gambar teknik roda KA yang dilakukan meliputi

bull Pembuatan gambar teknik roda KA bull Perancangan pembuatan polapattern roda KA bull Perancangan proses pengecoran roda KA (rancangan sistem

saluran dan penambah) Untuk dapat menghasilkan coran roda KA yang bebas cacat susut cor maka dilakukan perancangan untuk sistem saluran dan penambah Agar hasilnya optimal dan efisien maka dilakukan simulasi pengecoran menggunakan software magma soft Dari hasil simulasi akan diperoleh

bull Optimasi penggunaan penambah untuk menghindari cacat susut tuang (shrinkage)

bull Optimasi sistem saluran untuk menghindari turbulensi dan gas terjebak

bull Proses produksi coran roda KA Proses rancangan direalisasikan dalam bentuk pembuatan coran roda KA Urutan langkah yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan pola bull Pembuatan cetakan dan inti bull Peleburan - Penuangan bull Pembongkaran bull Pembersihan (fetling - shot blasting) bull Perlakuan panas

14

Loporan Akhr Roda Kerelo Api

Dalam hal penggunaan bahan untuk peleburan digunakan dua jenis bahan

bull Bahan baku peleburan menggunakan 100 roda KA bekas bull Bahan baku peleburan menggunakan baja lain

Target komposisi yang dihasilkan sesuai dengan rancangan yang ditetapkan

bull Proses pengujian Untuk mengetahui kualitas hasil cor maka dilakukan pengujian terhadap kualitas material dan benda cor Pemeriksaan meliputi

bull Pemeriksaan komposisi bull Pemeriksaan metalografi - struktur mikro bahan bull Pengujian kekerasan bull Pengujian tarik bull Pengujian impak bull Pengujian NOT bull Ultrasonik bull Die penetrant bull Pemotongan satu benda hasil pengecoran untuk menganalisa

keberadaan cacat di bag ian dalam (shrinkage) bull ANALISA HASIL - KOMPARASI CORAN DENGAN RODA KA ASLI

Dari hasil pengecoran kemudian dilakukan perbandingan terhadap kualitas roda KA yang asli Perbandingan hasil roda KA yang dihasilkan dengan bahan baku yang berbeda juga dilakukan Hal yang dibandingkan berupa sifat mekanik dan struktur mikro yang dihasilkan

bull PROTOTIPE SELESAI Setelah mendapatkan perbandingan hasil roda cor dengan roda KA asli maka proses pembuatan prototipe sudah selesai Luarannya berupa roda KA dalam skala penelitian yang memiliki sifat mekanik sesuai dengan tuntutan roda KA Selain itu dapat dihasilkan SOP untuk membuat roda KA

15

Laparan Akhir Rada Kerela Api

5 HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Jenis Logam Baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan Komposisi Bahan Tabel 51 Komposisi Kimia Roda KA Asli

Material termasuk baja karbon tanpa paduano

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA

Struktur mikro terdiri dari Perl it 95 dan Ferrit 5

16

Laparan Akhir Rada Kere la Api

Simulasi Pelapisan Logam Cair

bull Pembuatan Model Sampel Padatan

Gambar 52 Model Sampel

I Gambar 53 Model Simulasi

Model sam pel dan susunan dalam simulasi seperti yang digambarkan diatas

bull Parameter Simulasi

bull Bahan sam pel Carbon Steel

bull Logam cair Carbon Steel

bull Temperatur awal sampel 500 0 C 700 0 C dan 9000 C

bull Temperatur cor

bull Waktu pengisian 18 seconds

bull Jenis cetakan Silica dry sand

o Dimensi 130mm x 130mm

o Tebal10mm

o Berat 1400 gr

bull Kondisi batas

17

____________________

L(paran Akhir Rada Kereta Api

o Tebal sam pel 8 - 12 mm

o Berat sampel 14 kg

o Observed at 2 seconds after filling process completed -7 [at

highest temp of sample]

o Observed at 0 - O5mm depth from the sample surface

bull Simulasi Pelapisan Cairan

Temp [0 C]

-7 shy

-

Sample 900deg --

~8QQo

L _ _-- cmiddot 7QOltYC middot ~

-

T Sol 1395degC

1 2 13 14 15 16 ti me [5l Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sam pel

-Ill middot IM e 9

f - -_ ~ - -~~ Lshy

I ~H ~ a 10bulln I l U I ~

~

G tmiddot_- -_ ~- - _ti=_~

Gambar 55 Temperatur sampel 7000 C - 9 Detik dan 18 Detik

18

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laporan Akhir Rodn Kerela Api

Daftar Gambar

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA 16

Gambar 52 Model Sampel 17

Gambar 53 Model Simulasi 17

Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sample 18

Gambar 55 Temperatur sampel 700 0 C - 9 Detik dan 18 Detik 18

Gambar 56 Temperatur sampel 900 0 C - 9 Detik dan 18 Detik 19

Gambar 57 Sampel Padat 19

Gambar 58 Pembuatan cetakan 20

Gambar 59 Assembling cetakan 20

Gambar 510 Pemanasan Sampel Dalam Cetakan 20

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan 21

Gambar 512 Hasil Cor dan posisi pemotongan 21

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sample 22

Gambar 514 Interface Struktur Mikro 23

Gambar 515 Lokasi Pengujian 24

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA 25

Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair 26

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah 26

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7 27

Gambar 520 Fraction Solid pada Menit ke-11 27

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser 28

Gambar 522 Pola Roda KA 28

7

Laporan Akhir Roda Kere la Api

Gambar 523 Penempatan Pol a Dalam Rangka Cetak dan Pemberian Pasir 29

Gambar 524 Penempatan Penambah 29

Gambar 525 Pemadatan Pasir Cetak 30

Gambar 526 Pengangkatan Pola dari Cetakan 30

Gambar 527 Pemberian Coating Pada Cetakan dan Assembling Cetakan 30

Gambar 528 Cetakan Siap Cor 31

Gambar 529 Proses Peleburan dan Penuangan Ke Cetakan Roda KA 32

Gambar 530 Proses Penuangan dan Kondisi Cetakan Setelah Selesai Dicor

Penuh 33

Gambar 531 Diagram Perlakuan Panas Normalising Coran Roda KA 34

Gambar 532 Struktur IVlikro As-Cast Cor 1 (Bahan Baja Lain) 35

Gambar 533 Struktur Mikro Hasil Normalising Cor 1 (Bahan Baja Lain) 35

Gambar 534 Uji Ultrasonik Roda Cor 1 36

Gambar 54 PemeriksaanCacat Roda Cor 1 dengan Die Penetrant 37

8

LaparDn Akhir Rada Kerela Api

1 Pendahuluan

Dalam pelaksanaan penelitian rehabilitasi roda kereta yang telah mengalami aus (pengurangan ketebalan) maka akan dilakukan kegiatan riset pelapisan roda kereta api dengan cara Hot metal cladding sehingga akan diperoleh lapisan pada permukaan roda kereta dimana terjadi interdifusi antara material baja karbon roda kereta dan logam pelapisannya yang dalam hal ini di coba untuk memakai baja Pelapisan dapat dilakukan dengan menggunakan jenis logam baja karbon yang sama dengan jenis roda kereta atau pelapisan dengan menggunakan logam baja anti karat Untuk itu perlu dilakukan karakterisasi material untuk mengetahui komposisi material roda kereta bekas yang merupakan barang impor dan berbagai analisis beban (gaya) dinamis yang bekerja pada roda kereta saat sedang berfungsi Fungsi-fungsi tersebut antara terdiri dari gaya pengereman antara sepatu rem dengan telapak roda kereta gaya gesek antara roda kereta dan bantalan rei serta beban dinamis pada roda kereta akibat dari total beban yang berada diatasnya Selain itu perlu dijaga agar supaya pada daerah yang saling berlapis tidak akan muncul semacam sifat katodik yang mempercepat korosi sehingga perlu di jaga metal sebagai pelapisnya mengalami proses difusi bonding yang baik dan tidak terbentuk celah sebagai tempat perambatan media Selain melakukan proses pelapisan ulang juga akan dilaksanakan pembuatan ulang roda kereta dengan menggunakan metoda pengecoran Dengan metoda pengecoran diharapkan dapat ditentukan material balance dari paduan material roda kereta yang memenuhi persyaratan kekuatan dan kehandalan roda kereta yang sampai saat ini roda kereta api di Indonesia sepenuhnya masih terus di import

9

Laparal1 Akhir Rada Kerela Api

2 Tinjauan Pustaka

Untuk dapat menghasilkan sambungan antara logam padat dan cair yang sempurna tanpa adanya batas antara (interface) maka proses perlu dilakukan sampai terjadi fusi Proses fusi yaitu sebagian logam padatan ikut mencair dan mencapai kondisi cair-padat (mushy zone) atau benar-benar mencair sebagian sehingga terjadi pencampuran antara logam cair dan logam padat tersebut Kondisi tersebut akan menghasilkan sambungan yang sempurna seolah cairan yang diberikan bukanlah sekedar melapis tapi benar-benar menyatu dengan logam padatan yang dilapisinya

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam proses pelapisan calran adalah parameter-parameter perpindahan panas Logam padat perlu mendapatkan panas untuk mencapai kondisi mushy atau cairo Panas dapat di peroleh dari pemberian panas (heat generation) pada padatan dengan cara memanaskan logam padat menggunakan pemanas Sumber lainnya adalah dari panas yang dimiliki cairan Untuk sumber panas yang kedua tentunya akan berakibat terjadinya penurunan temperatur cairan karena adanya penyerapan panas oleh logam padat sehingga temperatur akhir keduanya akan mencapai titik pertemuan pada temperatur tertentu selanjutnya kemudian keduanya akan turun secara bersamaan Bila titik pertemuan temperatur yang terjadi pad a kondisi logam padat masih dalam kondisi full pad at atau belum mushy atau mencair maka yang terjadi adalah difusi atom-atom antara kedua bagian dan terjadi sambungan Sambungan yang terjadi akan kurang kuat karena pada dasarnya keduanya masih terpisah oleh adanya interface

Untuk mengatasi penurunan temperatur cairan maka pemberian pelapisan dapat dilakukan dengan mengalirkan cairan Dengan kondisi mengalir maka padatan akan mendapatkan panas sementara cairan yang telah memberikan panas akan pindah karena mengalir Sampai pada saat temperatur padatan sudah cukup untuk berfusi dengan cairan maka aliran cairan dapat dihentikan

Dari konsep tersebut maka parameter utama yang perlu di cari dalam proses pelapisan cairan pada padatan adalah sebagai berikut

1 Temperatur preheat logam padatan 2 Temperatur tuang logam cairan 3 Waktu pengaliran cairan

10

Laporon Akhir Rada Kerefa Api

3 Tujuan dan Manfaat

1 Teknologi terapan proses industri yang mampu melakukan daur ulang secara cermat dan ber kualitas

2 aplikasi dalam untuk membantu PT Kereta Api dalam mengatasi kebutuhan roda kereta untuk mengganti roda yang di nyatakan aus dan tidak dapat dipakai lagi tanpa harus melakukan impor

3 Penekanan pada industri Kecil Menengah dilakukan sebagai pemicu agar IKM dapat juga melakukan daur ulang produk2 yang secara langsung mengurangi irnpor

4 Secara lebih terintegrasi maka IKIVl ini dengan PT Kereta Api dapat melakukan kerja sama memanfaatkan bahan baku dan desain mold secara benar dan cepat

Ceruk pasar pengecoran baja mangan sangat potensial terutama dalam mengembangkan keahlian pengecoran dsb

Manfaat

1 Meningkatnya kegiatan ekonomi masyarakat pengecoran yang lesu dan tersedianya teknologi yang tepat

2 Peningkatan added value mutu konsumtif yang mampu bersaing dengan produk import Sehingga mengurangi nilai devisa

3 Pengembang mitra usaha yang sederhana dan sebenarnya merupakan penggiatan perekonornian karena tidak terpengaruh oleh nilai dolar

11

Loparan Akhir Rada Kere la Api

4 METODOLOGI

Pengembangan metode pelapisan logam cair pad a padatan ini ditujukan untuk

melakukan perbaikan pada roda kereta api Roda kereta api yang telah

mengalami keausan permukaan akan diberi lapisan menggunakan cairan logam

dengan komposisi sejenis Penelitian yang dilakukan adalah melapis sampel

padat dari bahan roda KA dan dilapis cairan Langkah yang ditempuh untuk

mencapai proses yang dapat menghasilkan sambungan lapisan yang baik dan

kuat dilakukan sebagai berikut

Penentuan jenis logam baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan komposisi bahan

bull Pemeriksaan metalografi atau struktur mikro bahan

Setelah diperoleh komposisi material maka akan dapat di analisis sifat atau

karakteristik material dari mulai temperatur cair karakter pembekuan dan

struktur mikro yang akan terbentuk pada saat membeku

Simulasi pelapisan logam cair

Simulasi pelapisan logam padat oleh logam cair dilakukan dengan menggunakan

software magma soft Model akan dibuat serupa dengan rencana eksperimen

Dalam pemodelan dan simulasi dapat dilakukan variasi untuk parameter yang

akan dicari dalam eksperimen Parameter tersebut adalah Temperatur preheat

logam padatan Temperatur preheat sampel sebesar 500degC 700 degc dan 900 degC

Parameter lain dibuat konstan yaitu temperatur tuang Iogam cairan dan waktu

pengaliran cairan Hasil simulasi akan diperoleh distribusi temperatur yang terjadi

pada saat dilakukan pelapisan dan apakah temperatur pada bagian padatan

telah mencapai temperatur cair atau belum Langkah simulasi yang dilakukan

sebagai berikut

bull Pembuatan model sampel padatan

12

Laparan Akhir Rada Kerea Api

bull Raneangan proses dan variasi parameter

bull Simulasi pelapisan eairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pada sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

Pembuatan sampel

Sam pel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

41 Pembuatan eetakan

Sampel diletakkan di dalam eetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bag ian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan eairan yang akan dilapiskan

42 Pemanasan sam pel dalam eetakan

Sebelum dieor dengan material eair sampel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sampel yaitu 500 dege 700 dege dan

900 dege

43 Proses peleburan dan penuangan eairan pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

44 Pengujian hasil as-cast

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

45 Proses perlakuan panas

Dalam kondisi digunakan roda kereta api telah mengalami proses perlakuan

panas Untuk dapat meneapai kondisi yang homoge antara logam eair yang

melapisi dengan logam padat yang dilapis maka perlu dilakukan ekperimen

perlakuan panas sampai diperoleh struktur mikro yang homogen antara logam

padat dan logam pelapis

13

46 Pengujian hasil perlakuan panas

8etelah diberi perlakuan panas maka sam pel diperiksa kembali apakah kondisi

sambungan dan struktur mikro bisa menjadi homogen Pemeriksaan yang

dilakukan meliputi foto makro metalografi dan kekerasan mikro Hasil akhir yang

diharapkan adalah diperoleh sam pel dengan kondisi pelapisan antara logam

pad at dan cair tanpa adanya interface sambungan dengan struktur mikro yang

homogen

bull PROSES PENGECORAN bull Proses perancangan

Roda KA yang akan dibuat disesuaikan dengan skala tanur yang dimiliki Kapasitas tanur yang dimiliki sebesar 250 Kg oleh karenanya roda KA yang dibuat dirancang memiliki berat tidak lebih dari 125 Kg Rancangan bentuk roda KA disesuaikan dengan aslinya namun dalam skala yang lebih kecil Perancangan pertama yang dilakukan berupa gambar teknik roda KA yang dilakukan meliputi

bull Pembuatan gambar teknik roda KA bull Perancangan pembuatan polapattern roda KA bull Perancangan proses pengecoran roda KA (rancangan sistem

saluran dan penambah) Untuk dapat menghasilkan coran roda KA yang bebas cacat susut cor maka dilakukan perancangan untuk sistem saluran dan penambah Agar hasilnya optimal dan efisien maka dilakukan simulasi pengecoran menggunakan software magma soft Dari hasil simulasi akan diperoleh

bull Optimasi penggunaan penambah untuk menghindari cacat susut tuang (shrinkage)

bull Optimasi sistem saluran untuk menghindari turbulensi dan gas terjebak

bull Proses produksi coran roda KA Proses rancangan direalisasikan dalam bentuk pembuatan coran roda KA Urutan langkah yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan pola bull Pembuatan cetakan dan inti bull Peleburan - Penuangan bull Pembongkaran bull Pembersihan (fetling - shot blasting) bull Perlakuan panas

14

Loporan Akhr Roda Kerelo Api

Dalam hal penggunaan bahan untuk peleburan digunakan dua jenis bahan

bull Bahan baku peleburan menggunakan 100 roda KA bekas bull Bahan baku peleburan menggunakan baja lain

Target komposisi yang dihasilkan sesuai dengan rancangan yang ditetapkan

bull Proses pengujian Untuk mengetahui kualitas hasil cor maka dilakukan pengujian terhadap kualitas material dan benda cor Pemeriksaan meliputi

bull Pemeriksaan komposisi bull Pemeriksaan metalografi - struktur mikro bahan bull Pengujian kekerasan bull Pengujian tarik bull Pengujian impak bull Pengujian NOT bull Ultrasonik bull Die penetrant bull Pemotongan satu benda hasil pengecoran untuk menganalisa

keberadaan cacat di bag ian dalam (shrinkage) bull ANALISA HASIL - KOMPARASI CORAN DENGAN RODA KA ASLI

Dari hasil pengecoran kemudian dilakukan perbandingan terhadap kualitas roda KA yang asli Perbandingan hasil roda KA yang dihasilkan dengan bahan baku yang berbeda juga dilakukan Hal yang dibandingkan berupa sifat mekanik dan struktur mikro yang dihasilkan

bull PROTOTIPE SELESAI Setelah mendapatkan perbandingan hasil roda cor dengan roda KA asli maka proses pembuatan prototipe sudah selesai Luarannya berupa roda KA dalam skala penelitian yang memiliki sifat mekanik sesuai dengan tuntutan roda KA Selain itu dapat dihasilkan SOP untuk membuat roda KA

15

Laparan Akhir Rada Kerela Api

5 HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Jenis Logam Baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan Komposisi Bahan Tabel 51 Komposisi Kimia Roda KA Asli

Material termasuk baja karbon tanpa paduano

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA

Struktur mikro terdiri dari Perl it 95 dan Ferrit 5

16

Laparan Akhir Rada Kere la Api

Simulasi Pelapisan Logam Cair

bull Pembuatan Model Sampel Padatan

Gambar 52 Model Sampel

I Gambar 53 Model Simulasi

Model sam pel dan susunan dalam simulasi seperti yang digambarkan diatas

bull Parameter Simulasi

bull Bahan sam pel Carbon Steel

bull Logam cair Carbon Steel

bull Temperatur awal sampel 500 0 C 700 0 C dan 9000 C

bull Temperatur cor

bull Waktu pengisian 18 seconds

bull Jenis cetakan Silica dry sand

o Dimensi 130mm x 130mm

o Tebal10mm

o Berat 1400 gr

bull Kondisi batas

17

____________________

L(paran Akhir Rada Kereta Api

o Tebal sam pel 8 - 12 mm

o Berat sampel 14 kg

o Observed at 2 seconds after filling process completed -7 [at

highest temp of sample]

o Observed at 0 - O5mm depth from the sample surface

bull Simulasi Pelapisan Cairan

Temp [0 C]

