PEMILIHAN BAHAN DAN PROSES

PROSES PEMBUATAN BUSI (SPARK PLUG)

FAKULTAS TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS KRISNADWIPAYANA

Disusun Oleh :

Tajudin Bilad 1370011053

Kampus UNKRIS Jatiwaringin, Pondok Gede Telp. 8462229/30/31

PO. Box 7774 Jat.CM – Jakarta 13077

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Pertama yang akan kita bahas adalah sejarah busi. Busi (dari bahasa Belanda bougie)

adalah suatu suku cadang yang dipasang pada mesin pembakaran dalam dengan ujung

elektroda pada ruang bakar. Busi dipasang untuk membakar bensin yang telah dikompres

oleh piston. Percikan busi berupa percikan elektrik. Pada bagian tengah busi terdapat

elektroda yang dihubungkan dengan kabel ke koil pengapian (ignition coil) di luar busi, dan

dengan ground pada bagian bawah busi, membentuk suatu celah percikan di dalam silinder.

Hak paten untuk busi diberikan secara terpisah kepada Nikola Tesla, Richard Simms, dan

Di era masa kini busi sudah menjadi spare part komponen yang sering digunakan

untuk memperbaiki kondisi kendaraan agar kinerja mesin semakin baik, dan kenapa saya

memilih busi sebagai makalah ini karena pasar sangat membutuhkan banyak spare part busi

sebagai kebutuhan yang sangat mendasar pada kendaraan. Bahan-bahan yang digunakan

untuk pembuatan busi adalah baja karbon, keramik dan elektroda.

Bahan adalah material yang terdiri dari logam (ferrous dan non ferrous) dan logam

(keramik, polymer, dan komposit), bahan ini mempunyai kegunaanya masing-masing. Bila

ditinjau abad ke-19 bahan masih digunakan secara tradisional misalnya kayu, kulit, besi cor,

besi tempa, kuningan dan perunggu dan lain-lainnya. Proses pembentukannya-pun masih

sederhana dan untuk itu untuk perancangan dilakukan berdasarkan coba-coba dan tidak

berpengalaman, maka dalam pelaksanaanya selalu mengalami kegagalan. Kegagalan

dianggap suatu pekerjaan menimbulkan resiko. Tapi bagaimanapun kita ambil hikmahnya

agar dapat untuk perbaikan desain berikutnya. Hal lain dengan peraturan lengkap dan

produksi massal secara modern masih merupakan idaman masa depan.

Memasuki abad ke-20 hingga kini, terjadinya perubahan yang sangat berarti.

Kemajuan ilmu dan Teknologi, tenaga pelestarian sumber daya alam, desakan persaingan

perdagangan, pengaruh peningkatan penerapan peraturan dan rumitnya bahan-bahan modern

tidak memungkinkan kita bekerja sendiri-sendiri. Desain ini merupakan usaha kerja sama

yang sarat antara berbagai ahli yang masing-masing menyumbangkan pengalaman dan

keahlianya. Khususnya kerjasama antara perancang dan ahli bahan. Perancangan atau ahli

desain bertanggung jawab atas pemilihan bahan dan cara produksinya.

Desain akhir pada hakekatnya merupakan kesepakatan antara harga dan kemungkinan

kegagalan (harga harus mencakup kajian akibat kegagalan). Keandalan suatu kontruksi atau

mesin tergantung pada keandalan komponen terlemah yaitu komponen yang gagal terdahulu.

Kegagalan dapat disebabkan oleh ketidak mampuan menilai pengaruh lingkungan,

kekurangan pengetahuan tentang pengaruh suhu rendah dan tinggi atau teknik pembuatan

yang salah. Akibat kegagalan bisa saja tak berarti atau cukup gawat sehingga merupakan

ancaman terhadap kehidupan manusia atau dapat kerugian cukup besar. Patahnya pegangan

poci kopi bisa menyebabkan produsennya menarik produk tersebut dari pasaran dan

menggantinya dengan produk baru. Kerugian yang ditimbulkan bisa mencapai 35 juta dollar.