-7 shy

-

Sample 900deg --

~8QQo

L _ _-- cmiddot 7QOltYC middot ~

-

T Sol 1395degC

1 2 13 14 15 16 ti me [5l Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sam pel

-Ill middot IM e 9

f - -_ ~ - -~~ Lshy

I ~H ~ a 10bulln I l U I ~

~

G tmiddot_- -_ ~- - _ti=_~

Gambar 55 Temperatur sampel 7000 C - 9 Detik dan 18 Detik

18

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laporan Akhir Roda Kere la Api

Gambar 523 Penempatan Pol a Dalam Rangka Cetak dan Pemberian Pasir 29

Gambar 524 Penempatan Penambah 29

Gambar 525 Pemadatan Pasir Cetak 30

Gambar 526 Pengangkatan Pola dari Cetakan 30

Gambar 527 Pemberian Coating Pada Cetakan dan Assembling Cetakan 30

Gambar 528 Cetakan Siap Cor 31

Gambar 529 Proses Peleburan dan Penuangan Ke Cetakan Roda KA 32

Gambar 530 Proses Penuangan dan Kondisi Cetakan Setelah Selesai Dicor

Penuh 33

Gambar 531 Diagram Perlakuan Panas Normalising Coran Roda KA 34

Gambar 532 Struktur IVlikro As-Cast Cor 1 (Bahan Baja Lain) 35

Gambar 533 Struktur Mikro Hasil Normalising Cor 1 (Bahan Baja Lain) 35

Gambar 534 Uji Ultrasonik Roda Cor 1 36

Gambar 54 PemeriksaanCacat Roda Cor 1 dengan Die Penetrant 37

8

LaparDn Akhir Rada Kerela Api

1 Pendahuluan

Dalam pelaksanaan penelitian rehabilitasi roda kereta yang telah mengalami aus (pengurangan ketebalan) maka akan dilakukan kegiatan riset pelapisan roda kereta api dengan cara Hot metal cladding sehingga akan diperoleh lapisan pada permukaan roda kereta dimana terjadi interdifusi antara material baja karbon roda kereta dan logam pelapisannya yang dalam hal ini di coba untuk memakai baja Pelapisan dapat dilakukan dengan menggunakan jenis logam baja karbon yang sama dengan jenis roda kereta atau pelapisan dengan menggunakan logam baja anti karat Untuk itu perlu dilakukan karakterisasi material untuk mengetahui komposisi material roda kereta bekas yang merupakan barang impor dan berbagai analisis beban (gaya) dinamis yang bekerja pada roda kereta saat sedang berfungsi Fungsi-fungsi tersebut antara terdiri dari gaya pengereman antara sepatu rem dengan telapak roda kereta gaya gesek antara roda kereta dan bantalan rei serta beban dinamis pada roda kereta akibat dari total beban yang berada diatasnya Selain itu perlu dijaga agar supaya pada daerah yang saling berlapis tidak akan muncul semacam sifat katodik yang mempercepat korosi sehingga perlu di jaga metal sebagai pelapisnya mengalami proses difusi bonding yang baik dan tidak terbentuk celah sebagai tempat perambatan media Selain melakukan proses pelapisan ulang juga akan dilaksanakan pembuatan ulang roda kereta dengan menggunakan metoda pengecoran Dengan metoda pengecoran diharapkan dapat ditentukan material balance dari paduan material roda kereta yang memenuhi persyaratan kekuatan dan kehandalan roda kereta yang sampai saat ini roda kereta api di Indonesia sepenuhnya masih terus di import

9

Laparal1 Akhir Rada Kerela Api

2 Tinjauan Pustaka

Untuk dapat menghasilkan sambungan antara logam padat dan cair yang sempurna tanpa adanya batas antara (interface) maka proses perlu dilakukan sampai terjadi fusi Proses fusi yaitu sebagian logam padatan ikut mencair dan mencapai kondisi cair-padat (mushy zone) atau benar-benar mencair sebagian sehingga terjadi pencampuran antara logam cair dan logam padat tersebut Kondisi tersebut akan menghasilkan sambungan yang sempurna seolah cairan yang diberikan bukanlah sekedar melapis tapi benar-benar menyatu dengan logam padatan yang dilapisinya

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam proses pelapisan calran adalah parameter-parameter perpindahan panas Logam padat perlu mendapatkan panas untuk mencapai kondisi mushy atau cairo Panas dapat di peroleh dari pemberian panas (heat generation) pada padatan dengan cara memanaskan logam padat menggunakan pemanas Sumber lainnya adalah dari panas yang dimiliki cairan Untuk sumber panas yang kedua tentunya akan berakibat terjadinya penurunan temperatur cairan karena adanya penyerapan panas oleh logam padat sehingga temperatur akhir keduanya akan mencapai titik pertemuan pada temperatur tertentu selanjutnya kemudian keduanya akan turun secara bersamaan Bila titik pertemuan temperatur yang terjadi pad a kondisi logam padat masih dalam kondisi full pad at atau belum mushy atau mencair maka yang terjadi adalah difusi atom-atom antara kedua bagian dan terjadi sambungan Sambungan yang terjadi akan kurang kuat karena pada dasarnya keduanya masih terpisah oleh adanya interface

Untuk mengatasi penurunan temperatur cairan maka pemberian pelapisan dapat dilakukan dengan mengalirkan cairan Dengan kondisi mengalir maka padatan akan mendapatkan panas sementara cairan yang telah memberikan panas akan pindah karena mengalir Sampai pada saat temperatur padatan sudah cukup untuk berfusi dengan cairan maka aliran cairan dapat dihentikan

Dari konsep tersebut maka parameter utama yang perlu di cari dalam proses pelapisan cairan pada padatan adalah sebagai berikut

1 Temperatur preheat logam padatan 2 Temperatur tuang logam cairan 3 Waktu pengaliran cairan

10

Laporon Akhir Rada Kerefa Api

3 Tujuan dan Manfaat

1 Teknologi terapan proses industri yang mampu melakukan daur ulang secara cermat dan ber kualitas

2 aplikasi dalam untuk membantu PT Kereta Api dalam mengatasi kebutuhan roda kereta untuk mengganti roda yang di nyatakan aus dan tidak dapat dipakai lagi tanpa harus melakukan impor

3 Penekanan pada industri Kecil Menengah dilakukan sebagai pemicu agar IKM dapat juga melakukan daur ulang produk2 yang secara langsung mengurangi irnpor

4 Secara lebih terintegrasi maka IKIVl ini dengan PT Kereta Api dapat melakukan kerja sama memanfaatkan bahan baku dan desain mold secara benar dan cepat

Ceruk pasar pengecoran baja mangan sangat potensial terutama dalam mengembangkan keahlian pengecoran dsb

Manfaat

1 Meningkatnya kegiatan ekonomi masyarakat pengecoran yang lesu dan tersedianya teknologi yang tepat

2 Peningkatan added value mutu konsumtif yang mampu bersaing dengan produk import Sehingga mengurangi nilai devisa

3 Pengembang mitra usaha yang sederhana dan sebenarnya merupakan penggiatan perekonornian karena tidak terpengaruh oleh nilai dolar

11

Loparan Akhir Rada Kere la Api

4 METODOLOGI

Pengembangan metode pelapisan logam cair pad a padatan ini ditujukan untuk

melakukan perbaikan pada roda kereta api Roda kereta api yang telah

mengalami keausan permukaan akan diberi lapisan menggunakan cairan logam

dengan komposisi sejenis Penelitian yang dilakukan adalah melapis sampel

padat dari bahan roda KA dan dilapis cairan Langkah yang ditempuh untuk

mencapai proses yang dapat menghasilkan sambungan lapisan yang baik dan

kuat dilakukan sebagai berikut

Penentuan jenis logam baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan komposisi bahan

bull Pemeriksaan metalografi atau struktur mikro bahan

Setelah diperoleh komposisi material maka akan dapat di analisis sifat atau

karakteristik material dari mulai temperatur cair karakter pembekuan dan

struktur mikro yang akan terbentuk pada saat membeku

Simulasi pelapisan logam cair

Simulasi pelapisan logam padat oleh logam cair dilakukan dengan menggunakan

software magma soft Model akan dibuat serupa dengan rencana eksperimen

Dalam pemodelan dan simulasi dapat dilakukan variasi untuk parameter yang

akan dicari dalam eksperimen Parameter tersebut adalah Temperatur preheat

logam padatan Temperatur preheat sampel sebesar 500degC 700 degc dan 900 degC

Parameter lain dibuat konstan yaitu temperatur tuang Iogam cairan dan waktu

pengaliran cairan Hasil simulasi akan diperoleh distribusi temperatur yang terjadi

pada saat dilakukan pelapisan dan apakah temperatur pada bagian padatan

telah mencapai temperatur cair atau belum Langkah simulasi yang dilakukan

sebagai berikut

bull Pembuatan model sampel padatan

12

Laparan Akhir Rada Kerea Api

bull Raneangan proses dan variasi parameter

bull Simulasi pelapisan eairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pada sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

Pembuatan sampel

Sam pel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

41 Pembuatan eetakan

Sampel diletakkan di dalam eetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bag ian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan eairan yang akan dilapiskan

42 Pemanasan sam pel dalam eetakan

Sebelum dieor dengan material eair sampel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sampel yaitu 500 dege 700 dege dan

900 dege

43 Proses peleburan dan penuangan eairan pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

44 Pengujian hasil as-cast

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

45 Proses perlakuan panas

Dalam kondisi digunakan roda kereta api telah mengalami proses perlakuan

panas Untuk dapat meneapai kondisi yang homoge antara logam eair yang

melapisi dengan logam padat yang dilapis maka perlu dilakukan ekperimen

perlakuan panas sampai diperoleh struktur mikro yang homogen antara logam

padat dan logam pelapis

13

46 Pengujian hasil perlakuan panas

8etelah diberi perlakuan panas maka sam pel diperiksa kembali apakah kondisi

sambungan dan struktur mikro bisa menjadi homogen Pemeriksaan yang

dilakukan meliputi foto makro metalografi dan kekerasan mikro Hasil akhir yang

diharapkan adalah diperoleh sam pel dengan kondisi pelapisan antara logam

pad at dan cair tanpa adanya interface sambungan dengan struktur mikro yang

homogen

bull PROSES PENGECORAN bull Proses perancangan

Roda KA yang akan dibuat disesuaikan dengan skala tanur yang dimiliki Kapasitas tanur yang dimiliki sebesar 250 Kg oleh karenanya roda KA yang dibuat dirancang memiliki berat tidak lebih dari 125 Kg Rancangan bentuk roda KA disesuaikan dengan aslinya namun dalam skala yang lebih kecil Perancangan pertama yang dilakukan berupa gambar teknik roda KA yang dilakukan meliputi

bull Pembuatan gambar teknik roda KA bull Perancangan pembuatan polapattern roda KA bull Perancangan proses pengecoran roda KA (rancangan sistem

saluran dan penambah) Untuk dapat menghasilkan coran roda KA yang bebas cacat susut cor maka dilakukan perancangan untuk sistem saluran dan penambah Agar hasilnya optimal dan efisien maka dilakukan simulasi pengecoran menggunakan software magma soft Dari hasil simulasi akan diperoleh

bull Optimasi penggunaan penambah untuk menghindari cacat susut tuang (shrinkage)

bull Optimasi sistem saluran untuk menghindari turbulensi dan gas terjebak

bull Proses produksi coran roda KA Proses rancangan direalisasikan dalam bentuk pembuatan coran roda KA Urutan langkah yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan pola bull Pembuatan cetakan dan inti bull Peleburan - Penuangan bull Pembongkaran bull Pembersihan (fetling - shot blasting) bull Perlakuan panas

14

Loporan Akhr Roda Kerelo Api

Dalam hal penggunaan bahan untuk peleburan digunakan dua jenis bahan

bull Bahan baku peleburan menggunakan 100 roda KA bekas bull Bahan baku peleburan menggunakan baja lain

Target komposisi yang dihasilkan sesuai dengan rancangan yang ditetapkan

bull Proses pengujian Untuk mengetahui kualitas hasil cor maka dilakukan pengujian terhadap kualitas material dan benda cor Pemeriksaan meliputi

bull Pemeriksaan komposisi bull Pemeriksaan metalografi - struktur mikro bahan bull Pengujian kekerasan bull Pengujian tarik bull Pengujian impak bull Pengujian NOT bull Ultrasonik bull Die penetrant bull Pemotongan satu benda hasil pengecoran untuk menganalisa

keberadaan cacat di bag ian dalam (shrinkage) bull ANALISA HASIL - KOMPARASI CORAN DENGAN RODA KA ASLI

Dari hasil pengecoran kemudian dilakukan perbandingan terhadap kualitas roda KA yang asli Perbandingan hasil roda KA yang dihasilkan dengan bahan baku yang berbeda juga dilakukan Hal yang dibandingkan berupa sifat mekanik dan struktur mikro yang dihasilkan

bull PROTOTIPE SELESAI Setelah mendapatkan perbandingan hasil roda cor dengan roda KA asli maka proses pembuatan prototipe sudah selesai Luarannya berupa roda KA dalam skala penelitian yang memiliki sifat mekanik sesuai dengan tuntutan roda KA Selain itu dapat dihasilkan SOP untuk membuat roda KA

15

Laparan Akhir Rada Kerela Api

5 HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Jenis Logam Baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan Komposisi Bahan Tabel 51 Komposisi Kimia Roda KA Asli

Material termasuk baja karbon tanpa paduano

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA

Struktur mikro terdiri dari Perl it 95 dan Ferrit 5

16

Laparan Akhir Rada Kere la Api

Simulasi Pelapisan Logam Cair

bull Pembuatan Model Sampel Padatan

Gambar 52 Model Sampel

I Gambar 53 Model Simulasi

Model sam pel dan susunan dalam simulasi seperti yang digambarkan diatas

bull Parameter Simulasi

bull Bahan sam pel Carbon Steel

bull Logam cair Carbon Steel

bull Temperatur awal sampel 500 0 C 700 0 C dan 9000 C

bull Temperatur cor

bull Waktu pengisian 18 seconds

bull Jenis cetakan Silica dry sand

o Dimensi 130mm x 130mm

o Tebal10mm

o Berat 1400 gr

bull Kondisi batas

17

____________________

L(paran Akhir Rada Kereta Api

o Tebal sam pel 8 - 12 mm

o Berat sampel 14 kg

o Observed at 2 seconds after filling process completed -7 [at

highest temp of sample]

o Observed at 0 - O5mm depth from the sample surface

bull Simulasi Pelapisan Cairan

Temp [0 C]

-7 shy

-

Sample 900deg --

~8QQo

L _ _-- cmiddot 7QOltYC middot ~

-

T Sol 1395degC

1 2 13 14 15 16 ti me [5l Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sam pel

-Ill middot IM e 9

f - -_ ~ - -~~ Lshy

I ~H ~ a 10bulln I l U I ~

~

G tmiddot_- -_ ~- - _ti=_~

Gambar 55 Temperatur sampel 7000 C - 9 Detik dan 18 Detik

18

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

LaparDn Akhir Rada Kerela Api

1 Pendahuluan

Dalam pelaksanaan penelitian rehabilitasi roda kereta yang telah mengalami aus (pengurangan ketebalan) maka akan dilakukan kegiatan riset pelapisan roda kereta api dengan cara Hot metal cladding sehingga akan diperoleh lapisan pada permukaan roda kereta dimana terjadi interdifusi antara material baja karbon roda kereta dan logam pelapisannya yang dalam hal ini di coba untuk memakai baja Pelapisan dapat dilakukan dengan menggunakan jenis logam baja karbon yang sama dengan jenis roda kereta atau pelapisan dengan menggunakan logam baja anti karat Untuk itu perlu dilakukan karakterisasi material untuk mengetahui komposisi material roda kereta bekas yang merupakan barang impor dan berbagai analisis beban (gaya) dinamis yang bekerja pada roda kereta saat sedang berfungsi Fungsi-fungsi tersebut antara terdiri dari gaya pengereman antara sepatu rem dengan telapak roda kereta gaya gesek antara roda kereta dan bantalan rei serta beban dinamis pada roda kereta akibat dari total beban yang berada diatasnya Selain itu perlu dijaga agar supaya pada daerah yang saling berlapis tidak akan muncul semacam sifat katodik yang mempercepat korosi sehingga perlu di jaga metal sebagai pelapisnya mengalami proses difusi bonding yang baik dan tidak terbentuk celah sebagai tempat perambatan media Selain melakukan proses pelapisan ulang juga akan dilaksanakan pembuatan ulang roda kereta dengan menggunakan metoda pengecoran Dengan metoda pengecoran diharapkan dapat ditentukan material balance dari paduan material roda kereta yang memenuhi persyaratan kekuatan dan kehandalan roda kereta yang sampai saat ini roda kereta api di Indonesia sepenuhnya masih terus di import

9

Laparal1 Akhir Rada Kerela Api

2 Tinjauan Pustaka

Untuk dapat menghasilkan sambungan antara logam padat dan cair yang sempurna tanpa adanya batas antara (interface) maka proses perlu dilakukan sampai terjadi fusi Proses fusi yaitu sebagian logam padatan ikut mencair dan mencapai kondisi cair-padat (mushy zone) atau benar-benar mencair sebagian sehingga terjadi pencampuran antara logam cair dan logam padat tersebut Kondisi tersebut akan menghasilkan sambungan yang sempurna seolah cairan yang diberikan bukanlah sekedar melapis tapi benar-benar menyatu dengan logam padatan yang dilapisinya

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam proses pelapisan calran adalah parameter-parameter perpindahan panas Logam padat perlu mendapatkan panas untuk mencapai kondisi mushy atau cairo Panas dapat di peroleh dari pemberian panas (heat generation) pada padatan dengan cara memanaskan logam padat menggunakan pemanas Sumber lainnya adalah dari panas yang dimiliki cairan Untuk sumber panas yang kedua tentunya akan berakibat terjadinya penurunan temperatur cairan karena adanya penyerapan panas oleh logam padat sehingga temperatur akhir keduanya akan mencapai titik pertemuan pada temperatur tertentu selanjutnya kemudian keduanya akan turun secara bersamaan Bila titik pertemuan temperatur yang terjadi pad a kondisi logam padat masih dalam kondisi full pad at atau belum mushy atau mencair maka yang terjadi adalah difusi atom-atom antara kedua bagian dan terjadi sambungan Sambungan yang terjadi akan kurang kuat karena pada dasarnya keduanya masih terpisah oleh adanya interface

Untuk mengatasi penurunan temperatur cairan maka pemberian pelapisan dapat dilakukan dengan mengalirkan cairan Dengan kondisi mengalir maka padatan akan mendapatkan panas sementara cairan yang telah memberikan panas akan pindah karena mengalir Sampai pada saat temperatur padatan sudah cukup untuk berfusi dengan cairan maka aliran cairan dapat dihentikan

Dari konsep tersebut maka parameter utama yang perlu di cari dalam proses pelapisan cairan pada padatan adalah sebagai berikut

1 Temperatur preheat logam padatan 2 Temperatur tuang logam cairan 3 Waktu pengaliran cairan

10

Laporon Akhir Rada Kerefa Api

3 Tujuan dan Manfaat

1 Teknologi terapan proses industri yang mampu melakukan daur ulang secara cermat dan ber kualitas

2 aplikasi dalam untuk membantu PT Kereta Api dalam mengatasi kebutuhan roda kereta untuk mengganti roda yang di nyatakan aus dan tidak dapat dipakai lagi tanpa harus melakukan impor

3 Penekanan pada industri Kecil Menengah dilakukan sebagai pemicu agar IKM dapat juga melakukan daur ulang produk2 yang secara langsung mengurangi irnpor

4 Secara lebih terintegrasi maka IKIVl ini dengan PT Kereta Api dapat melakukan kerja sama memanfaatkan bahan baku dan desain mold secara benar dan cepat

Ceruk pasar pengecoran baja mangan sangat potensial terutama dalam mengembangkan keahlian pengecoran dsb

Manfaat

1 Meningkatnya kegiatan ekonomi masyarakat pengecoran yang lesu dan tersedianya teknologi yang tepat

2 Peningkatan added value mutu konsumtif yang mampu bersaing dengan produk import Sehingga mengurangi nilai devisa

3 Pengembang mitra usaha yang sederhana dan sebenarnya merupakan penggiatan perekonornian karena tidak terpengaruh oleh nilai dolar

11

Loparan Akhir Rada Kere la Api

4 METODOLOGI

Pengembangan metode pelapisan logam cair pad a padatan ini ditujukan untuk

melakukan perbaikan pada roda kereta api Roda kereta api yang telah

mengalami keausan permukaan akan diberi lapisan menggunakan cairan logam

dengan komposisi sejenis Penelitian yang dilakukan adalah melapis sampel

padat dari bahan roda KA dan dilapis cairan Langkah yang ditempuh untuk

mencapai proses yang dapat menghasilkan sambungan lapisan yang baik dan

kuat dilakukan sebagai berikut

Penentuan jenis logam baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan komposisi bahan

bull Pemeriksaan metalografi atau struktur mikro bahan

Setelah diperoleh komposisi material maka akan dapat di analisis sifat atau

karakteristik material dari mulai temperatur cair karakter pembekuan dan

struktur mikro yang akan terbentuk pada saat membeku

Simulasi pelapisan logam cair

Simulasi pelapisan logam padat oleh logam cair dilakukan dengan menggunakan

software magma soft Model akan dibuat serupa dengan rencana eksperimen

Dalam pemodelan dan simulasi dapat dilakukan variasi untuk parameter yang

akan dicari dalam eksperimen Parameter tersebut adalah Temperatur preheat

logam padatan Temperatur preheat sampel sebesar 500degC 700 degc dan 900 degC

Parameter lain dibuat konstan yaitu temperatur tuang Iogam cairan dan waktu

pengaliran cairan Hasil simulasi akan diperoleh distribusi temperatur yang terjadi

pada saat dilakukan pelapisan dan apakah temperatur pada bagian padatan

telah mencapai temperatur cair atau belum Langkah simulasi yang dilakukan

sebagai berikut

bull Pembuatan model sampel padatan

12

Laparan Akhir Rada Kerea Api

bull Raneangan proses dan variasi parameter

bull Simulasi pelapisan eairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pada sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

Pembuatan sampel

Sam pel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

41 Pembuatan eetakan

Sampel diletakkan di dalam eetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bag ian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan eairan yang akan dilapiskan

42 Pemanasan sam pel dalam eetakan

Sebelum dieor dengan material eair sampel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sampel yaitu 500 dege 700 dege dan

900 dege

43 Proses peleburan dan penuangan eairan pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

44 Pengujian hasil as-cast

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

45 Proses perlakuan panas

Dalam kondisi digunakan roda kereta api telah mengalami proses perlakuan

panas Untuk dapat meneapai kondisi yang homoge antara logam eair yang

melapisi dengan logam padat yang dilapis maka perlu dilakukan ekperimen

perlakuan panas sampai diperoleh struktur mikro yang homogen antara logam

padat dan logam pelapis

13

46 Pengujian hasil perlakuan panas

8etelah diberi perlakuan panas maka sam pel diperiksa kembali apakah kondisi

sambungan dan struktur mikro bisa menjadi homogen Pemeriksaan yang

dilakukan meliputi foto makro metalografi dan kekerasan mikro Hasil akhir yang

diharapkan adalah diperoleh sam pel dengan kondisi pelapisan antara logam

pad at dan cair tanpa adanya interface sambungan dengan struktur mikro yang

homogen

bull PROSES PENGECORAN bull Proses perancangan

Roda KA yang akan dibuat disesuaikan dengan skala tanur yang dimiliki Kapasitas tanur yang dimiliki sebesar 250 Kg oleh karenanya roda KA yang dibuat dirancang memiliki berat tidak lebih dari 125 Kg Rancangan bentuk roda KA disesuaikan dengan aslinya namun dalam skala yang lebih kecil Perancangan pertama yang dilakukan berupa gambar teknik roda KA yang dilakukan meliputi

bull Pembuatan gambar teknik roda KA bull Perancangan pembuatan polapattern roda KA bull Perancangan proses pengecoran roda KA (rancangan sistem

saluran dan penambah) Untuk dapat menghasilkan coran roda KA yang bebas cacat susut cor maka dilakukan perancangan untuk sistem saluran dan penambah Agar hasilnya optimal dan efisien maka dilakukan simulasi pengecoran menggunakan software magma soft Dari hasil simulasi akan diperoleh

bull Optimasi penggunaan penambah untuk menghindari cacat susut tuang (shrinkage)

bull Optimasi sistem saluran untuk menghindari turbulensi dan gas terjebak

bull Proses produksi coran roda KA Proses rancangan direalisasikan dalam bentuk pembuatan coran roda KA Urutan langkah yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan pola bull Pembuatan cetakan dan inti bull Peleburan - Penuangan bull Pembongkaran bull Pembersihan (fetling - shot blasting) bull Perlakuan panas

14

Loporan Akhr Roda Kerelo Api

Dalam hal penggunaan bahan untuk peleburan digunakan dua jenis bahan

bull Bahan baku peleburan menggunakan 100 roda KA bekas bull Bahan baku peleburan menggunakan baja lain

Target komposisi yang dihasilkan sesuai dengan rancangan yang ditetapkan

bull Proses pengujian Untuk mengetahui kualitas hasil cor maka dilakukan pengujian terhadap kualitas material dan benda cor Pemeriksaan meliputi

bull Pemeriksaan komposisi bull Pemeriksaan metalografi - struktur mikro bahan bull Pengujian kekerasan bull Pengujian tarik bull Pengujian impak bull Pengujian NOT bull Ultrasonik bull Die penetrant bull Pemotongan satu benda hasil pengecoran untuk menganalisa

keberadaan cacat di bag ian dalam (shrinkage) bull ANALISA HASIL - KOMPARASI CORAN DENGAN RODA KA ASLI

Dari hasil pengecoran kemudian dilakukan perbandingan terhadap kualitas roda KA yang asli Perbandingan hasil roda KA yang dihasilkan dengan bahan baku yang berbeda juga dilakukan Hal yang dibandingkan berupa sifat mekanik dan struktur mikro yang dihasilkan

bull PROTOTIPE SELESAI Setelah mendapatkan perbandingan hasil roda cor dengan roda KA asli maka proses pembuatan prototipe sudah selesai Luarannya berupa roda KA dalam skala penelitian yang memiliki sifat mekanik sesuai dengan tuntutan roda KA Selain itu dapat dihasilkan SOP untuk membuat roda KA

15

Laparan Akhir Rada Kerela Api

5 HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Jenis Logam Baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan Komposisi Bahan Tabel 51 Komposisi Kimia Roda KA Asli

Material termasuk baja karbon tanpa paduano

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA

Struktur mikro terdiri dari Perl it 95 dan Ferrit 5

16

Laparan Akhir Rada Kere la Api

Simulasi Pelapisan Logam Cair

bull Pembuatan Model Sampel Padatan

Gambar 52 Model Sampel

I Gambar 53 Model Simulasi

Model sam pel dan susunan dalam simulasi seperti yang digambarkan diatas

bull Parameter Simulasi

bull Bahan sam pel Carbon Steel

bull Logam cair Carbon Steel

bull Temperatur awal sampel 500 0 C 700 0 C dan 9000 C

bull Temperatur cor

bull Waktu pengisian 18 seconds

bull Jenis cetakan Silica dry sand

o Dimensi 130mm x 130mm

o Tebal10mm

o Berat 1400 gr

bull Kondisi batas

17

____________________

L(paran Akhir Rada Kereta Api

o Tebal sam pel 8 - 12 mm

o Berat sampel 14 kg

o Observed at 2 seconds after filling process completed -7 [at

highest temp of sample]

o Observed at 0 - O5mm depth from the sample surface

bull Simulasi Pelapisan Cairan

Temp [0 C]

-7 shy

-

Sample 900deg --

~8QQo

L _ _-- cmiddot 7QOltYC middot ~

-

T Sol 1395degC

1 2 13 14 15 16 ti me [5l Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sam pel

-Ill middot IM e 9

f - -_ ~ - -~~ Lshy

I ~H ~ a 10bulln I l U I ~

~

G tmiddot_- -_ ~- - _ti=_~

Gambar 55 Temperatur sampel 7000 C - 9 Detik dan 18 Detik

18

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laparal1 Akhir Rada Kerela Api

2 Tinjauan Pustaka

Untuk dapat menghasilkan sambungan antara logam padat dan cair yang sempurna tanpa adanya batas antara (interface) maka proses perlu dilakukan sampai terjadi fusi Proses fusi yaitu sebagian logam padatan ikut mencair dan mencapai kondisi cair-padat (mushy zone) atau benar-benar mencair sebagian sehingga terjadi pencampuran antara logam cair dan logam padat tersebut Kondisi tersebut akan menghasilkan sambungan yang sempurna seolah cairan yang diberikan bukanlah sekedar melapis tapi benar-benar menyatu dengan logam padatan yang dilapisinya

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam proses pelapisan calran adalah parameter-parameter perpindahan panas Logam padat perlu mendapatkan panas untuk mencapai kondisi mushy atau cairo Panas dapat di peroleh dari pemberian panas (heat generation) pada padatan dengan cara memanaskan logam padat menggunakan pemanas Sumber lainnya adalah dari panas yang dimiliki cairan Untuk sumber panas yang kedua tentunya akan berakibat terjadinya penurunan temperatur cairan karena adanya penyerapan panas oleh logam padat sehingga temperatur akhir keduanya akan mencapai titik pertemuan pada temperatur tertentu selanjutnya kemudian keduanya akan turun secara bersamaan Bila titik pertemuan temperatur yang terjadi pad a kondisi logam padat masih dalam kondisi full pad at atau belum mushy atau mencair maka yang terjadi adalah difusi atom-atom antara kedua bagian dan terjadi sambungan Sambungan yang terjadi akan kurang kuat karena pada dasarnya keduanya masih terpisah oleh adanya interface

Untuk mengatasi penurunan temperatur cairan maka pemberian pelapisan dapat dilakukan dengan mengalirkan cairan Dengan kondisi mengalir maka padatan akan mendapatkan panas sementara cairan yang telah memberikan panas akan pindah karena mengalir Sampai pada saat temperatur padatan sudah cukup untuk berfusi dengan cairan maka aliran cairan dapat dihentikan

Dari konsep tersebut maka parameter utama yang perlu di cari dalam proses pelapisan cairan pada padatan adalah sebagai berikut

1 Temperatur preheat logam padatan 2 Temperatur tuang logam cairan 3 Waktu pengaliran cairan

10

Laporon Akhir Rada Kerefa Api

3 Tujuan dan Manfaat

1 Teknologi terapan proses industri yang mampu melakukan daur ulang secara cermat dan ber kualitas

2 aplikasi dalam untuk membantu PT Kereta Api dalam mengatasi kebutuhan roda kereta untuk mengganti roda yang di nyatakan aus dan tidak dapat dipakai lagi tanpa harus melakukan impor

3 Penekanan pada industri Kecil Menengah dilakukan sebagai pemicu agar IKM dapat juga melakukan daur ulang produk2 yang secara langsung mengurangi irnpor

4 Secara lebih terintegrasi maka IKIVl ini dengan PT Kereta Api dapat melakukan kerja sama memanfaatkan bahan baku dan desain mold secara benar dan cepat

Ceruk pasar pengecoran baja mangan sangat potensial terutama dalam mengembangkan keahlian pengecoran dsb

Manfaat

1 Meningkatnya kegiatan ekonomi masyarakat pengecoran yang lesu dan tersedianya teknologi yang tepat

2 Peningkatan added value mutu konsumtif yang mampu bersaing dengan produk import Sehingga mengurangi nilai devisa

3 Pengembang mitra usaha yang sederhana dan sebenarnya merupakan penggiatan perekonornian karena tidak terpengaruh oleh nilai dolar

11

Loparan Akhir Rada Kere la Api

4 METODOLOGI

Pengembangan metode pelapisan logam cair pad a padatan ini ditujukan untuk

melakukan perbaikan pada roda kereta api Roda kereta api yang telah

mengalami keausan permukaan akan diberi lapisan menggunakan cairan logam

dengan komposisi sejenis Penelitian yang dilakukan adalah melapis sampel

padat dari bahan roda KA dan dilapis cairan Langkah yang ditempuh untuk

mencapai proses yang dapat menghasilkan sambungan lapisan yang baik dan

kuat dilakukan sebagai berikut

Penentuan jenis logam baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan komposisi bahan

bull Pemeriksaan metalografi atau struktur mikro bahan

Setelah diperoleh komposisi material maka akan dapat di analisis sifat atau

karakteristik material dari mulai temperatur cair karakter pembekuan dan

struktur mikro yang akan terbentuk pada saat membeku

Simulasi pelapisan logam cair

Simulasi pelapisan logam padat oleh logam cair dilakukan dengan menggunakan

software magma soft Model akan dibuat serupa dengan rencana eksperimen

Dalam pemodelan dan simulasi dapat dilakukan variasi untuk parameter yang

akan dicari dalam eksperimen Parameter tersebut adalah Temperatur preheat

logam padatan Temperatur preheat sampel sebesar 500degC 700 degc dan 900 degC

Parameter lain dibuat konstan yaitu temperatur tuang Iogam cairan dan waktu

pengaliran cairan Hasil simulasi akan diperoleh distribusi temperatur yang terjadi

pada saat dilakukan pelapisan dan apakah temperatur pada bagian padatan

telah mencapai temperatur cair atau belum Langkah simulasi yang dilakukan

sebagai berikut

bull Pembuatan model sampel padatan

12

Laparan Akhir Rada Kerea Api

bull Raneangan proses dan variasi parameter

bull Simulasi pelapisan eairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pada sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

Pembuatan sampel

Sam pel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

41 Pembuatan eetakan

Sampel diletakkan di dalam eetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bag ian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan eairan yang akan dilapiskan

42 Pemanasan sam pel dalam eetakan

Sebelum dieor dengan material eair sampel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sampel yaitu 500 dege 700 dege dan

900 dege

43 Proses peleburan dan penuangan eairan pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

44 Pengujian hasil as-cast

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

45 Proses perlakuan panas

Dalam kondisi digunakan roda kereta api telah mengalami proses perlakuan

panas Untuk dapat meneapai kondisi yang homoge antara logam eair yang

melapisi dengan logam padat yang dilapis maka perlu dilakukan ekperimen

perlakuan panas sampai diperoleh struktur mikro yang homogen antara logam

padat dan logam pelapis

13

46 Pengujian hasil perlakuan panas

8etelah diberi perlakuan panas maka sam pel diperiksa kembali apakah kondisi

sambungan dan struktur mikro bisa menjadi homogen Pemeriksaan yang

dilakukan meliputi foto makro metalografi dan kekerasan mikro Hasil akhir yang

diharapkan adalah diperoleh sam pel dengan kondisi pelapisan antara logam

pad at dan cair tanpa adanya interface sambungan dengan struktur mikro yang

homogen

bull PROSES PENGECORAN bull Proses perancangan

Roda KA yang akan dibuat disesuaikan dengan skala tanur yang dimiliki Kapasitas tanur yang dimiliki sebesar 250 Kg oleh karenanya roda KA yang dibuat dirancang memiliki berat tidak lebih dari 125 Kg Rancangan bentuk roda KA disesuaikan dengan aslinya namun dalam skala yang lebih kecil Perancangan pertama yang dilakukan berupa gambar teknik roda KA yang dilakukan meliputi

bull Pembuatan gambar teknik roda KA bull Perancangan pembuatan polapattern roda KA bull Perancangan proses pengecoran roda KA (rancangan sistem

saluran dan penambah) Untuk dapat menghasilkan coran roda KA yang bebas cacat susut cor maka dilakukan perancangan untuk sistem saluran dan penambah Agar hasilnya optimal dan efisien maka dilakukan simulasi pengecoran menggunakan software magma soft Dari hasil simulasi akan diperoleh

bull Optimasi penggunaan penambah untuk menghindari cacat susut tuang (shrinkage)

bull Optimasi sistem saluran untuk menghindari turbulensi dan gas terjebak

bull Proses produksi coran roda KA Proses rancangan direalisasikan dalam bentuk pembuatan coran roda KA Urutan langkah yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan pola bull Pembuatan cetakan dan inti bull Peleburan - Penuangan bull Pembongkaran bull Pembersihan (fetling - shot blasting) bull Perlakuan panas

14

Loporan Akhr Roda Kerelo Api

Dalam hal penggunaan bahan untuk peleburan digunakan dua jenis bahan

bull Bahan baku peleburan menggunakan 100 roda KA bekas bull Bahan baku peleburan menggunakan baja lain

Target komposisi yang dihasilkan sesuai dengan rancangan yang ditetapkan

bull Proses pengujian Untuk mengetahui kualitas hasil cor maka dilakukan pengujian terhadap kualitas material dan benda cor Pemeriksaan meliputi

bull Pemeriksaan komposisi bull Pemeriksaan metalografi - struktur mikro bahan bull Pengujian kekerasan bull Pengujian tarik bull Pengujian impak bull Pengujian NOT bull Ultrasonik bull Die penetrant bull Pemotongan satu benda hasil pengecoran untuk menganalisa

keberadaan cacat di bag ian dalam (shrinkage) bull ANALISA HASIL - KOMPARASI CORAN DENGAN RODA KA ASLI

Dari hasil pengecoran kemudian dilakukan perbandingan terhadap kualitas roda KA yang asli Perbandingan hasil roda KA yang dihasilkan dengan bahan baku yang berbeda juga dilakukan Hal yang dibandingkan berupa sifat mekanik dan struktur mikro yang dihasilkan

bull PROTOTIPE SELESAI Setelah mendapatkan perbandingan hasil roda cor dengan roda KA asli maka proses pembuatan prototipe sudah selesai Luarannya berupa roda KA dalam skala penelitian yang memiliki sifat mekanik sesuai dengan tuntutan roda KA Selain itu dapat dihasilkan SOP untuk membuat roda KA

15

Laparan Akhir Rada Kerela Api

5 HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Jenis Logam Baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan Komposisi Bahan Tabel 51 Komposisi Kimia Roda KA Asli