Sebagai langkah awal desain, diperlukan kejelasan mengenai fungsi lengkap

komponen, mencangkup kemampuan memikul dan meneruskan beban serta karakteristik fisik

dan kimiawi komponen. Kritis tidaknya komponen terbentuk dinilai berdasarkan besar

kerugian yang ditimbulkan sekiranya terjadi kegagalan. Disamping keterbatasan proses

produksi yang akan digunakan, aspek komersil perlu diketahui pula. Jadi tersedianya saran

pengecoran perusahan pada tahap awal desain turut menentukan cara produksinya. Semua

factor yang disebutkan tadi perlu dipertimbangkan sekiranya akan mengubah geometri.

Proses sifat dan sebagainya seiring dengan itu masalah pengawasan, kendala mutu dan

mengujinya perlu diselidiki pula. Akhirnya kajian mengenai pembebanan sesungguhnya perlu

dilakukan karena ujian terakhir ditentukan oleh daya guna komponen tersebut selama

pemakaian.

1.2 Perumusan Masalah

Perumusan masalah pada makalah ini adalah bagaimana proses pembuatan busi

dengan menjabarkan sifat bahan, parameter letic, struktur Kristal, struktur mikro, fungsi dan

pengaruh bahan terhadap proses pembuatan pada komposisi-komposisi bahan yang

digunakan.

1.3 Tujuan dan Manfaat

Tujuan makalah proses pembuatan busi adalah :

1. Mengetahui proses-proses pembuatan busi

2. Mengetahui pengaruh unsur-unsur pada komposisi bahan yang digunakan

Manfaat makalah adalah :

1. Menambah pengetahuan dalam bidang pemilihan bahan dan proses

2. Menambah pengetahuan tentanag analisa struktur mikro, struktur Kristal,

parameter letic dan pengaruh unsur paduan

1.4 Sistematika Penulisan

Sistematik penulisan Makalah ini adalah sebagai berikut :

BAB I : Pendahuluan menjelaskan tentang latar belakang masalah , perumusan

masalah, tujuan dan sistematik penulisan.

BAB II : Berisi teori dasar tentang pengetahuan umum busi dan penjelasan bahan

BAB III : Pembahasan menjelaskan tentang desain produk pemilihan bahan

BAB IV : Penutup yang berisikan kesimpulan dan saran

BAB II

TEORI DASAR

II.1 Teori Dasar

II.I.1 Tentang busi

Busi (dari bahasa Belanda bougie) adalah suatu suku cadang yang dipasang

pada mesin pembakaran dalam dengan ujung elektrode pada ruang bakar. Busi dipasang

untuk membakar bensin yang telah dikompres oleh piston. Percikan busi berupa percikan

elektrik. Pada bagian tengah busi terdapat elektrode yang dihubungkan dengan kabel ke koil

pengapian (ignition coil) di luar busi, dan dengan ground pada bagian bawah busi,

membentuk suatu celah percikan di dalam silinder. Hak paten untuk busi diberikan secara

terpisah kepada Nikola Tesla, Richard Simms, dan Robert Bosch. Karl Benz juga merupakan

salah satu yang dianggap sebagai perancang busi.

Mesin pembakaran internal dapat dibagi menjadi mesin dengan percikan, yang

memerlukan busi untuk memercikkan campuran antara bensin dan udara, dan mesin kompresi

(mesin Diesel), yang tanpa percikan, mengkompresi campuran bensin dan udara sampai

terjadi percikan dengan sendirinya (jadi tidak memerlukan busi).

Cara kerja Busi tersambung ke tegangan yang besarnya ribuan Volt yang dihasilkan

oleh koil pengapian (ignition coil). Tegangan listrik dari koil pengapian menghasilkan beda

tegangan antara elektrode di bagian tengah busi dengan yang di bagian samping. Arus tidak

dapat mengalir karena bensin dan udara yang ada di celah merupakan isolator, namun

semakin besar beda tegangan, struktur gas di antara kedua elektrode tersebut berubah. Pada

saat tegangan melebihi kekuatan dielektrik daripada gas yang ada, gas-gas tersebut

mengalami proses ionisasi dan yang tadinya bersifat insulator, berubah menjadi konduktor.

Setelah ini terjadi, arus elektron dapat mengalir, dan dengan mengalirnya elektron, suhu di

celah percikan busi naik drastis, sampai 60.000 K. Suhu yang sangat tinggi ini membuat gas

yang terionisasi untuk memuai dengan cepat, seperti ledakan kecil. Inilah percikan busi, yang

pada prinsipnya mirip dengan halilintar atau petir mini.