Material termasuk baja karbon tanpa paduano

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA

Struktur mikro terdiri dari Perl it 95 dan Ferrit 5

16

Laparan Akhir Rada Kere la Api

Simulasi Pelapisan Logam Cair

bull Pembuatan Model Sampel Padatan

Gambar 52 Model Sampel

I Gambar 53 Model Simulasi

Model sam pel dan susunan dalam simulasi seperti yang digambarkan diatas

bull Parameter Simulasi

bull Bahan sam pel Carbon Steel

bull Logam cair Carbon Steel

bull Temperatur awal sampel 500 0 C 700 0 C dan 9000 C

bull Temperatur cor

bull Waktu pengisian 18 seconds

bull Jenis cetakan Silica dry sand

o Dimensi 130mm x 130mm

o Tebal10mm

o Berat 1400 gr

bull Kondisi batas

17

____________________

L(paran Akhir Rada Kereta Api

o Tebal sam pel 8 - 12 mm

o Berat sampel 14 kg

o Observed at 2 seconds after filling process completed -7 [at

highest temp of sample]

o Observed at 0 - O5mm depth from the sample surface

bull Simulasi Pelapisan Cairan

Temp [0 C]

-7 shy

-

Sample 900deg --

~8QQo

L _ _-- cmiddot 7QOltYC middot ~

-

T Sol 1395degC

1 2 13 14 15 16 ti me [5l Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sam pel

-Ill middot IM e 9

f - -_ ~ - -~~ Lshy

I ~H ~ a 10bulln I l U I ~

~

G tmiddot_- -_ ~- - _ti=_~

Gambar 55 Temperatur sampel 7000 C - 9 Detik dan 18 Detik

18

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laporon Akhir Rada Kerefa Api

3 Tujuan dan Manfaat

1 Teknologi terapan proses industri yang mampu melakukan daur ulang secara cermat dan ber kualitas

2 aplikasi dalam untuk membantu PT Kereta Api dalam mengatasi kebutuhan roda kereta untuk mengganti roda yang di nyatakan aus dan tidak dapat dipakai lagi tanpa harus melakukan impor

3 Penekanan pada industri Kecil Menengah dilakukan sebagai pemicu agar IKM dapat juga melakukan daur ulang produk2 yang secara langsung mengurangi irnpor

4 Secara lebih terintegrasi maka IKIVl ini dengan PT Kereta Api dapat melakukan kerja sama memanfaatkan bahan baku dan desain mold secara benar dan cepat

Ceruk pasar pengecoran baja mangan sangat potensial terutama dalam mengembangkan keahlian pengecoran dsb

Manfaat

1 Meningkatnya kegiatan ekonomi masyarakat pengecoran yang lesu dan tersedianya teknologi yang tepat

2 Peningkatan added value mutu konsumtif yang mampu bersaing dengan produk import Sehingga mengurangi nilai devisa

3 Pengembang mitra usaha yang sederhana dan sebenarnya merupakan penggiatan perekonornian karena tidak terpengaruh oleh nilai dolar

11

Loparan Akhir Rada Kere la Api

4 METODOLOGI

Pengembangan metode pelapisan logam cair pad a padatan ini ditujukan untuk

melakukan perbaikan pada roda kereta api Roda kereta api yang telah

mengalami keausan permukaan akan diberi lapisan menggunakan cairan logam

dengan komposisi sejenis Penelitian yang dilakukan adalah melapis sampel

padat dari bahan roda KA dan dilapis cairan Langkah yang ditempuh untuk

mencapai proses yang dapat menghasilkan sambungan lapisan yang baik dan

kuat dilakukan sebagai berikut

Penentuan jenis logam baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan komposisi bahan

bull Pemeriksaan metalografi atau struktur mikro bahan

Setelah diperoleh komposisi material maka akan dapat di analisis sifat atau

karakteristik material dari mulai temperatur cair karakter pembekuan dan

struktur mikro yang akan terbentuk pada saat membeku

Simulasi pelapisan logam cair

Simulasi pelapisan logam padat oleh logam cair dilakukan dengan menggunakan

software magma soft Model akan dibuat serupa dengan rencana eksperimen

Dalam pemodelan dan simulasi dapat dilakukan variasi untuk parameter yang

akan dicari dalam eksperimen Parameter tersebut adalah Temperatur preheat

logam padatan Temperatur preheat sampel sebesar 500degC 700 degc dan 900 degC

Parameter lain dibuat konstan yaitu temperatur tuang Iogam cairan dan waktu

pengaliran cairan Hasil simulasi akan diperoleh distribusi temperatur yang terjadi

pada saat dilakukan pelapisan dan apakah temperatur pada bagian padatan

telah mencapai temperatur cair atau belum Langkah simulasi yang dilakukan

sebagai berikut

bull Pembuatan model sampel padatan

12

Laparan Akhir Rada Kerea Api

bull Raneangan proses dan variasi parameter

bull Simulasi pelapisan eairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pada sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

Pembuatan sampel

Sam pel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

41 Pembuatan eetakan

Sampel diletakkan di dalam eetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bag ian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan eairan yang akan dilapiskan

42 Pemanasan sam pel dalam eetakan

Sebelum dieor dengan material eair sampel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sampel yaitu 500 dege 700 dege dan

900 dege

43 Proses peleburan dan penuangan eairan pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

44 Pengujian hasil as-cast

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

45 Proses perlakuan panas

Dalam kondisi digunakan roda kereta api telah mengalami proses perlakuan

panas Untuk dapat meneapai kondisi yang homoge antara logam eair yang

melapisi dengan logam padat yang dilapis maka perlu dilakukan ekperimen

perlakuan panas sampai diperoleh struktur mikro yang homogen antara logam

padat dan logam pelapis

13

46 Pengujian hasil perlakuan panas

8etelah diberi perlakuan panas maka sam pel diperiksa kembali apakah kondisi

sambungan dan struktur mikro bisa menjadi homogen Pemeriksaan yang

dilakukan meliputi foto makro metalografi dan kekerasan mikro Hasil akhir yang

diharapkan adalah diperoleh sam pel dengan kondisi pelapisan antara logam

pad at dan cair tanpa adanya interface sambungan dengan struktur mikro yang

homogen

bull PROSES PENGECORAN bull Proses perancangan

Roda KA yang akan dibuat disesuaikan dengan skala tanur yang dimiliki Kapasitas tanur yang dimiliki sebesar 250 Kg oleh karenanya roda KA yang dibuat dirancang memiliki berat tidak lebih dari 125 Kg Rancangan bentuk roda KA disesuaikan dengan aslinya namun dalam skala yang lebih kecil Perancangan pertama yang dilakukan berupa gambar teknik roda KA yang dilakukan meliputi

bull Pembuatan gambar teknik roda KA bull Perancangan pembuatan polapattern roda KA bull Perancangan proses pengecoran roda KA (rancangan sistem

saluran dan penambah) Untuk dapat menghasilkan coran roda KA yang bebas cacat susut cor maka dilakukan perancangan untuk sistem saluran dan penambah Agar hasilnya optimal dan efisien maka dilakukan simulasi pengecoran menggunakan software magma soft Dari hasil simulasi akan diperoleh

bull Optimasi penggunaan penambah untuk menghindari cacat susut tuang (shrinkage)

bull Optimasi sistem saluran untuk menghindari turbulensi dan gas terjebak

bull Proses produksi coran roda KA Proses rancangan direalisasikan dalam bentuk pembuatan coran roda KA Urutan langkah yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan pola bull Pembuatan cetakan dan inti bull Peleburan - Penuangan bull Pembongkaran bull Pembersihan (fetling - shot blasting) bull Perlakuan panas

14

Loporan Akhr Roda Kerelo Api

Dalam hal penggunaan bahan untuk peleburan digunakan dua jenis bahan

bull Bahan baku peleburan menggunakan 100 roda KA bekas bull Bahan baku peleburan menggunakan baja lain

Target komposisi yang dihasilkan sesuai dengan rancangan yang ditetapkan

bull Proses pengujian Untuk mengetahui kualitas hasil cor maka dilakukan pengujian terhadap kualitas material dan benda cor Pemeriksaan meliputi

bull Pemeriksaan komposisi bull Pemeriksaan metalografi - struktur mikro bahan bull Pengujian kekerasan bull Pengujian tarik bull Pengujian impak bull Pengujian NOT bull Ultrasonik bull Die penetrant bull Pemotongan satu benda hasil pengecoran untuk menganalisa

keberadaan cacat di bag ian dalam (shrinkage) bull ANALISA HASIL - KOMPARASI CORAN DENGAN RODA KA ASLI

Dari hasil pengecoran kemudian dilakukan perbandingan terhadap kualitas roda KA yang asli Perbandingan hasil roda KA yang dihasilkan dengan bahan baku yang berbeda juga dilakukan Hal yang dibandingkan berupa sifat mekanik dan struktur mikro yang dihasilkan

bull PROTOTIPE SELESAI Setelah mendapatkan perbandingan hasil roda cor dengan roda KA asli maka proses pembuatan prototipe sudah selesai Luarannya berupa roda KA dalam skala penelitian yang memiliki sifat mekanik sesuai dengan tuntutan roda KA Selain itu dapat dihasilkan SOP untuk membuat roda KA

15

Laparan Akhir Rada Kerela Api

5 HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Jenis Logam Baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan Komposisi Bahan Tabel 51 Komposisi Kimia Roda KA Asli

Material termasuk baja karbon tanpa paduano

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA

Struktur mikro terdiri dari Perl it 95 dan Ferrit 5

16

Laparan Akhir Rada Kere la Api

Simulasi Pelapisan Logam Cair

bull Pembuatan Model Sampel Padatan

Gambar 52 Model Sampel

I Gambar 53 Model Simulasi

Model sam pel dan susunan dalam simulasi seperti yang digambarkan diatas

bull Parameter Simulasi

bull Bahan sam pel Carbon Steel

bull Logam cair Carbon Steel

bull Temperatur awal sampel 500 0 C 700 0 C dan 9000 C

bull Temperatur cor

bull Waktu pengisian 18 seconds

bull Jenis cetakan Silica dry sand

o Dimensi 130mm x 130mm

o Tebal10mm

o Berat 1400 gr

bull Kondisi batas

17

____________________

L(paran Akhir Rada Kereta Api

o Tebal sam pel 8 - 12 mm

o Berat sampel 14 kg

o Observed at 2 seconds after filling process completed -7 [at

highest temp of sample]

o Observed at 0 - O5mm depth from the sample surface

bull Simulasi Pelapisan Cairan

Temp [0 C]

-7 shy

-

Sample 900deg --

~8QQo

L _ _-- cmiddot 7QOltYC middot ~

-

T Sol 1395degC

1 2 13 14 15 16 ti me [5l Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sam pel

-Ill middot IM e 9

f - -_ ~ - -~~ Lshy

I ~H ~ a 10bulln I l U I ~

~

G tmiddot_- -_ ~- - _ti=_~

Gambar 55 Temperatur sampel 7000 C - 9 Detik dan 18 Detik

18

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Loparan Akhir Rada Kere la Api

4 METODOLOGI

Pengembangan metode pelapisan logam cair pad a padatan ini ditujukan untuk

melakukan perbaikan pada roda kereta api Roda kereta api yang telah

mengalami keausan permukaan akan diberi lapisan menggunakan cairan logam

dengan komposisi sejenis Penelitian yang dilakukan adalah melapis sampel

padat dari bahan roda KA dan dilapis cairan Langkah yang ditempuh untuk

mencapai proses yang dapat menghasilkan sambungan lapisan yang baik dan

kuat dilakukan sebagai berikut

Penentuan jenis logam baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan komposisi bahan

bull Pemeriksaan metalografi atau struktur mikro bahan

Setelah diperoleh komposisi material maka akan dapat di analisis sifat atau

karakteristik material dari mulai temperatur cair karakter pembekuan dan

struktur mikro yang akan terbentuk pada saat membeku

Simulasi pelapisan logam cair

Simulasi pelapisan logam padat oleh logam cair dilakukan dengan menggunakan

software magma soft Model akan dibuat serupa dengan rencana eksperimen

Dalam pemodelan dan simulasi dapat dilakukan variasi untuk parameter yang

akan dicari dalam eksperimen Parameter tersebut adalah Temperatur preheat

logam padatan Temperatur preheat sampel sebesar 500degC 700 degc dan 900 degC

Parameter lain dibuat konstan yaitu temperatur tuang Iogam cairan dan waktu

pengaliran cairan Hasil simulasi akan diperoleh distribusi temperatur yang terjadi

pada saat dilakukan pelapisan dan apakah temperatur pada bagian padatan

telah mencapai temperatur cair atau belum Langkah simulasi yang dilakukan

sebagai berikut

bull Pembuatan model sampel padatan

12

Laparan Akhir Rada Kerea Api

bull Raneangan proses dan variasi parameter

bull Simulasi pelapisan eairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pada sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

Pembuatan sampel

Sam pel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

41 Pembuatan eetakan

Sampel diletakkan di dalam eetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bag ian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan eairan yang akan dilapiskan

42 Pemanasan sam pel dalam eetakan

Sebelum dieor dengan material eair sampel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sampel yaitu 500 dege 700 dege dan

900 dege

43 Proses peleburan dan penuangan eairan pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

44 Pengujian hasil as-cast

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

45 Proses perlakuan panas

Dalam kondisi digunakan roda kereta api telah mengalami proses perlakuan

panas Untuk dapat meneapai kondisi yang homoge antara logam eair yang

melapisi dengan logam padat yang dilapis maka perlu dilakukan ekperimen

perlakuan panas sampai diperoleh struktur mikro yang homogen antara logam

padat dan logam pelapis

13

46 Pengujian hasil perlakuan panas

8etelah diberi perlakuan panas maka sam pel diperiksa kembali apakah kondisi

sambungan dan struktur mikro bisa menjadi homogen Pemeriksaan yang

dilakukan meliputi foto makro metalografi dan kekerasan mikro Hasil akhir yang

diharapkan adalah diperoleh sam pel dengan kondisi pelapisan antara logam

pad at dan cair tanpa adanya interface sambungan dengan struktur mikro yang

homogen

bull PROSES PENGECORAN bull Proses perancangan

Roda KA yang akan dibuat disesuaikan dengan skala tanur yang dimiliki Kapasitas tanur yang dimiliki sebesar 250 Kg oleh karenanya roda KA yang dibuat dirancang memiliki berat tidak lebih dari 125 Kg Rancangan bentuk roda KA disesuaikan dengan aslinya namun dalam skala yang lebih kecil Perancangan pertama yang dilakukan berupa gambar teknik roda KA yang dilakukan meliputi

bull Pembuatan gambar teknik roda KA bull Perancangan pembuatan polapattern roda KA bull Perancangan proses pengecoran roda KA (rancangan sistem

saluran dan penambah) Untuk dapat menghasilkan coran roda KA yang bebas cacat susut cor maka dilakukan perancangan untuk sistem saluran dan penambah Agar hasilnya optimal dan efisien maka dilakukan simulasi pengecoran menggunakan software magma soft Dari hasil simulasi akan diperoleh

bull Optimasi penggunaan penambah untuk menghindari cacat susut tuang (shrinkage)

bull Optimasi sistem saluran untuk menghindari turbulensi dan gas terjebak

bull Proses produksi coran roda KA Proses rancangan direalisasikan dalam bentuk pembuatan coran roda KA Urutan langkah yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan pola bull Pembuatan cetakan dan inti bull Peleburan - Penuangan bull Pembongkaran bull Pembersihan (fetling - shot blasting) bull Perlakuan panas

14

Loporan Akhr Roda Kerelo Api

Dalam hal penggunaan bahan untuk peleburan digunakan dua jenis bahan

bull Bahan baku peleburan menggunakan 100 roda KA bekas bull Bahan baku peleburan menggunakan baja lain

Target komposisi yang dihasilkan sesuai dengan rancangan yang ditetapkan

bull Proses pengujian Untuk mengetahui kualitas hasil cor maka dilakukan pengujian terhadap kualitas material dan benda cor Pemeriksaan meliputi

bull Pemeriksaan komposisi bull Pemeriksaan metalografi - struktur mikro bahan bull Pengujian kekerasan bull Pengujian tarik bull Pengujian impak bull Pengujian NOT bull Ultrasonik bull Die penetrant bull Pemotongan satu benda hasil pengecoran untuk menganalisa

keberadaan cacat di bag ian dalam (shrinkage) bull ANALISA HASIL - KOMPARASI CORAN DENGAN RODA KA ASLI

Dari hasil pengecoran kemudian dilakukan perbandingan terhadap kualitas roda KA yang asli Perbandingan hasil roda KA yang dihasilkan dengan bahan baku yang berbeda juga dilakukan Hal yang dibandingkan berupa sifat mekanik dan struktur mikro yang dihasilkan

bull PROTOTIPE SELESAI Setelah mendapatkan perbandingan hasil roda cor dengan roda KA asli maka proses pembuatan prototipe sudah selesai Luarannya berupa roda KA dalam skala penelitian yang memiliki sifat mekanik sesuai dengan tuntutan roda KA Selain itu dapat dihasilkan SOP untuk membuat roda KA

15

Laparan Akhir Rada Kerela Api

5 HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Jenis Logam Baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan Komposisi Bahan Tabel 51 Komposisi Kimia Roda KA Asli

Material termasuk baja karbon tanpa paduano

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA

Struktur mikro terdiri dari Perl it 95 dan Ferrit 5

16

Laparan Akhir Rada Kere la Api

Simulasi Pelapisan Logam Cair

bull Pembuatan Model Sampel Padatan

Gambar 52 Model Sampel

I Gambar 53 Model Simulasi

Model sam pel dan susunan dalam simulasi seperti yang digambarkan diatas

bull Parameter Simulasi

bull Bahan sam pel Carbon Steel

bull Logam cair Carbon Steel

bull Temperatur awal sampel 500 0 C 700 0 C dan 9000 C

bull Temperatur cor

bull Waktu pengisian 18 seconds

bull Jenis cetakan Silica dry sand

o Dimensi 130mm x 130mm

o Tebal10mm

o Berat 1400 gr

bull Kondisi batas

17

____________________

L(paran Akhir Rada Kereta Api

o Tebal sam pel 8 - 12 mm

o Berat sampel 14 kg

o Observed at 2 seconds after filling process completed -7 [at

highest temp of sample]

o Observed at 0 - O5mm depth from the sample surface

bull Simulasi Pelapisan Cairan

Temp [0 C]

-7 shy

-

Sample 900deg --

~8QQo

L _ _-- cmiddot 7QOltYC middot ~

-

T Sol 1395degC

1 2 13 14 15 16 ti me [5l Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sam pel

-Ill middot IM e 9

f - -_ ~ - -~~ Lshy

I ~H ~ a 10bulln I l U I ~

~

G tmiddot_- -_ ~- - _ti=_~

Gambar 55 Temperatur sampel 7000 C - 9 Detik dan 18 Detik

18

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laparan Akhir Rada Kerea Api

bull Raneangan proses dan variasi parameter

bull Simulasi pelapisan eairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pada sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

Pembuatan sampel

Sam pel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

41 Pembuatan eetakan

Sampel diletakkan di dalam eetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bag ian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan eairan yang akan dilapiskan

42 Pemanasan sam pel dalam eetakan

Sebelum dieor dengan material eair sampel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sampel yaitu 500 dege 700 dege dan

900 dege

43 Proses peleburan dan penuangan eairan pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

44 Pengujian hasil as-cast

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

45 Proses perlakuan panas

Dalam kondisi digunakan roda kereta api telah mengalami proses perlakuan

panas Untuk dapat meneapai kondisi yang homoge antara logam eair yang

melapisi dengan logam padat yang dilapis maka perlu dilakukan ekperimen

perlakuan panas sampai diperoleh struktur mikro yang homogen antara logam

padat dan logam pelapis

13

46 Pengujian hasil perlakuan panas

8etelah diberi perlakuan panas maka sam pel diperiksa kembali apakah kondisi

sambungan dan struktur mikro bisa menjadi homogen Pemeriksaan yang

dilakukan meliputi foto makro metalografi dan kekerasan mikro Hasil akhir yang

diharapkan adalah diperoleh sam pel dengan kondisi pelapisan antara logam

pad at dan cair tanpa adanya interface sambungan dengan struktur mikro yang

homogen

bull PROSES PENGECORAN bull Proses perancangan

Roda KA yang akan dibuat disesuaikan dengan skala tanur yang dimiliki Kapasitas tanur yang dimiliki sebesar 250 Kg oleh karenanya roda KA yang dibuat dirancang memiliki berat tidak lebih dari 125 Kg Rancangan bentuk roda KA disesuaikan dengan aslinya namun dalam skala yang lebih kecil Perancangan pertama yang dilakukan berupa gambar teknik roda KA yang dilakukan meliputi

bull Pembuatan gambar teknik roda KA bull Perancangan pembuatan polapattern roda KA bull Perancangan proses pengecoran roda KA (rancangan sistem

saluran dan penambah) Untuk dapat menghasilkan coran roda KA yang bebas cacat susut cor maka dilakukan perancangan untuk sistem saluran dan penambah Agar hasilnya optimal dan efisien maka dilakukan simulasi pengecoran menggunakan software magma soft Dari hasil simulasi akan diperoleh

bull Optimasi penggunaan penambah untuk menghindari cacat susut tuang (shrinkage)

bull Optimasi sistem saluran untuk menghindari turbulensi dan gas terjebak

bull Proses produksi coran roda KA Proses rancangan direalisasikan dalam bentuk pembuatan coran roda KA Urutan langkah yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan pola bull Pembuatan cetakan dan inti bull Peleburan - Penuangan bull Pembongkaran bull Pembersihan (fetling - shot blasting) bull Perlakuan panas

14

Loporan Akhr Roda Kerelo Api

Dalam hal penggunaan bahan untuk peleburan digunakan dua jenis bahan

bull Bahan baku peleburan menggunakan 100 roda KA bekas bull Bahan baku peleburan menggunakan baja lain

Target komposisi yang dihasilkan sesuai dengan rancangan yang ditetapkan

bull Proses pengujian Untuk mengetahui kualitas hasil cor maka dilakukan pengujian terhadap kualitas material dan benda cor Pemeriksaan meliputi

bull Pemeriksaan komposisi bull Pemeriksaan metalografi - struktur mikro bahan bull Pengujian kekerasan bull Pengujian tarik bull Pengujian impak bull Pengujian NOT bull Ultrasonik bull Die penetrant bull Pemotongan satu benda hasil pengecoran untuk menganalisa

keberadaan cacat di bag ian dalam (shrinkage) bull ANALISA HASIL - KOMPARASI CORAN DENGAN RODA KA ASLI

Dari hasil pengecoran kemudian dilakukan perbandingan terhadap kualitas roda KA yang asli Perbandingan hasil roda KA yang dihasilkan dengan bahan baku yang berbeda juga dilakukan Hal yang dibandingkan berupa sifat mekanik dan struktur mikro yang dihasilkan

bull PROTOTIPE SELESAI Setelah mendapatkan perbandingan hasil roda cor dengan roda KA asli maka proses pembuatan prototipe sudah selesai Luarannya berupa roda KA dalam skala penelitian yang memiliki sifat mekanik sesuai dengan tuntutan roda KA Selain itu dapat dihasilkan SOP untuk membuat roda KA

15

Laparan Akhir Rada Kerela Api

5 HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Jenis Logam Baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan Komposisi Bahan Tabel 51 Komposisi Kimia Roda KA Asli

Material termasuk baja karbon tanpa paduano

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA

Struktur mikro terdiri dari Perl it 95 dan Ferrit 5

16

Laparan Akhir Rada Kere la Api

Simulasi Pelapisan Logam Cair

bull Pembuatan Model Sampel Padatan

Gambar 52 Model Sampel

I Gambar 53 Model Simulasi

Model sam pel dan susunan dalam simulasi seperti yang digambarkan diatas

bull Parameter Simulasi

bull Bahan sam pel Carbon Steel

bull Logam cair Carbon Steel

bull Temperatur awal sampel 500 0 C 700 0 C dan 9000 C

bull Temperatur cor

bull Waktu pengisian 18 seconds

bull Jenis cetakan Silica dry sand

o Dimensi 130mm x 130mm

o Tebal10mm

o Berat 1400 gr

bull Kondisi batas

17

____________________

L(paran Akhir Rada Kereta Api

o Tebal sam pel 8 - 12 mm

o Berat sampel 14 kg

o Observed at 2 seconds after filling process completed -7 [at

highest temp of sample]

o Observed at 0 - O5mm depth from the sample surface

bull Simulasi Pelapisan Cairan

Temp [0 C]

-7 shy

-

Sample 900deg --

~8QQo

L _ _-- cmiddot 7QOltYC middot ~

-

T Sol 1395degC

1 2 13 14 15 16 ti me [5l Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sam pel

-Ill middot IM e 9

f - -_ ~ - -~~ Lshy

I ~H ~ a 10bulln I l U I ~

~

G tmiddot_- -_ ~- - _ti=_~

Gambar 55 Temperatur sampel 7000 C - 9 Detik dan 18 Detik

18

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

46 Pengujian hasil perlakuan panas

8etelah diberi perlakuan panas maka sam pel diperiksa kembali apakah kondisi

sambungan dan struktur mikro bisa menjadi homogen Pemeriksaan yang

dilakukan meliputi foto makro metalografi dan kekerasan mikro Hasil akhir yang

diharapkan adalah diperoleh sam pel dengan kondisi pelapisan antara logam

pad at dan cair tanpa adanya interface sambungan dengan struktur mikro yang

homogen

bull PROSES PENGECORAN bull Proses perancangan

Roda KA yang akan dibuat disesuaikan dengan skala tanur yang dimiliki Kapasitas tanur yang dimiliki sebesar 250 Kg oleh karenanya roda KA yang dibuat dirancang memiliki berat tidak lebih dari 125 Kg Rancangan bentuk roda KA disesuaikan dengan aslinya namun dalam skala yang lebih kecil Perancangan pertama yang dilakukan berupa gambar teknik roda KA yang dilakukan meliputi

bull Pembuatan gambar teknik roda KA bull Perancangan pembuatan polapattern roda KA bull Perancangan proses pengecoran roda KA (rancangan sistem

saluran dan penambah) Untuk dapat menghasilkan coran roda KA yang bebas cacat susut cor maka dilakukan perancangan untuk sistem saluran dan penambah Agar hasilnya optimal dan efisien maka dilakukan simulasi pengecoran menggunakan software magma soft Dari hasil simulasi akan diperoleh

bull Optimasi penggunaan penambah untuk menghindari cacat susut tuang (shrinkage)

bull Optimasi sistem saluran untuk menghindari turbulensi dan gas terjebak

bull Proses produksi coran roda KA Proses rancangan direalisasikan dalam bentuk pembuatan coran roda KA Urutan langkah yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan pola bull Pembuatan cetakan dan inti bull Peleburan - Penuangan bull Pembongkaran bull Pembersihan (fetling - shot blasting) bull Perlakuan panas

14

Loporan Akhr Roda Kerelo Api

Dalam hal penggunaan bahan untuk peleburan digunakan dua jenis bahan

bull Bahan baku peleburan menggunakan 100 roda KA bekas bull Bahan baku peleburan menggunakan baja lain

Target komposisi yang dihasilkan sesuai dengan rancangan yang ditetapkan

bull Proses pengujian Untuk mengetahui kualitas hasil cor maka dilakukan pengujian terhadap kualitas material dan benda cor Pemeriksaan meliputi

bull Pemeriksaan komposisi bull Pemeriksaan metalografi - struktur mikro bahan bull Pengujian kekerasan bull Pengujian tarik bull Pengujian impak bull Pengujian NOT bull Ultrasonik bull Die penetrant bull Pemotongan satu benda hasil pengecoran untuk menganalisa

keberadaan cacat di bag ian dalam (shrinkage) bull ANALISA HASIL - KOMPARASI CORAN DENGAN RODA KA ASLI

Dari hasil pengecoran kemudian dilakukan perbandingan terhadap kualitas roda KA yang asli Perbandingan hasil roda KA yang dihasilkan dengan bahan baku yang berbeda juga dilakukan Hal yang dibandingkan berupa sifat mekanik dan struktur mikro yang dihasilkan

bull PROTOTIPE SELESAI Setelah mendapatkan perbandingan hasil roda cor dengan roda KA asli maka proses pembuatan prototipe sudah selesai Luarannya berupa roda KA dalam skala penelitian yang memiliki sifat mekanik sesuai dengan tuntutan roda KA Selain itu dapat dihasilkan SOP untuk membuat roda KA

15

Laparan Akhir Rada Kerela Api

5 HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Jenis Logam Baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan Komposisi Bahan Tabel 51 Komposisi Kimia Roda KA Asli

Material termasuk baja karbon tanpa paduano

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA

Struktur mikro terdiri dari Perl it 95 dan Ferrit 5

16

Laparan Akhir Rada Kere la Api

Simulasi Pelapisan Logam Cair

bull Pembuatan Model Sampel Padatan

Gambar 52 Model Sampel

I Gambar 53 Model Simulasi

Model sam pel dan susunan dalam simulasi seperti yang digambarkan diatas

bull Parameter Simulasi

bull Bahan sam pel Carbon Steel

bull Logam cair Carbon Steel

bull Temperatur awal sampel 500 0 C 700 0 C dan 9000 C

bull Temperatur cor

bull Waktu pengisian 18 seconds

bull Jenis cetakan Silica dry sand

o Dimensi 130mm x 130mm

o Tebal10mm

o Berat 1400 gr

bull Kondisi batas

17

____________________

L(paran Akhir Rada Kereta Api

o Tebal sam pel 8 - 12 mm

o Berat sampel 14 kg

o Observed at 2 seconds after filling process completed -7 [at

highest temp of sample]

o Observed at 0 - O5mm depth from the sample surface

bull Simulasi Pelapisan Cairan

Temp [0 C]

-7 shy

-

Sample 900deg --

~8QQo

L _ _-- cmiddot 7QOltYC middot ~

-

T Sol 1395degC

1 2 13 14 15 16 ti me [5l Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sam pel

-Ill middot IM e 9

f - -_ ~ - -~~ Lshy

I ~H ~ a 10bulln I l U I ~

~

G tmiddot_- -_ ~- - _ti=_~

Gambar 55 Temperatur sampel 7000 C - 9 Detik dan 18 Detik

18

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Loporan Akhr Roda Kerelo Api

Dalam hal penggunaan bahan untuk peleburan digunakan dua jenis bahan

bull Bahan baku peleburan menggunakan 100 roda KA bekas bull Bahan baku peleburan menggunakan baja lain

Target komposisi yang dihasilkan sesuai dengan rancangan yang ditetapkan

bull Proses pengujian Untuk mengetahui kualitas hasil cor maka dilakukan pengujian terhadap kualitas material dan benda cor Pemeriksaan meliputi

bull Pemeriksaan komposisi bull Pemeriksaan metalografi - struktur mikro bahan bull Pengujian kekerasan bull Pengujian tarik bull Pengujian impak bull Pengujian NOT bull Ultrasonik bull Die penetrant bull Pemotongan satu benda hasil pengecoran untuk menganalisa

keberadaan cacat di bag ian dalam (shrinkage) bull ANALISA HASIL - KOMPARASI CORAN DENGAN RODA KA ASLI

Dari hasil pengecoran kemudian dilakukan perbandingan terhadap kualitas roda KA yang asli Perbandingan hasil roda KA yang dihasilkan dengan bahan baku yang berbeda juga dilakukan Hal yang dibandingkan berupa sifat mekanik dan struktur mikro yang dihasilkan

bull PROTOTIPE SELESAI Setelah mendapatkan perbandingan hasil roda cor dengan roda KA asli maka proses pembuatan prototipe sudah selesai Luarannya berupa roda KA dalam skala penelitian yang memiliki sifat mekanik sesuai dengan tuntutan roda KA Selain itu dapat dihasilkan SOP untuk membuat roda KA

15

Laparan Akhir Rada Kerela Api

5 HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Jenis Logam Baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan Komposisi Bahan Tabel 51 Komposisi Kimia Roda KA Asli

Material termasuk baja karbon tanpa paduano

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA

Struktur mikro terdiri dari Perl it 95 dan Ferrit 5

16

Laparan Akhir Rada Kere la Api

Simulasi Pelapisan Logam Cair

bull Pembuatan Model Sampel Padatan

Gambar 52 Model Sampel

I Gambar 53 Model Simulasi

Model sam pel dan susunan dalam simulasi seperti yang digambarkan diatas

bull Parameter Simulasi

bull Bahan sam pel Carbon Steel

bull Logam cair Carbon Steel

bull Temperatur awal sampel 500 0 C 700 0 C dan 9000 C

bull Temperatur cor

bull Waktu pengisian 18 seconds

bull Jenis cetakan Silica dry sand

o Dimensi 130mm x 130mm

o Tebal10mm

o Berat 1400 gr

bull Kondisi batas

17

____________________

L(paran Akhir Rada Kereta Api

o Tebal sam pel 8 - 12 mm

o Berat sampel 14 kg

o Observed at 2 seconds after filling process completed -7 [at

highest temp of sample]

o Observed at 0 - O5mm depth from the sample surface

bull Simulasi Pelapisan Cairan

Temp [0 C]

-7 shy

-

Sample 900deg --

~8QQo

L _ _-- cmiddot 7QOltYC middot ~

-

T Sol 1395degC

1 2 13 14 15 16 ti me [5l Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sam pel

-Ill middot IM e 9

f - -_ ~ - -~~ Lshy

I ~H ~ a 10bulln I l U I ~

~

G tmiddot_- -_ ~- - _ti=_~

Gambar 55 Temperatur sampel 7000 C - 9 Detik dan 18 Detik

18

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laparan Akhir Rada Kerela Api

5 HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Jenis Logam Baja

Penentuan jenis logam berkaitan dengan komposisi logam yang akan

disambung Analisisnya dilakukan pada roda kereta yang telah digunakan

Pengujian bahan roda KA bekas dilakukan yaitu

bull Pemeriksaan Komposisi Bahan Tabel 51 Komposisi Kimia Roda KA Asli

Material termasuk baja karbon tanpa paduano

Gambar 51 Struktur Mikro Roda KA

Struktur mikro terdiri dari Perl it 95 dan Ferrit 5

16

Laparan Akhir Rada Kere la Api

Simulasi Pelapisan Logam Cair

bull Pembuatan Model Sampel Padatan

Gambar 52 Model Sampel

I Gambar 53 Model Simulasi

Model sam pel dan susunan dalam simulasi seperti yang digambarkan diatas

bull Parameter Simulasi

bull Bahan sam pel Carbon Steel

bull Logam cair Carbon Steel

bull Temperatur awal sampel 500 0 C 700 0 C dan 9000 C

bull Temperatur cor

bull Waktu pengisian 18 seconds

bull Jenis cetakan Silica dry sand

o Dimensi 130mm x 130mm

o Tebal10mm

o Berat 1400 gr

bull Kondisi batas

17

____________________

L(paran Akhir Rada Kereta Api

o Tebal sam pel 8 - 12 mm

o Berat sampel 14 kg

o Observed at 2 seconds after filling process completed -7 [at

highest temp of sample]

o Observed at 0 - O5mm depth from the sample surface

bull Simulasi Pelapisan Cairan

Temp [0 C]

-7 shy

-

Sample 900deg --

~8QQo

L _ _-- cmiddot 7QOltYC middot ~

-

T Sol 1395degC

1 2 13 14 15 16 ti me [5l Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sam pel

-Ill middot IM e 9

f - -_ ~ - -~~ Lshy

I ~H ~ a 10bulln I l U I ~

~

G tmiddot_- -_ ~- - _ti=_~

Gambar 55 Temperatur sampel 7000 C - 9 Detik dan 18 Detik

18

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laparan Akhir Rada Kere la Api

Simulasi Pelapisan Logam Cair

bull Pembuatan Model Sampel Padatan

Gambar 52 Model Sampel

I Gambar 53 Model Simulasi

Model sam pel dan susunan dalam simulasi seperti yang digambarkan diatas

bull Parameter Simulasi

bull Bahan sam pel Carbon Steel

bull Logam cair Carbon Steel

bull Temperatur awal sampel 500 0 C 700 0 C dan 9000 C

bull Temperatur cor

bull Waktu pengisian 18 seconds

bull Jenis cetakan Silica dry sand

o Dimensi 130mm x 130mm

o Tebal10mm

o Berat 1400 gr

bull Kondisi batas

17

____________________

L(paran Akhir Rada Kereta Api

o Tebal sam pel 8 - 12 mm

o Berat sampel 14 kg

o Observed at 2 seconds after filling process completed -7 [at

highest temp of sample]

o Observed at 0 - O5mm depth from the sample surface

bull Simulasi Pelapisan Cairan

Temp [0 C]

-7 shy

-

Sample 900deg --

~8QQo

L _ _-- cmiddot 7QOltYC middot ~

-

T Sol 1395degC

1 2 13 14 15 16 ti me [5l Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sam pel

-Ill middot IM e 9

f - -_ ~ - -~~ Lshy

I ~H ~ a 10bulln I l U I ~

~

G tmiddot_- -_ ~- - _ti=_~

Gambar 55 Temperatur sampel 7000 C - 9 Detik dan 18 Detik

18

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

____________________

L(paran Akhir Rada Kereta Api

o Tebal sam pel 8 - 12 mm

o Berat sampel 14 kg

o Observed at 2 seconds after filling process completed -7 [at

highest temp of sample]

o Observed at 0 - O5mm depth from the sample surface

bull Simulasi Pelapisan Cairan

Temp [0 C]

-7 shy

-

Sample 900deg --

~8QQo

L _ _-- cmiddot 7QOltYC middot ~

-

T Sol 1395degC

1 2 13 14 15 16 ti me [5l Gambar 54 Diagram perubahan temperatur pada sam pel

-Ill middot IM e 9

f - -_ ~ - -~~ Lshy

I ~H ~ a 10bulln I l U I ~

~

G tmiddot_- -_ ~- - _ti=_~

Gambar 55 Temperatur sampel 7000 C - 9 Detik dan 18 Detik

18

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Lparan Akhir Rada Kerela Api

-

-

-

3 -~ - Gambar 56 Temperatur sampel 9000 C - 9 Detik dan 18 Detik

Pada Gambar 56 warna merah menunjukkan bagian sampel telah memiliki

temperatur diatas solidus Dapat disimpulkan bahwa pada bagian merah terjadi

proses penyatuan permukaan sampel dengan cairan

Eksperimen Pelapisan

Berbekal data hasil simulasi maka dapat dilakukan proses eksperimen Proses

eksperimen akan dilakukan pad a sampel sederhana berbentuk kotak Langkah

yang dilakukan sebagai berikut

bull Pembuatan Sampel

Sampel padat dibuat dari bahan roda KA yang bekas pakai dipotong berbentuk

sampel kotak

Gambar 57 Sampel Padat

bull Pembuatan Cetakan

Sampel diletakkan di dalam cetakan dengan dilengkapi pemanas Pada bagian

atas sampel diberi rongga cor untuk mengalirkan cairan yang akan dilapiskan

19

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laporan Akhir Roda Kereta Api