II.I.2 Pemilihan Bahan

Bahan adalah material yang terdiri dari logam (ferrous dan non ferrous) dan logam

(keramik, polymer, dan komposit), bahan ini mempunyai kegunaanya masing-masing. Bila

ditinjau abad ke-19 bahan masih digunakan secara tradisional misalnya kayu, kulit, besi cor,

besi tempa, kuningan dan perunggu dan lain-lainnya. Proses pembentukannya-pun masih

sederhana dan untuk itu untuk perancangan dilakukan berdasarkan coba-coba dan tidak

berpengalaman, maka dalam pelaksanaanya selalu mengalami kegagalan. Kegagalan

dianggap suatu pekerjaan menimbulkan resiko. Tapi bagaimanapun kita ambil hikmahnya

agar dapat untuk perbaikan desain berikutnya. Hal lain dengan peraturan lengkap dan

produksi massal secara modern masih merupakan idaman masa depan.

Baja karbon adalah material logam yang terbentuk dari unsur utama Fe dan unsur

kedua yang berpengaruh pada sifat-sifatnya adalah karbon, sedangkan unsur yang lain

berpengaruh menurut persentasenya.

Baja karbon memiliki kandungan antara karbon antara 0,6 – 1,7 % karbon memiliki ciri-ciri

sebagai berikut :

1) Kuat sekali.

2) Sangat keras dan getas/rapuh.

3) Sulit dibentuk mesin.

4) Mengandung unsur sulfur ( S ) dan posfor ( P ).

5) Mengakibatkan kurangnya sifat liat.

6) Dapat dilakukan proses heat treatment dengan baik.

Diagram Fasa Fe-C

Keramik memiliki karakteristik yang memungkinkanya digunakan untuk berbagai

aplikasi termasuk kapasitas panas yang baik dan konduktivitasnya panas yang rendah, tahan

korosi, sifat listriknya dapat isolator, semikonduktor, konduktor bahakan superkonduktor,

sifatnya dapat magnetic dan non magnetic, keras kuat namun rapuh.

Dua jenis ikatan dapat terjadi dalam keramik yakni ikatan ionic dan kovalen, sifat

keseluruhan material bergantung pada ikatan yang dominan

BAB III

PEMBAHASAN

III.1 Desain Produk tentang Pemilihan Bahan

Tabel Sifat Bahan

No Bahan

Sifat Bahan

Mekanis Fisis Kimia Teknik

1 Baja Karbon

G 10060

Kekuatan baik

Konduktifitas Tahan panasMampu tempaGetas

2Keramik

Borida

Kekerasan yang tinggi

Kekuatan dielektrik yang tinggi

Tahan temperatur tinggi dan oksidasi Mampu

PanasSangat getas Sebagai isulator Tahan kimia tinggi

Tabel Parameter Letic

No Bahan Parameter Letic

1 Baja Karbon α Ferrit , atau α besi, memiliki struktur kristal BCC untuk temperatur ruang

austenite, atau γ baja, pada 912 °C(1674 °F), memiliki sturuktur kristal FCC

δ ferrite, dimana titik lebur di 1538 °C (2800°F),memiliki struktur kristal BCC

cementite (Fe3C), hanya dari 6.70 wt% C; pada konsentrasi campuran besi karbida pada kondisi tersebut

Tabel Struktur Kristal

No Bahan Struktur Kristal

1 Baja Karbon

Pada temperature dibawah 900o C sel satuan Body Cubic Center (BCC)

temperature antara 900 dan 1392 o C sel satuan Face Cubic Center ( FCC )

sedangkan temperature dibawa 1392 o C sel satuan kembali menjadi BCC

Struktur Atom BCC Stuktur Atom FCC

Ferit (alpha) :

Merupakan sel satuan (susunan atom-atom yang paling kecil dan teratur)

berupa Body Centered Cubic (BCC=kubus pusat badan)

Ferit ini mempunyai sifat : magnetis, agak ulet, agak kuat

Autenit :

Merupakan sel satuan yang berupa Face Centered Cubic (FCC = kubus pusat muka),

Austenit ini mempunyai sifat : Non magnetis, ulet

Sementid (besi karbida) :

Merupakan sel satuan yang berupa orthorombik, Semented ini mempunyai sifat : keras dan getas

Perlit :

Merupakan campuran fasa ferit dan sementid sehingga mempunyai sifat Kuat

Delta :

Merupakan sel satuan yang berupa Body Centered Cubic (BCC=kubus pusat badan).