Gambar 58 Pembuatan cetakan

Gambar 59 Assembling cetakan

bull Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

Sebelum dicor dengan material cair sam pel dipanaskan terlebih dahulu

Pemanasan dibuat tiga variasi untuk tiga buah sam pel yaitu 500 degc 700 degc dan

900 degc

Gambar 510 Pemanasan Sam pel Dalam Cetakan

20

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Loporan Akhlr Roda Kerelo Api

Proses Peleburan dan Penuangan Cairan Pelapisan

Bahan yang digunakan untuk melapis adalah logam sejenis dengan komposisi

yang sama dengan logam pada roda kereta api

Gambar 511 Peleburan dan Penuangan

Pengujian Hasil As-Cast Sam pel 500 0 C

Analisis dilakukan dengan pengamatan sambungan melalui pemeriksaan foto

makro metalografi dan kekerasan

Tabel 52 Komposisi Kimia Material Cor

Pengamatan Makro Sampel

Gambar 512 HasH Cor dan posisi pemotongan

21

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laporan -1khir Roda Kerela Api

Gambar 513 Pengamatan Makro potongan sampeJ

Gambar 513 menunjukkan potongan 1 lepas ikatannya karena daerah tersebut

relatif lebih besar masanya dan temperaturnya lebih rendah sesuai dengan hasil

simulasi Potongan 2 dan 3 pada interface masih nampak daerah kosong atau

terisi inklusi

22

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 514 Interface Struktur Mikro

Material cor terlihat lebih kasar Masih nampak ada inklusi oksida di interface

Ada bag ian interface terlihat bersatu dapat disimpulkan terjadi metallugical

bonding Pada interface tersambung terlihat struktur mikro mengalami penyatuan

dengan batas struktur feritik Metallurgical bonding terjadi namun masih

terkendala adanya inklusi akibat oksidasi

23

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laparan Aklllr Rada Kerela Api

bull Uji Kekerasan Mikro

Gambar 5 15 Lokasi Pengujian

Tabel 53 Hasil Pengujian

No

Posisi

Kekerasan

(VHN)

Setara

(HB)

1 265 252

2 263 250

3 209 209

4 243 231

PROSES PENGECORAN Proses Perancangan

Perancangan Pembuatan PolaPattern Roda KA

Dari gambar teknik kemudian dapat dirancang ukuran untuk pembuatan pola

Dalam pembuatan pola harus dipertimbangkan penambahan ukuran untuk

kompensasi penyusutan padat dan tambahan ukuran untuk pengerjaan

pemesinan

Perancangan Proses Pengecoran Roda KA (Rancangan Sistem Saluran dan

Penambah)

Perancancangan untuk proses pengecoran logam disini adalah untuk merancang

sistem saluran dan penambah Sistem saluran berupa cawan tuang saluran

24

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laporan Akhir Roda Kerefa Api

terak dan saluran masuk berfungsi untuk mengalirkan cairan logam dari ladel ke

cetakan Penambah berfungsi untuk menghindari cacat susut akibat penyusutan

saat logam cair membeku Penyusutan yang terjadi dialihkan ke penambah

sehingga benda akan tetap masif Untuk mengetahui posisi dan ukuran

penambah dapat dilakukan analisis menggunakan software solidcast dan

magmasoft Software analisis pembekuan dapat menganal isis susut cor yang

terjadi pada benda sehingga penempatan penambah lebih efisien Dengan

simulasi maka hasil rancangan lebih efisien karena tidak perlu melakukan

percobaan menggunakan cairan logam sesungguhnya

Proses simulasi dilakukan seperti yang diuraikan berikut ini

Simulasi Pengecoran

bull bull _ bullbull bullbull1 hoyr

11 _t I 4~_ - - JIII J3 JI - II ~ ~ oshy~

__ __ _ ___ ___ _____ _________ _ ----1

Gambar 516 Rancangan Penambah pada Model Roda KA

Gambar 516 menunjukkan disain pengecoran untuk penempatan penambah

yang digunakan Disain menggunakan 3 buah riser Pada riser tengah diberikan

pading (tambahan masa) dan chill untuk pembentukanpembekuan terarah

25

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laporan Akhir Roda Kereta Api

f7(c (

1 ) ~te

MJr C unlty middot

j~ 10 f- -

r ~~

Imiddotmiddot Gambar 517 Proses Pengisian Logam Cair

Gambar 517 menunjukkan proses pengisian logam cair Logam cair dimasukkan

langsung dari salah satu penambah

- ~ amp il-~ -~ A middotlImiddot

rs ~ ~

III

Gambar 518 Feeding Zone Berakhir pada Penambah

Gambar 518 menunjukkan modulus thermal dengan desain 3 riser telah terjadi

dengan sempurna Dengan desain ini telah terjadi 3 feeding zone yang ketiganya

berakhir pada masing-masing riser

26

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

---

Iaporan Akhir Roda Kerela Api

JI -+ J J ~ r- shy shy

ltI

bullbull -t bullampI

Ii

I -

Gambar 519 Fraction Solid pada Menit Ke-7

Analisa proses pembekuan dilakukan dengan mengamati fraction solid pada

setiap menit selama proses pembekuan Gambar 519 menunjukkan fraction

solid pada menit ke-7 Pada menit ke-7 feeding zone telah terbagi menjadi 2

daerah Pada tahap ini riser telah berfungsi optimal

Gambar 520 Fraction Solid pada MeDit ke-ll

Gambar 520 menunjukkan fraction solid pada menit ke-11 Pada saat tersebut

fraction solid telah menuju ke daerah riser seluruhnya Directional solidification

telah lebih dominan dari progressive solidification Directional solidification

adalah pembekuan dimulai dari daerah terjauh menuju riser Progressive

27

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Larcm Akhir Roda Kerela Api

solidification adalah pembekuan dimulai dari ketebalan dinding casting ke bag ian

tengah (memotong pembekuan directional)

Gambar 521 Final Solidification - Shrinkage only at Riser

Gambar521 menunjukkan hasil akhir dari proses pembekuan Shrinkage

porosity terjadi pada daerah riser yaitu berada di luar produk Disain telah

mencukupi untuk kriteria sound casting

Proses Produksi Coran Roda KA

Pembuatan Pola

Gambar 522 Pola Roda KA

28

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Pembuatan Cetakan dan Inti

Gambar 523 Penempatan Pola Dalam Rangka Cetak dan Pemberian Pasir

Gambar 523 menunjukkan penempatan pola pada rangka cetak Rangka cetak

yang digunakan berbentuk bulat untuk menghemat area pasir cetak Pasir cetak

digunakan adalah jenis greensand Greensand merupakan campuran pasir

kuarsa dan bentonit ditambah sedikit air menghasilkan campuran pasir cetak

yang dapat membentuk rongga cetak

Gambar 524 Penempatan Penambah

29

Laporan Akh ir Roda Kerela Api

Gambar 525 Pemadatan Pasir Cetak

Gambar 526 Pengangkatan Pola dari Cetakan

Gambar 527 Pemberian Coating Pad a Cetakan dan Assembling Cetakan

30

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Gambar 528 Cetakan Siap Cor

Peleburan

Peleburan bahan atau cairan untuk pengecoran roda KA menggunakan dua

metode Metode 1 menggunakan bahan baku dari baja lain yang tersedia

selanjutnya disebut cor 1 Metode 2 menggunakan bahan baku 100 skrap

roda KA bekas selanjutnya disebut cor 2 Keduanya seharusnya dapat

menghasilkan sifat yang sama oleh karenanya akan dibandingkan hasilnya

kemudian

Bahan Baku Peleburan Menggunakan Baja Lain

Peleburan cairan baja untuk roda KA menggunakan bahan dengan komposisi

setara seperti komposisi Roda KA asli Komposisi kimia dirancang mendekati

komposisi kimia roda KA aslinya agar sifat mekanik dapat didekati Komposisi

Roda KA Asli dan Target Peramuan Peleburan

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr Roda KA Asli 063618 021522 000812 001138 071074 00753 0 11987

Peramuan 06 - 07 02 - 03 - - 06 - 08 Max 02 Max 02

TabeJ 54 Komposisi Roda KA

31

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Untuk dapat mencapai komposisi tersebut digunakan bahan dasar sebagai

berikut

Jenis Bahan Komposisi Jumlah

C Si S P Mn Ni Cr () (Kg)

Bahan daur ulang GS20Mn5

025 018 - - 111 025 037 80

Baja Scrap jenis Low Mn 02 02 - - 03 - - 180 Tabel 55 Bahan Dasar

Penggunaan paduan untuk mencapai komposisi yang ditargetkan sebagai

berikut

Jenis Bahan C Si S P Mn Ni Cr Jumlah

() (Kg) 1Carburizer 9984 - - - - - -

FeSi 75 015 75 - - - - - 02 FeMnHC 675 071 - - 7553 - - 18

Tabel56 Komposisi Target

Temperatur pengeluaran dari tanur ke ladel sebesar 1651 0 C Temperatur cor

sebesar 1506 0 C

Gambar 529 Proses Peleburan dan Penuangan Ke Cetakan Roda KA

32

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Gambar 530 Proses Penuangan dan Kondisi Cetakan Setelah Selesai Dicor Penuh

Bahan Baku Peleburan Menggunakan 100 Roda KA Bekas

Peleburan menggunakan bahan baku roda KA bekas 100 dilakukan tanpa

menambahkan paduano Bahan baku digunakan 100 skrap roda KA bekas

Roda KA dipotong terlebih dahulu dengan las acetilene agar dapat masuk

kedalam tanur

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr Roda KA

Asli 063618 021522 000812 001138 071074 00753 011987

Target Komp

06 - 07 02 - 03 - - 06 - 08 Max 02

Max 02

Terjadi 0671 0145 0008 00095 0463 00 15 0107 Tabel57 Komposisi Roda KA Asli dan Target Peramuan Peleburan

33

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Komposisi yang terjadi mengalami kekurangan pad a Silisium dan Mangan Hal

ini dikarenakan adanya looses atau bahan baku yang memang memiliki

komposisi yang sudah kurang sebelumnya

Perlakuan Panas

Untuk mendapatkan hasil struktur mikro sesuai dengan roda KA aslinya maka

perlu dilakukan perlakuan panas Proses perlakuan panas yang diberikan adalah

normalising

4

UDARA

Gambar 531 Diagram Perlakuan Panas Normalising Coran Roda KA

Dengan diberikan proses normalising maka struktur mikro coran roda KA

menjadi lebih halus Sifat mekaniknya akan menjadi lebih baik

Proses Pengujian

Pengujian dilakukan terhadap benda cor roda KA Tujuannya adalah untuk

mengetahui kualitas hasil cor apakah coran tersebut bebas cacat dan apakah

coran sudah sesuai dengan tuntutan sifat mekanis roda KA Pembandingnya

adalah sifat mekanik roda KA Asli Dengan demikian dapat dianalisis apakah

roda hasil cor layak digunakan atau tidak

Pemeriksaan Komposisi

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr Roda KA Asli 063618 021522 000812 001138 071074 00753 011987

Cor 1 (bahan baja lain)

0693 0258 0013 0016 0461 0027 0091

Cor 2 (bahan skrap roda KA)

0671 0145 0008 00095 0463 0015 0107

Tabel 58 Komposisi Roda KA Asli dan Hasil Cor

34

Laporan Akhir Roda Kerea Api

Pemeriksaan Metalografi - Struktur Mikro

Gambar 532 Struktur Mikro As-Cast Cor 1 (Bahan Baja Lain)

Gambar 533 Struktur Mikro Hasil Normalising Cor 1 (Bahan Baja Lain)

35

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Pengujian Kekerasan

Pengecoran Bagian Hardness 1 2 3 Ratashyrata

Setara

Cor 1 Body HRC 25 27 28 267 265 HB Cor2 Body HRC 27 29 20 253 256 HB

Tabel59 Uji Keras Roda KA As-Cast

Nilai kekerasan bahan roda KA hasil cor 1 adalah 26 7 HRC setara dengan 265

HB dan hasil cor 2 adalah 253 HRC setara dengan 256 HB Kekerasan hampir

sama untuk semua bagian casting karena belum dilakukan perlakuan panas

lanjut atau perlakuan panas permukaan pad a bagian telapak Kekerasan casting

mendekati kekerasan roda KA Asli yaitu 231 HB

Ultrasonik

Pengujian ultrasonik dilakukan untuk mendeteksi cacat pada bagian tengah

coran Bagian yang diperiksa adalah bagian bawah penambah

Gam bar 534 Uji Ultrasonik Roda Cor 1

Hasil pengujian belum diperoleh karena back wall signal tidak terdeteksi

Kemungkinan karena butir hasil cor masih kasar sehingga sinyal ultrasonik jadi

terpencar dan tidak kembali ke probe detector Coran akan diberikan perlakuan

panas normalising terlebih dahulu untuk memperhalus butirnya

36

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Die Penetrant

Die penetrant dilakukan untuk mendeteksi susut cor pada bagian bawah

penambah Coran dipotong melintang tepat dibawah penambah

Gambar 54 Pemeriksaan Cacat Roda Cor 1 Dengan Die Penetrant

Hasil pemeriksaan menunjukkan terdapat sedikit retak pada bagian pinggir

caran o Retakan yang muncul bisa diakibatkan akibat proses pemotongan

menggunakan gerinda dan dilakukan pemukulan Bagian tengah tidak terdapat

cacat susut yang terjadi Dapat disimpulkan bahwa susut coran tidak terjadi pada

benda

37

Laparan Akhir Rada Kerela Api

6 Kesimpulan dan Saran

Dari hasil clading yang dilakukan pada sample roda didapat suatu kesimpulan bahwa semakin panas temperatur sample roda maka terjadi proses difusi yang sangat baik hal ini seperti fenomena yang terjadi pada suatu pengelasan dimana pada logam induk dan logam cair terdapat daerah yang terpengaruh panas sehingga terjadi suatu proses difusi

Dari hasil pengecoran yang dilakukan terhadap pembuatan roda kereta api ukuran 100 kg didapat bahwa proses pengecoran yang memakai bah an baku scrap roda kereta api dapat dilakukan oleh industri dalam negeri dengan memanfaatkan scrap roda kereta api yang ada ditambah sedikit pemaduan (alloying)

Dari kegiatan yang sudah kami lakukan selama 10 bulan ini serta dari data serta infra struktur yang dimiliki oleh industri di dalam negeri maka kami menyarankan agar kegiatan rehabilitasi terhadap roda kereta api dapat dilanjutkan di tahun 2011 yaitu dengan melakukan pengecoran terhadap scrap roda kereta api menjadi Roda Kereta Api baru dengan memanfaatkan kemampuan industri pengecoran di dalam negeri dimana untuk untuk pengecoran ini kemampuan peralatan industri yang ada sudah memadai

38

Laporan Akh ir Roda Kerela Api

Gambar 525 Pemadatan Pasir Cetak

Gambar 526 Pengangkatan Pola dari Cetakan

Gambar 527 Pemberian Coating Pad a Cetakan dan Assembling Cetakan

30

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Gambar 528 Cetakan Siap Cor

Peleburan

Peleburan bahan atau cairan untuk pengecoran roda KA menggunakan dua

metode Metode 1 menggunakan bahan baku dari baja lain yang tersedia

selanjutnya disebut cor 1 Metode 2 menggunakan bahan baku 100 skrap

roda KA bekas selanjutnya disebut cor 2 Keduanya seharusnya dapat

menghasilkan sifat yang sama oleh karenanya akan dibandingkan hasilnya

kemudian

Bahan Baku Peleburan Menggunakan Baja Lain

Peleburan cairan baja untuk roda KA menggunakan bahan dengan komposisi

setara seperti komposisi Roda KA asli Komposisi kimia dirancang mendekati

komposisi kimia roda KA aslinya agar sifat mekanik dapat didekati Komposisi

Roda KA Asli dan Target Peramuan Peleburan

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr Roda KA Asli 063618 021522 000812 001138 071074 00753 0 11987

Peramuan 06 - 07 02 - 03 - - 06 - 08 Max 02 Max 02

TabeJ 54 Komposisi Roda KA

31

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Untuk dapat mencapai komposisi tersebut digunakan bahan dasar sebagai

berikut

Jenis Bahan Komposisi Jumlah

C Si S P Mn Ni Cr () (Kg)

Bahan daur ulang GS20Mn5

025 018 - - 111 025 037 80

Baja Scrap jenis Low Mn 02 02 - - 03 - - 180 Tabel 55 Bahan Dasar

Penggunaan paduan untuk mencapai komposisi yang ditargetkan sebagai

berikut

Jenis Bahan C Si S P Mn Ni Cr Jumlah

() (Kg) 1Carburizer 9984 - - - - - -

FeSi 75 015 75 - - - - - 02 FeMnHC 675 071 - - 7553 - - 18

Tabel56 Komposisi Target

Temperatur pengeluaran dari tanur ke ladel sebesar 1651 0 C Temperatur cor

sebesar 1506 0 C

Gambar 529 Proses Peleburan dan Penuangan Ke Cetakan Roda KA

32

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Gambar 530 Proses Penuangan dan Kondisi Cetakan Setelah Selesai Dicor Penuh

Bahan Baku Peleburan Menggunakan 100 Roda KA Bekas

Peleburan menggunakan bahan baku roda KA bekas 100 dilakukan tanpa

menambahkan paduano Bahan baku digunakan 100 skrap roda KA bekas

Roda KA dipotong terlebih dahulu dengan las acetilene agar dapat masuk

kedalam tanur

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr Roda KA

Asli 063618 021522 000812 001138 071074 00753 011987

Target Komp

06 - 07 02 - 03 - - 06 - 08 Max 02

Max 02

Terjadi 0671 0145 0008 00095 0463 00 15 0107 Tabel57 Komposisi Roda KA Asli dan Target Peramuan Peleburan

33

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Komposisi yang terjadi mengalami kekurangan pad a Silisium dan Mangan Hal

ini dikarenakan adanya looses atau bahan baku yang memang memiliki

komposisi yang sudah kurang sebelumnya

Perlakuan Panas

Untuk mendapatkan hasil struktur mikro sesuai dengan roda KA aslinya maka

perlu dilakukan perlakuan panas Proses perlakuan panas yang diberikan adalah

normalising

4

UDARA

Gambar 531 Diagram Perlakuan Panas Normalising Coran Roda KA

Dengan diberikan proses normalising maka struktur mikro coran roda KA

menjadi lebih halus Sifat mekaniknya akan menjadi lebih baik

Proses Pengujian

Pengujian dilakukan terhadap benda cor roda KA Tujuannya adalah untuk

mengetahui kualitas hasil cor apakah coran tersebut bebas cacat dan apakah

coran sudah sesuai dengan tuntutan sifat mekanis roda KA Pembandingnya

adalah sifat mekanik roda KA Asli Dengan demikian dapat dianalisis apakah

roda hasil cor layak digunakan atau tidak

Pemeriksaan Komposisi

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr Roda KA Asli 063618 021522 000812 001138 071074 00753 011987

Cor 1 (bahan baja lain)

0693 0258 0013 0016 0461 0027 0091

Cor 2 (bahan skrap roda KA)