2 Keramik  

Tabel Struktur Mikro

No Bahan Struktur Mikro

1

 

Baja Karbon

Struktur Mikro Karbon seluruh Ferritnya ׀ Stuktur Mikro Karbon

2 Keramik

Tabel Unsur Komposisi dan Fungsi

No Bahan Unsur Komposisi ( % )

Fungsi

1 Baja Karbon G10060

C 0.08 Menaikan pada kekuatan tarik ( tensile strength ), menaikan keuletan (ductility) dan

sifat mampu las (weldability) akan menurun dengan naiknya kandungan karbon

Mn 0.45 Sebagai deoksidasi dari baja dan dapat mengikat sulfur dengan

membentuk senyawa MnS yang titik cairnya lebih tinggi dari titik cair baja

P 0.04 Menaikan kekuatan dan kekerasan

Si 0.08 Sebagai deoksidasi , menaikan hardenability jika dalam

jumlah banyak dapat menurunkan keuletan

2 Keramik Si 50 Menaikan hardenability dan tahan dioksida

Fs 20 Sebagai bahan pelebur (Fluks), tidak plastis

Cl 10 Memberikan sifat getas, kuat

Mg 10 Menambah isolatot listrik yang baik

Kl 10 Sebagai penyusut yang baik

Tabel Pengaruh Unsur Paduan

No

Bahan Unsur

Pengaruh Unsur Paduan

Solid Silibility

Pembentukan Ferrit

Pembentukan Austenit

Carbide Carbide Temperatur Tempering

1 Baja Karbon

Cr

20% & 0.5%

Tidak terbatas

Kekerasan sedikit

Meningkatkan kekerasan

Terbaik dari Mn , kurang dari W

Sedikit melawan kehalusan

Co

Tidak terbatas

75% Kekerasan Mengurangi kekerasan

Mirip besi Kekerasan

Mn

Tidak terbatas

3% Sangat kuat Meningkatkan kekerasan

Kurang dari Cr

Sangat kecil

Mo

8% & 0.3%C

38% Memberikan usia pengerasan Mo-Fe

Meningkatkan kekerasan

Kekuatan terbaik daripada Cr

Pengerasan sekunder

W 11% & 0.25%C

33% Memberikan usia pengerasan Ni-Fe

Mengurangi kekerasan per % menaikan

Kuat Pengerasan sekunder

Va

1% & 0.2%

Tidak terbatas

Kekerasan sedikit oleh SS

Sangat Kuat meningkatkan kekerasan

Sangat Kuat

Maksimal untuk pengerasan

2 Keramik Si 2% Rendah

Kekerasan sedikit

Kekerasan meningkat

Sedikit unsur besi

Penyusutan

Fs

13% - 15

70% Kuat Mengurangi kekerasan

Sedikit unsur besi

Pelarutan

%

Cl

Tidak terbatas

3% Kekerasan Menaikan kekerasan

Kurang dari Fs

Sangat kecil

Mg

4% - 10%

25% Memberikan pelarutan

Menaikan kekerasan

Sangat Kuat

Pengerasan

Kl

Tidak terbatas

3% Kekerasan Kuat

Mengurangi kekerasan

Kuat Memberikan kehalusan

BAB IV

PENUTUP

IV.1 Kesimpulan

Dengan mengerjakan makalah ini maka saya dapat mengerti bagaimana proses

pembuatan busi (spark pulg) yang sangat sering dan penting pada suatu komponen disuatu

kendaraan, pemilihan bahan pada proses ini sangat berpengaruh terhadap kualitas hasil busi

yang ingin dibuat maka sebisa mungkin pada tahap ini kita harus benar dalam memilih bahan

yang tepat agar busi yang dihasilkan bagus dan berkualitas serta mampu memuaskan

pelanggan mengenai permintaan busi yang sangat tinggi di dunia pasar otomotif.

IV.2 Saran

Mahasiswa sebisa mungkin mengerti dan memahami materi yang disampaikan pada

saat pembelajaran, karena sangat berpengaruh terhadap hasil tugas yang dibuat dan

seharusnya jam pada mata kuliah ini diperpanjang.