0671 0145 0008 00095 0463 0015 0107

Tabel 58 Komposisi Roda KA Asli dan Hasil Cor

34

Laporan Akhir Roda Kerea Api

Pemeriksaan Metalografi - Struktur Mikro

Gambar 532 Struktur Mikro As-Cast Cor 1 (Bahan Baja Lain)

Gambar 533 Struktur Mikro Hasil Normalising Cor 1 (Bahan Baja Lain)

35

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Pengujian Kekerasan

Pengecoran Bagian Hardness 1 2 3 Ratashyrata

Setara

Cor 1 Body HRC 25 27 28 267 265 HB Cor2 Body HRC 27 29 20 253 256 HB

Tabel59 Uji Keras Roda KA As-Cast

Nilai kekerasan bahan roda KA hasil cor 1 adalah 26 7 HRC setara dengan 265

HB dan hasil cor 2 adalah 253 HRC setara dengan 256 HB Kekerasan hampir

sama untuk semua bagian casting karena belum dilakukan perlakuan panas

lanjut atau perlakuan panas permukaan pad a bagian telapak Kekerasan casting

mendekati kekerasan roda KA Asli yaitu 231 HB

Ultrasonik

Pengujian ultrasonik dilakukan untuk mendeteksi cacat pada bagian tengah

coran Bagian yang diperiksa adalah bagian bawah penambah

Gam bar 534 Uji Ultrasonik Roda Cor 1

Hasil pengujian belum diperoleh karena back wall signal tidak terdeteksi

Kemungkinan karena butir hasil cor masih kasar sehingga sinyal ultrasonik jadi

terpencar dan tidak kembali ke probe detector Coran akan diberikan perlakuan

panas normalising terlebih dahulu untuk memperhalus butirnya

36

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Die Penetrant

Die penetrant dilakukan untuk mendeteksi susut cor pada bagian bawah

penambah Coran dipotong melintang tepat dibawah penambah

Gambar 54 Pemeriksaan Cacat Roda Cor 1 Dengan Die Penetrant

Hasil pemeriksaan menunjukkan terdapat sedikit retak pada bagian pinggir

caran o Retakan yang muncul bisa diakibatkan akibat proses pemotongan

menggunakan gerinda dan dilakukan pemukulan Bagian tengah tidak terdapat

cacat susut yang terjadi Dapat disimpulkan bahwa susut coran tidak terjadi pada

benda

37

Laparan Akhir Rada Kerela Api

6 Kesimpulan dan Saran

Dari hasil clading yang dilakukan pada sample roda didapat suatu kesimpulan bahwa semakin panas temperatur sample roda maka terjadi proses difusi yang sangat baik hal ini seperti fenomena yang terjadi pada suatu pengelasan dimana pada logam induk dan logam cair terdapat daerah yang terpengaruh panas sehingga terjadi suatu proses difusi

Dari hasil pengecoran yang dilakukan terhadap pembuatan roda kereta api ukuran 100 kg didapat bahwa proses pengecoran yang memakai bah an baku scrap roda kereta api dapat dilakukan oleh industri dalam negeri dengan memanfaatkan scrap roda kereta api yang ada ditambah sedikit pemaduan (alloying)

Dari kegiatan yang sudah kami lakukan selama 10 bulan ini serta dari data serta infra struktur yang dimiliki oleh industri di dalam negeri maka kami menyarankan agar kegiatan rehabilitasi terhadap roda kereta api dapat dilanjutkan di tahun 2011 yaitu dengan melakukan pengecoran terhadap scrap roda kereta api menjadi Roda Kereta Api baru dengan memanfaatkan kemampuan industri pengecoran di dalam negeri dimana untuk untuk pengecoran ini kemampuan peralatan industri yang ada sudah memadai

38

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Gambar 528 Cetakan Siap Cor

Peleburan

Peleburan bahan atau cairan untuk pengecoran roda KA menggunakan dua

metode Metode 1 menggunakan bahan baku dari baja lain yang tersedia

selanjutnya disebut cor 1 Metode 2 menggunakan bahan baku 100 skrap

roda KA bekas selanjutnya disebut cor 2 Keduanya seharusnya dapat

menghasilkan sifat yang sama oleh karenanya akan dibandingkan hasilnya

kemudian

Bahan Baku Peleburan Menggunakan Baja Lain

Peleburan cairan baja untuk roda KA menggunakan bahan dengan komposisi

setara seperti komposisi Roda KA asli Komposisi kimia dirancang mendekati

komposisi kimia roda KA aslinya agar sifat mekanik dapat didekati Komposisi

Roda KA Asli dan Target Peramuan Peleburan

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr Roda KA Asli 063618 021522 000812 001138 071074 00753 0 11987

Peramuan 06 - 07 02 - 03 - - 06 - 08 Max 02 Max 02

TabeJ 54 Komposisi Roda KA

31

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Untuk dapat mencapai komposisi tersebut digunakan bahan dasar sebagai

berikut

Jenis Bahan Komposisi Jumlah

C Si S P Mn Ni Cr () (Kg)

Bahan daur ulang GS20Mn5

025 018 - - 111 025 037 80

Baja Scrap jenis Low Mn 02 02 - - 03 - - 180 Tabel 55 Bahan Dasar

Penggunaan paduan untuk mencapai komposisi yang ditargetkan sebagai

berikut

Jenis Bahan C Si S P Mn Ni Cr Jumlah

() (Kg) 1Carburizer 9984 - - - - - -

FeSi 75 015 75 - - - - - 02 FeMnHC 675 071 - - 7553 - - 18

Tabel56 Komposisi Target

Temperatur pengeluaran dari tanur ke ladel sebesar 1651 0 C Temperatur cor

sebesar 1506 0 C

Gambar 529 Proses Peleburan dan Penuangan Ke Cetakan Roda KA

32

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Gambar 530 Proses Penuangan dan Kondisi Cetakan Setelah Selesai Dicor Penuh

Bahan Baku Peleburan Menggunakan 100 Roda KA Bekas

Peleburan menggunakan bahan baku roda KA bekas 100 dilakukan tanpa

menambahkan paduano Bahan baku digunakan 100 skrap roda KA bekas

Roda KA dipotong terlebih dahulu dengan las acetilene agar dapat masuk

kedalam tanur

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr Roda KA

Asli 063618 021522 000812 001138 071074 00753 011987

Target Komp

06 - 07 02 - 03 - - 06 - 08 Max 02

Max 02

Terjadi 0671 0145 0008 00095 0463 00 15 0107 Tabel57 Komposisi Roda KA Asli dan Target Peramuan Peleburan

33

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Komposisi yang terjadi mengalami kekurangan pad a Silisium dan Mangan Hal

ini dikarenakan adanya looses atau bahan baku yang memang memiliki

komposisi yang sudah kurang sebelumnya

Perlakuan Panas

Untuk mendapatkan hasil struktur mikro sesuai dengan roda KA aslinya maka

perlu dilakukan perlakuan panas Proses perlakuan panas yang diberikan adalah

normalising

4

UDARA

Gambar 531 Diagram Perlakuan Panas Normalising Coran Roda KA

Dengan diberikan proses normalising maka struktur mikro coran roda KA

menjadi lebih halus Sifat mekaniknya akan menjadi lebih baik

Proses Pengujian

Pengujian dilakukan terhadap benda cor roda KA Tujuannya adalah untuk

mengetahui kualitas hasil cor apakah coran tersebut bebas cacat dan apakah

coran sudah sesuai dengan tuntutan sifat mekanis roda KA Pembandingnya

adalah sifat mekanik roda KA Asli Dengan demikian dapat dianalisis apakah

roda hasil cor layak digunakan atau tidak

Pemeriksaan Komposisi

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr Roda KA Asli 063618 021522 000812 001138 071074 00753 011987

Cor 1 (bahan baja lain)

0693 0258 0013 0016 0461 0027 0091

Cor 2 (bahan skrap roda KA)

0671 0145 0008 00095 0463 0015 0107

Tabel 58 Komposisi Roda KA Asli dan Hasil Cor

34

Laporan Akhir Roda Kerea Api

Pemeriksaan Metalografi - Struktur Mikro

Gambar 532 Struktur Mikro As-Cast Cor 1 (Bahan Baja Lain)

Gambar 533 Struktur Mikro Hasil Normalising Cor 1 (Bahan Baja Lain)

35

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Pengujian Kekerasan

Pengecoran Bagian Hardness 1 2 3 Ratashyrata

Setara

Cor 1 Body HRC 25 27 28 267 265 HB Cor2 Body HRC 27 29 20 253 256 HB

Tabel59 Uji Keras Roda KA As-Cast

Nilai kekerasan bahan roda KA hasil cor 1 adalah 26 7 HRC setara dengan 265

HB dan hasil cor 2 adalah 253 HRC setara dengan 256 HB Kekerasan hampir

sama untuk semua bagian casting karena belum dilakukan perlakuan panas

lanjut atau perlakuan panas permukaan pad a bagian telapak Kekerasan casting

mendekati kekerasan roda KA Asli yaitu 231 HB

Ultrasonik

Pengujian ultrasonik dilakukan untuk mendeteksi cacat pada bagian tengah

coran Bagian yang diperiksa adalah bagian bawah penambah

Gam bar 534 Uji Ultrasonik Roda Cor 1

Hasil pengujian belum diperoleh karena back wall signal tidak terdeteksi

Kemungkinan karena butir hasil cor masih kasar sehingga sinyal ultrasonik jadi

terpencar dan tidak kembali ke probe detector Coran akan diberikan perlakuan

panas normalising terlebih dahulu untuk memperhalus butirnya

36

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Die Penetrant

Die penetrant dilakukan untuk mendeteksi susut cor pada bagian bawah

penambah Coran dipotong melintang tepat dibawah penambah

Gambar 54 Pemeriksaan Cacat Roda Cor 1 Dengan Die Penetrant

Hasil pemeriksaan menunjukkan terdapat sedikit retak pada bagian pinggir

caran o Retakan yang muncul bisa diakibatkan akibat proses pemotongan

menggunakan gerinda dan dilakukan pemukulan Bagian tengah tidak terdapat

cacat susut yang terjadi Dapat disimpulkan bahwa susut coran tidak terjadi pada

benda

37

Laparan Akhir Rada Kerela Api

6 Kesimpulan dan Saran

Dari hasil clading yang dilakukan pada sample roda didapat suatu kesimpulan bahwa semakin panas temperatur sample roda maka terjadi proses difusi yang sangat baik hal ini seperti fenomena yang terjadi pada suatu pengelasan dimana pada logam induk dan logam cair terdapat daerah yang terpengaruh panas sehingga terjadi suatu proses difusi

Dari hasil pengecoran yang dilakukan terhadap pembuatan roda kereta api ukuran 100 kg didapat bahwa proses pengecoran yang memakai bah an baku scrap roda kereta api dapat dilakukan oleh industri dalam negeri dengan memanfaatkan scrap roda kereta api yang ada ditambah sedikit pemaduan (alloying)

Dari kegiatan yang sudah kami lakukan selama 10 bulan ini serta dari data serta infra struktur yang dimiliki oleh industri di dalam negeri maka kami menyarankan agar kegiatan rehabilitasi terhadap roda kereta api dapat dilanjutkan di tahun 2011 yaitu dengan melakukan pengecoran terhadap scrap roda kereta api menjadi Roda Kereta Api baru dengan memanfaatkan kemampuan industri pengecoran di dalam negeri dimana untuk untuk pengecoran ini kemampuan peralatan industri yang ada sudah memadai

38

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Untuk dapat mencapai komposisi tersebut digunakan bahan dasar sebagai

berikut

Jenis Bahan Komposisi Jumlah

C Si S P Mn Ni Cr () (Kg)

Bahan daur ulang GS20Mn5

025 018 - - 111 025 037 80

Baja Scrap jenis Low Mn 02 02 - - 03 - - 180 Tabel 55 Bahan Dasar

Penggunaan paduan untuk mencapai komposisi yang ditargetkan sebagai

berikut

Jenis Bahan C Si S P Mn Ni Cr Jumlah

() (Kg) 1Carburizer 9984 - - - - - -

FeSi 75 015 75 - - - - - 02 FeMnHC 675 071 - - 7553 - - 18

Tabel56 Komposisi Target

Temperatur pengeluaran dari tanur ke ladel sebesar 1651 0 C Temperatur cor

sebesar 1506 0 C

Gambar 529 Proses Peleburan dan Penuangan Ke Cetakan Roda KA

32

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Gambar 530 Proses Penuangan dan Kondisi Cetakan Setelah Selesai Dicor Penuh

Bahan Baku Peleburan Menggunakan 100 Roda KA Bekas

Peleburan menggunakan bahan baku roda KA bekas 100 dilakukan tanpa

menambahkan paduano Bahan baku digunakan 100 skrap roda KA bekas

Roda KA dipotong terlebih dahulu dengan las acetilene agar dapat masuk

kedalam tanur

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr Roda KA

Asli 063618 021522 000812 001138 071074 00753 011987

Target Komp

06 - 07 02 - 03 - - 06 - 08 Max 02

Max 02

Terjadi 0671 0145 0008 00095 0463 00 15 0107 Tabel57 Komposisi Roda KA Asli dan Target Peramuan Peleburan

33

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Komposisi yang terjadi mengalami kekurangan pad a Silisium dan Mangan Hal

ini dikarenakan adanya looses atau bahan baku yang memang memiliki

komposisi yang sudah kurang sebelumnya

Perlakuan Panas

Untuk mendapatkan hasil struktur mikro sesuai dengan roda KA aslinya maka

perlu dilakukan perlakuan panas Proses perlakuan panas yang diberikan adalah

normalising

4

UDARA

Gambar 531 Diagram Perlakuan Panas Normalising Coran Roda KA

Dengan diberikan proses normalising maka struktur mikro coran roda KA

menjadi lebih halus Sifat mekaniknya akan menjadi lebih baik

Proses Pengujian

Pengujian dilakukan terhadap benda cor roda KA Tujuannya adalah untuk

mengetahui kualitas hasil cor apakah coran tersebut bebas cacat dan apakah

coran sudah sesuai dengan tuntutan sifat mekanis roda KA Pembandingnya

adalah sifat mekanik roda KA Asli Dengan demikian dapat dianalisis apakah

roda hasil cor layak digunakan atau tidak

Pemeriksaan Komposisi

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr Roda KA Asli 063618 021522 000812 001138 071074 00753 011987

Cor 1 (bahan baja lain)

0693 0258 0013 0016 0461 0027 0091

Cor 2 (bahan skrap roda KA)

0671 0145 0008 00095 0463 0015 0107

Tabel 58 Komposisi Roda KA Asli dan Hasil Cor

34

Laporan Akhir Roda Kerea Api

Pemeriksaan Metalografi - Struktur Mikro

Gambar 532 Struktur Mikro As-Cast Cor 1 (Bahan Baja Lain)

Gambar 533 Struktur Mikro Hasil Normalising Cor 1 (Bahan Baja Lain)

35

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Pengujian Kekerasan

Pengecoran Bagian Hardness 1 2 3 Ratashyrata

Setara

Cor 1 Body HRC 25 27 28 267 265 HB Cor2 Body HRC 27 29 20 253 256 HB

Tabel59 Uji Keras Roda KA As-Cast

Nilai kekerasan bahan roda KA hasil cor 1 adalah 26 7 HRC setara dengan 265

HB dan hasil cor 2 adalah 253 HRC setara dengan 256 HB Kekerasan hampir

sama untuk semua bagian casting karena belum dilakukan perlakuan panas

lanjut atau perlakuan panas permukaan pad a bagian telapak Kekerasan casting

mendekati kekerasan roda KA Asli yaitu 231 HB

Ultrasonik

Pengujian ultrasonik dilakukan untuk mendeteksi cacat pada bagian tengah

coran Bagian yang diperiksa adalah bagian bawah penambah

Gam bar 534 Uji Ultrasonik Roda Cor 1

Hasil pengujian belum diperoleh karena back wall signal tidak terdeteksi

Kemungkinan karena butir hasil cor masih kasar sehingga sinyal ultrasonik jadi

terpencar dan tidak kembali ke probe detector Coran akan diberikan perlakuan

panas normalising terlebih dahulu untuk memperhalus butirnya

36

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Die Penetrant

Die penetrant dilakukan untuk mendeteksi susut cor pada bagian bawah

penambah Coran dipotong melintang tepat dibawah penambah

Gambar 54 Pemeriksaan Cacat Roda Cor 1 Dengan Die Penetrant

Hasil pemeriksaan menunjukkan terdapat sedikit retak pada bagian pinggir

caran o Retakan yang muncul bisa diakibatkan akibat proses pemotongan

menggunakan gerinda dan dilakukan pemukulan Bagian tengah tidak terdapat

cacat susut yang terjadi Dapat disimpulkan bahwa susut coran tidak terjadi pada

benda

37

Laparan Akhir Rada Kerela Api

6 Kesimpulan dan Saran

Dari hasil clading yang dilakukan pada sample roda didapat suatu kesimpulan bahwa semakin panas temperatur sample roda maka terjadi proses difusi yang sangat baik hal ini seperti fenomena yang terjadi pada suatu pengelasan dimana pada logam induk dan logam cair terdapat daerah yang terpengaruh panas sehingga terjadi suatu proses difusi

Dari hasil pengecoran yang dilakukan terhadap pembuatan roda kereta api ukuran 100 kg didapat bahwa proses pengecoran yang memakai bah an baku scrap roda kereta api dapat dilakukan oleh industri dalam negeri dengan memanfaatkan scrap roda kereta api yang ada ditambah sedikit pemaduan (alloying)

Dari kegiatan yang sudah kami lakukan selama 10 bulan ini serta dari data serta infra struktur yang dimiliki oleh industri di dalam negeri maka kami menyarankan agar kegiatan rehabilitasi terhadap roda kereta api dapat dilanjutkan di tahun 2011 yaitu dengan melakukan pengecoran terhadap scrap roda kereta api menjadi Roda Kereta Api baru dengan memanfaatkan kemampuan industri pengecoran di dalam negeri dimana untuk untuk pengecoran ini kemampuan peralatan industri yang ada sudah memadai

38

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Gambar 530 Proses Penuangan dan Kondisi Cetakan Setelah Selesai Dicor Penuh

Bahan Baku Peleburan Menggunakan 100 Roda KA Bekas

Peleburan menggunakan bahan baku roda KA bekas 100 dilakukan tanpa

menambahkan paduano Bahan baku digunakan 100 skrap roda KA bekas

Roda KA dipotong terlebih dahulu dengan las acetilene agar dapat masuk

kedalam tanur

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr Roda KA

Asli 063618 021522 000812 001138 071074 00753 011987

Target Komp

06 - 07 02 - 03 - - 06 - 08 Max 02

Max 02

Terjadi 0671 0145 0008 00095 0463 00 15 0107 Tabel57 Komposisi Roda KA Asli dan Target Peramuan Peleburan

33

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Komposisi yang terjadi mengalami kekurangan pad a Silisium dan Mangan Hal

ini dikarenakan adanya looses atau bahan baku yang memang memiliki

komposisi yang sudah kurang sebelumnya

Perlakuan Panas

Untuk mendapatkan hasil struktur mikro sesuai dengan roda KA aslinya maka

perlu dilakukan perlakuan panas Proses perlakuan panas yang diberikan adalah

normalising

4

UDARA

Gambar 531 Diagram Perlakuan Panas Normalising Coran Roda KA

Dengan diberikan proses normalising maka struktur mikro coran roda KA

menjadi lebih halus Sifat mekaniknya akan menjadi lebih baik

Proses Pengujian

Pengujian dilakukan terhadap benda cor roda KA Tujuannya adalah untuk

mengetahui kualitas hasil cor apakah coran tersebut bebas cacat dan apakah

coran sudah sesuai dengan tuntutan sifat mekanis roda KA Pembandingnya

adalah sifat mekanik roda KA Asli Dengan demikian dapat dianalisis apakah

roda hasil cor layak digunakan atau tidak

Pemeriksaan Komposisi

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr Roda KA Asli 063618 021522 000812 001138 071074 00753 011987

Cor 1 (bahan baja lain)

0693 0258 0013 0016 0461 0027 0091

Cor 2 (bahan skrap roda KA)

0671 0145 0008 00095 0463 0015 0107

Tabel 58 Komposisi Roda KA Asli dan Hasil Cor

34

Laporan Akhir Roda Kerea Api

Pemeriksaan Metalografi - Struktur Mikro

Gambar 532 Struktur Mikro As-Cast Cor 1 (Bahan Baja Lain)

Gambar 533 Struktur Mikro Hasil Normalising Cor 1 (Bahan Baja Lain)

35

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Pengujian Kekerasan

Pengecoran Bagian Hardness 1 2 3 Ratashyrata

Setara

Cor 1 Body HRC 25 27 28 267 265 HB Cor2 Body HRC 27 29 20 253 256 HB

Tabel59 Uji Keras Roda KA As-Cast

Nilai kekerasan bahan roda KA hasil cor 1 adalah 26 7 HRC setara dengan 265

HB dan hasil cor 2 adalah 253 HRC setara dengan 256 HB Kekerasan hampir

sama untuk semua bagian casting karena belum dilakukan perlakuan panas

lanjut atau perlakuan panas permukaan pad a bagian telapak Kekerasan casting

mendekati kekerasan roda KA Asli yaitu 231 HB

Ultrasonik

Pengujian ultrasonik dilakukan untuk mendeteksi cacat pada bagian tengah

coran Bagian yang diperiksa adalah bagian bawah penambah

Gam bar 534 Uji Ultrasonik Roda Cor 1

Hasil pengujian belum diperoleh karena back wall signal tidak terdeteksi

Kemungkinan karena butir hasil cor masih kasar sehingga sinyal ultrasonik jadi

terpencar dan tidak kembali ke probe detector Coran akan diberikan perlakuan

panas normalising terlebih dahulu untuk memperhalus butirnya

36

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Die Penetrant

Die penetrant dilakukan untuk mendeteksi susut cor pada bagian bawah

penambah Coran dipotong melintang tepat dibawah penambah

Gambar 54 Pemeriksaan Cacat Roda Cor 1 Dengan Die Penetrant

Hasil pemeriksaan menunjukkan terdapat sedikit retak pada bagian pinggir

caran o Retakan yang muncul bisa diakibatkan akibat proses pemotongan

menggunakan gerinda dan dilakukan pemukulan Bagian tengah tidak terdapat

cacat susut yang terjadi Dapat disimpulkan bahwa susut coran tidak terjadi pada

benda

37

Laparan Akhir Rada Kerela Api

6 Kesimpulan dan Saran

Dari hasil clading yang dilakukan pada sample roda didapat suatu kesimpulan bahwa semakin panas temperatur sample roda maka terjadi proses difusi yang sangat baik hal ini seperti fenomena yang terjadi pada suatu pengelasan dimana pada logam induk dan logam cair terdapat daerah yang terpengaruh panas sehingga terjadi suatu proses difusi

Dari hasil pengecoran yang dilakukan terhadap pembuatan roda kereta api ukuran 100 kg didapat bahwa proses pengecoran yang memakai bah an baku scrap roda kereta api dapat dilakukan oleh industri dalam negeri dengan memanfaatkan scrap roda kereta api yang ada ditambah sedikit pemaduan (alloying)

Dari kegiatan yang sudah kami lakukan selama 10 bulan ini serta dari data serta infra struktur yang dimiliki oleh industri di dalam negeri maka kami menyarankan agar kegiatan rehabilitasi terhadap roda kereta api dapat dilanjutkan di tahun 2011 yaitu dengan melakukan pengecoran terhadap scrap roda kereta api menjadi Roda Kereta Api baru dengan memanfaatkan kemampuan industri pengecoran di dalam negeri dimana untuk untuk pengecoran ini kemampuan peralatan industri yang ada sudah memadai

38

Laporan Akhir Roda Kerela Api

Komposisi yang terjadi mengalami kekurangan pad a Silisium dan Mangan Hal

ini dikarenakan adanya looses atau bahan baku yang memang memiliki

komposisi yang sudah kurang sebelumnya

Perlakuan Panas

Untuk mendapatkan hasil struktur mikro sesuai dengan roda KA aslinya maka

perlu dilakukan perlakuan panas Proses perlakuan panas yang diberikan adalah

normalising

4

UDARA

Gambar 531 Diagram Perlakuan Panas Normalising Coran Roda KA

Dengan diberikan proses normalising maka struktur mikro coran roda KA

menjadi lebih halus Sifat mekaniknya akan menjadi lebih baik

Proses Pengujian

Pengujian dilakukan terhadap benda cor roda KA Tujuannya adalah untuk

mengetahui kualitas hasil cor apakah coran tersebut bebas cacat dan apakah

coran sudah sesuai dengan tuntutan sifat mekanis roda KA Pembandingnya

adalah sifat mekanik roda KA Asli Dengan demikian dapat dianalisis apakah

roda hasil cor layak digunakan atau tidak

Pemeriksaan Komposisi

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr Roda KA Asli 063618 021522 000812 001138 071074 00753 011987

Cor 1 (bahan baja lain)

0693 0258 0013 0016 0461 0027 0091

Cor 2 (bahan skrap roda KA)

0671 0145 0008 00095 0463 0015 0107

Tabel 58 Komposisi Roda KA Asli dan Hasil Cor

34

Laporan Akhir Roda Kerea Api

Pemeriksaan Metalografi - Struktur Mikro

Gambar 532 Struktur Mikro As-Cast Cor 1 (Bahan Baja Lain)

Gambar 533 Struktur Mikro Hasil Normalising Cor 1 (Bahan Baja Lain)

35

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Pengujian Kekerasan

Pengecoran Bagian Hardness 1 2 3 Ratashyrata

Setara

Cor 1 Body HRC 25 27 28 267 265 HB Cor2 Body HRC 27 29 20 253 256 HB

Tabel59 Uji Keras Roda KA As-Cast

Nilai kekerasan bahan roda KA hasil cor 1 adalah 26 7 HRC setara dengan 265

HB dan hasil cor 2 adalah 253 HRC setara dengan 256 HB Kekerasan hampir

sama untuk semua bagian casting karena belum dilakukan perlakuan panas

lanjut atau perlakuan panas permukaan pad a bagian telapak Kekerasan casting

mendekati kekerasan roda KA Asli yaitu 231 HB

Ultrasonik

Pengujian ultrasonik dilakukan untuk mendeteksi cacat pada bagian tengah

coran Bagian yang diperiksa adalah bagian bawah penambah

Gam bar 534 Uji Ultrasonik Roda Cor 1

Hasil pengujian belum diperoleh karena back wall signal tidak terdeteksi

Kemungkinan karena butir hasil cor masih kasar sehingga sinyal ultrasonik jadi

terpencar dan tidak kembali ke probe detector Coran akan diberikan perlakuan

panas normalising terlebih dahulu untuk memperhalus butirnya

36

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Die Penetrant

Die penetrant dilakukan untuk mendeteksi susut cor pada bagian bawah

penambah Coran dipotong melintang tepat dibawah penambah

Gambar 54 Pemeriksaan Cacat Roda Cor 1 Dengan Die Penetrant

Hasil pemeriksaan menunjukkan terdapat sedikit retak pada bagian pinggir

caran o Retakan yang muncul bisa diakibatkan akibat proses pemotongan

menggunakan gerinda dan dilakukan pemukulan Bagian tengah tidak terdapat

cacat susut yang terjadi Dapat disimpulkan bahwa susut coran tidak terjadi pada

benda

37

Laparan Akhir Rada Kerela Api

6 Kesimpulan dan Saran

Dari hasil clading yang dilakukan pada sample roda didapat suatu kesimpulan bahwa semakin panas temperatur sample roda maka terjadi proses difusi yang sangat baik hal ini seperti fenomena yang terjadi pada suatu pengelasan dimana pada logam induk dan logam cair terdapat daerah yang terpengaruh panas sehingga terjadi suatu proses difusi

Dari hasil pengecoran yang dilakukan terhadap pembuatan roda kereta api ukuran 100 kg didapat bahwa proses pengecoran yang memakai bah an baku scrap roda kereta api dapat dilakukan oleh industri dalam negeri dengan memanfaatkan scrap roda kereta api yang ada ditambah sedikit pemaduan (alloying)

Dari kegiatan yang sudah kami lakukan selama 10 bulan ini serta dari data serta infra struktur yang dimiliki oleh industri di dalam negeri maka kami menyarankan agar kegiatan rehabilitasi terhadap roda kereta api dapat dilanjutkan di tahun 2011 yaitu dengan melakukan pengecoran terhadap scrap roda kereta api menjadi Roda Kereta Api baru dengan memanfaatkan kemampuan industri pengecoran di dalam negeri dimana untuk untuk pengecoran ini kemampuan peralatan industri yang ada sudah memadai

38

Laporan Akhir Roda Kerea Api

Pemeriksaan Metalografi - Struktur Mikro

Gambar 532 Struktur Mikro As-Cast Cor 1 (Bahan Baja Lain)

Gambar 533 Struktur Mikro Hasil Normalising Cor 1 (Bahan Baja Lain)

35

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Pengujian Kekerasan

Pengecoran Bagian Hardness 1 2 3 Ratashyrata

Setara

Cor 1 Body HRC 25 27 28 267 265 HB Cor2 Body HRC 27 29 20 253 256 HB

Tabel59 Uji Keras Roda KA As-Cast

Nilai kekerasan bahan roda KA hasil cor 1 adalah 26 7 HRC setara dengan 265

HB dan hasil cor 2 adalah 253 HRC setara dengan 256 HB Kekerasan hampir

sama untuk semua bagian casting karena belum dilakukan perlakuan panas

lanjut atau perlakuan panas permukaan pad a bagian telapak Kekerasan casting

mendekati kekerasan roda KA Asli yaitu 231 HB

Ultrasonik

Pengujian ultrasonik dilakukan untuk mendeteksi cacat pada bagian tengah

coran Bagian yang diperiksa adalah bagian bawah penambah

Gam bar 534 Uji Ultrasonik Roda Cor 1

Hasil pengujian belum diperoleh karena back wall signal tidak terdeteksi

Kemungkinan karena butir hasil cor masih kasar sehingga sinyal ultrasonik jadi

terpencar dan tidak kembali ke probe detector Coran akan diberikan perlakuan

panas normalising terlebih dahulu untuk memperhalus butirnya

36

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Die Penetrant

Die penetrant dilakukan untuk mendeteksi susut cor pada bagian bawah

penambah Coran dipotong melintang tepat dibawah penambah

Gambar 54 Pemeriksaan Cacat Roda Cor 1 Dengan Die Penetrant

Hasil pemeriksaan menunjukkan terdapat sedikit retak pada bagian pinggir

caran o Retakan yang muncul bisa diakibatkan akibat proses pemotongan

menggunakan gerinda dan dilakukan pemukulan Bagian tengah tidak terdapat

cacat susut yang terjadi Dapat disimpulkan bahwa susut coran tidak terjadi pada

benda

37

Laparan Akhir Rada Kerela Api

6 Kesimpulan dan Saran

Dari hasil clading yang dilakukan pada sample roda didapat suatu kesimpulan bahwa semakin panas temperatur sample roda maka terjadi proses difusi yang sangat baik hal ini seperti fenomena yang terjadi pada suatu pengelasan dimana pada logam induk dan logam cair terdapat daerah yang terpengaruh panas sehingga terjadi suatu proses difusi

Dari hasil pengecoran yang dilakukan terhadap pembuatan roda kereta api ukuran 100 kg didapat bahwa proses pengecoran yang memakai bah an baku scrap roda kereta api dapat dilakukan oleh industri dalam negeri dengan memanfaatkan scrap roda kereta api yang ada ditambah sedikit pemaduan (alloying)

Dari kegiatan yang sudah kami lakukan selama 10 bulan ini serta dari data serta infra struktur yang dimiliki oleh industri di dalam negeri maka kami menyarankan agar kegiatan rehabilitasi terhadap roda kereta api dapat dilanjutkan di tahun 2011 yaitu dengan melakukan pengecoran terhadap scrap roda kereta api menjadi Roda Kereta Api baru dengan memanfaatkan kemampuan industri pengecoran di dalam negeri dimana untuk untuk pengecoran ini kemampuan peralatan industri yang ada sudah memadai

38

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Pengujian Kekerasan

Pengecoran Bagian Hardness 1 2 3 Ratashyrata

Setara

Cor 1 Body HRC 25 27 28 267 265 HB Cor2 Body HRC 27 29 20 253 256 HB

Tabel59 Uji Keras Roda KA As-Cast

Nilai kekerasan bahan roda KA hasil cor 1 adalah 26 7 HRC setara dengan 265

HB dan hasil cor 2 adalah 253 HRC setara dengan 256 HB Kekerasan hampir

sama untuk semua bagian casting karena belum dilakukan perlakuan panas

lanjut atau perlakuan panas permukaan pad a bagian telapak Kekerasan casting

mendekati kekerasan roda KA Asli yaitu 231 HB

Ultrasonik

Pengujian ultrasonik dilakukan untuk mendeteksi cacat pada bagian tengah

coran Bagian yang diperiksa adalah bagian bawah penambah

Gam bar 534 Uji Ultrasonik Roda Cor 1

Hasil pengujian belum diperoleh karena back wall signal tidak terdeteksi

Kemungkinan karena butir hasil cor masih kasar sehingga sinyal ultrasonik jadi

terpencar dan tidak kembali ke probe detector Coran akan diberikan perlakuan

panas normalising terlebih dahulu untuk memperhalus butirnya

36

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Die Penetrant

Die penetrant dilakukan untuk mendeteksi susut cor pada bagian bawah

penambah Coran dipotong melintang tepat dibawah penambah

Gambar 54 Pemeriksaan Cacat Roda Cor 1 Dengan Die Penetrant

Hasil pemeriksaan menunjukkan terdapat sedikit retak pada bagian pinggir

caran o Retakan yang muncul bisa diakibatkan akibat proses pemotongan

menggunakan gerinda dan dilakukan pemukulan Bagian tengah tidak terdapat

cacat susut yang terjadi Dapat disimpulkan bahwa susut coran tidak terjadi pada

benda

37

Laparan Akhir Rada Kerela Api

6 Kesimpulan dan Saran

Dari hasil clading yang dilakukan pada sample roda didapat suatu kesimpulan bahwa semakin panas temperatur sample roda maka terjadi proses difusi yang sangat baik hal ini seperti fenomena yang terjadi pada suatu pengelasan dimana pada logam induk dan logam cair terdapat daerah yang terpengaruh panas sehingga terjadi suatu proses difusi

Dari hasil pengecoran yang dilakukan terhadap pembuatan roda kereta api ukuran 100 kg didapat bahwa proses pengecoran yang memakai bah an baku scrap roda kereta api dapat dilakukan oleh industri dalam negeri dengan memanfaatkan scrap roda kereta api yang ada ditambah sedikit pemaduan (alloying)

Dari kegiatan yang sudah kami lakukan selama 10 bulan ini serta dari data serta infra struktur yang dimiliki oleh industri di dalam negeri maka kami menyarankan agar kegiatan rehabilitasi terhadap roda kereta api dapat dilanjutkan di tahun 2011 yaitu dengan melakukan pengecoran terhadap scrap roda kereta api menjadi Roda Kereta Api baru dengan memanfaatkan kemampuan industri pengecoran di dalam negeri dimana untuk untuk pengecoran ini kemampuan peralatan industri yang ada sudah memadai

38

Laparan Akhir Rada Kerela Api

Die Penetrant

Die penetrant dilakukan untuk mendeteksi susut cor pada bagian bawah

penambah Coran dipotong melintang tepat dibawah penambah

Gambar 54 Pemeriksaan Cacat Roda Cor 1 Dengan Die Penetrant

Hasil pemeriksaan menunjukkan terdapat sedikit retak pada bagian pinggir

caran o Retakan yang muncul bisa diakibatkan akibat proses pemotongan

menggunakan gerinda dan dilakukan pemukulan Bagian tengah tidak terdapat

cacat susut yang terjadi Dapat disimpulkan bahwa susut coran tidak terjadi pada

benda

37

Laparan Akhir Rada Kerela Api

6 Kesimpulan dan Saran

Dari hasil clading yang dilakukan pada sample roda didapat suatu kesimpulan bahwa semakin panas temperatur sample roda maka terjadi proses difusi yang sangat baik hal ini seperti fenomena yang terjadi pada suatu pengelasan dimana pada logam induk dan logam cair terdapat daerah yang terpengaruh panas sehingga terjadi suatu proses difusi

Dari hasil pengecoran yang dilakukan terhadap pembuatan roda kereta api ukuran 100 kg didapat bahwa proses pengecoran yang memakai bah an baku scrap roda kereta api dapat dilakukan oleh industri dalam negeri dengan memanfaatkan scrap roda kereta api yang ada ditambah sedikit pemaduan (alloying)

Dari kegiatan yang sudah kami lakukan selama 10 bulan ini serta dari data serta infra struktur yang dimiliki oleh industri di dalam negeri maka kami menyarankan agar kegiatan rehabilitasi terhadap roda kereta api dapat dilanjutkan di tahun 2011 yaitu dengan melakukan pengecoran terhadap scrap roda kereta api menjadi Roda Kereta Api baru dengan memanfaatkan kemampuan industri pengecoran di dalam negeri dimana untuk untuk pengecoran ini kemampuan peralatan industri yang ada sudah memadai

38

Laparan Akhir Rada Kerela Api

6 Kesimpulan dan Saran

Dari hasil clading yang dilakukan pada sample roda didapat suatu kesimpulan bahwa semakin panas temperatur sample roda maka terjadi proses difusi yang sangat baik hal ini seperti fenomena yang terjadi pada suatu pengelasan dimana pada logam induk dan logam cair terdapat daerah yang terpengaruh panas sehingga terjadi suatu proses difusi

Dari hasil pengecoran yang dilakukan terhadap pembuatan roda kereta api ukuran 100 kg didapat bahwa proses pengecoran yang memakai bah an baku scrap roda kereta api dapat dilakukan oleh industri dalam negeri dengan memanfaatkan scrap roda kereta api yang ada ditambah sedikit pemaduan (alloying)

Dari kegiatan yang sudah kami lakukan selama 10 bulan ini serta dari data serta infra struktur yang dimiliki oleh industri di dalam negeri maka kami menyarankan agar kegiatan rehabilitasi terhadap roda kereta api dapat dilanjutkan di tahun 2011 yaitu dengan melakukan pengecoran terhadap scrap roda kereta api menjadi Roda Kereta Api baru dengan memanfaatkan kemampuan industri pengecoran di dalam negeri dimana untuk untuk pengecoran ini kemampuan peralatan industri yang ada sudah memadai

38