STUDI KASUS KERUSAKAN SILINDER LINER ENGINE PC

750-7 SE PT SAPTAINDRA SEJATI SITE ADARO

TUGAS AKHIR

RENDY ZULKARNAIN

NIM : 150309261491

PROGRAM STUDI ALAT BERAT

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

BALIKPAPAN

2018

STUDI KASUS KERUSAKAN SILINDER LINER ENGINE

PC 750-7 SE PT SAPTAINDRA SEJATI SITE ADARO

TUGAS AKHIR

KARYA TULIS INI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU

SYARAT UNTUK MEMPEROLEH GELAR AHLIMADYA

DARI POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

RENDY ZULKARNAIN

NIM : 150309261491

PROGRAM STUDI ALAT BERAT

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

BALIKPAPAN

2018

ii

iii

iv

v

Karya ilmiah ini kupersembahkan kepada

Ayahanda dan Ibunda tercinda

Jamalludin dan Srimiati

Keluarga besar Muhammadiyah Kalimantan Timur& Ortom-ortom

Teman-teman seperjuanganku Jurusan Teknik Mesin Angkatan 2015

Dan untuk perempuan yang nama-nya masih tertulis di lauhul mahfuzh

Terimakasih yang tak terhingga atas semua dukungannya

vi

ABSTRACT

On the Komatsu PC 750-7SE until PT Safta Indra Adaro Site occurs Problems

that are failure of the cylinder liner. This case study aims to analyze the type of

damage on the liner cylinder and analyze the causes of failure. After the engine

overhaul was found, there was a fracture on the cylinder liner wall so that the oil

mixed with coolant in the unit. One of the problems that occur on the cooling

system is that the engine oil mixes with the coolant on the engine, as happened in

the 750-7 SE PC Excavator unit. Based on the author doing On the Job Training

at PT. United Tractors Tbk Tanjung with customer PT. SaptaIndra Sejati Adaro's

site was discovered by the unit experiencing engine overheating. After initial

inspection, it was found that there were additional engine oil levels and a

reduction in radiator water so fast. Then when the drain on the engine oil pan is

found there is an engine oil mixed with coolant. The research uses a Non

Destructive Testing (visual NDT) method and visual checking. This research was

conducted at the Balikpapan State Polytechnic Campus. Based on the results of

visual checking after the NDT process it can be concluded that the damage to the

liner cylinder is in the form of cracking, cracking in the form of a fracture that

does not have plastic deformation so that this fracture is brittle. Failure on the

liner cylinder is caused by engine overheating, and the suggestion that can be

presented in this case study is the need for sem testing to see the microstructure.

Keywords: Komatsu PC 750-7SE, Cylinder Liner, Visual Checking,

Cracking, Brittle.

vii

ABSTRAK

Pada unit Komatsu PC 750-7SE PT Safta Indra Sejati Site Adaro terjadi

permasalahan yaitu kegagalan pada cylinder liner. Studi kasus ini bertujuan untuk

menganalisa jenis kerusakan pada cylinder liner dan menganalisa penyebab

kegagalan. Setelah dilakukan overhaul engine ditemukan adanya fracture pada

dinding cylinder liner sehingga oil bercampur dengan coolant di unit tersebut.

Salah satu trouble yang terjadi pada cooling system yaitu engine oil bercampur

dengan coolant pada engine, seperti yang terjadi pada unit Excavator PC 750-7

SE. Berdasarkan penulis melakukan On the Job Training di PT. United Tractors

Tbk Tanjung dengan customer PT. SaptaIndra Sejati site Adaro ditemukan unit

mengalami engine overheating. Setelah dilakukan pemeriksaan awal ditemukan

adanya penambahan level engine oil dan pengurangan air radiator yang begitu

cepat. Kemudian saat dilakukan drain pada engine oil pan ditemukan adanya

engine oil yang bercampur dengan coolant. Penelitian menggunakan metode

(NDT) Non Destructive Testing dan visual cracking. Penelitian ini dilakukan di

Kampus Politeknik Negeri Balikpapan. Berdasarkan hasil pemeriksaan visual

checking setelah proses NDT dapat disimpulkan bahwa kerusakan pada silinder

liner adalah berupa cracking, cracking berbentuk patahan yang tidak memiliki

deformasi plastic sehingga patahan ini bersifat brittle. Kegagalan pada silinder

liner disebabkan oleh engine overheating, dan Saran yang dapat disampikan pada

studi kasus ini adalah perlunya dilakukan pengujian sem untuk melihat struktur

micro

Kata Kunci : Komatsu PC 750-7SE, Cylinder Liner, , Visual Checking,

Cracking, Brittle

viii

ix

DAFTAR ISI

Halaman

BAB I ....................................................................................................................... 1

PENDAHULUAN ................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................ 4

1.3 Batasan Masalah .............................................................................................. 4

1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................................. 4

1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................................... 5

1.6 Sistematika Penulisan ...................................................................................... 5

BAB II ...................................................................................................................... 7

LANDASAN TEORI ............................................................................................... 7

2.1 Tinjauan Pustaka .............................................................................................. 7

2.2 Landasan Teori ................................................................................................. 8

2.2.1 Engine Cooling System .................................................................................. 8

2.2.2 Komponen Sistem Pendingin ........................................................................ 9

2.2.2.1 Water Pump ............................................................................................... 12

2.2.2.2 Radiator ..................................................................................................... 14

2.2.2.3 Hose ........................................................................................................... 15

2.2.2.4 Water Temperatur Regulator /Thermostat ................................................ 16

2.2.2.5 Radiator Pressure Cap ............................................................................... 18

2.2.2.6 Ductile dan Brittile……………………………………………………….19

BAB III .................................................................................................................. 20

METODOLOGI PENELITIAN ............................................................................. 20

x

3.1 Jenis Penelitian ............................................................................................... 20

3.2 Tempat Penelitian .......................................................................................... 20

3.3 Instrumen Penelitian ...................................................................................... 20

3.4 Alur Penelitian ............................................................................................... 22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN………………………………………23

4.1 Analisa dan Masalah…………………………………………………………23

42. Pengamatan Visual…………………………………………………………24

4.3 Pengamatan Struktur Micro………………………………………………….27

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN………………………………………..29

5.1 Kesimpulan…………………………………………………………………..29

5.2 Saran………………………………………………………………………….29

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 30

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Popolasi Unit di PT. Saptaindra Sejati Site Adaro…………...………….1

Gambar 1.2 Trouble Overheating Pada Unit Excavator Di PT. Saptaindra Sejati Site

Adaro…………………………...………………………………………...2

Gambar 2.1 Engine Diesel ............................................................................................. 9

Gambar 2.2 Komponen Sistem Pendingin ................................................................... 10

Gambar 2.3 Pandangan Potongan dari Engine Block .................................................. 11

Gambar 2.4 Saluran di Dalam Cylinder Head ............................................................. 11

Gambar 2.5 Aliran Coolant .......................................................................................... 12

Gambar 2.6 Water Pump .............................................................................................. 12

Gambar 2.7 Komponen Water Pump ........................................................................... 13

Gambar 2.8 Radiator ................................................................................................... 14

xi

Gambar 2.9 Core Radiator .......................................................................................... 14

Gambar 2.10 Thermostat ............................................................................................. 15

Gambar 2.11 Pengaturan aliran coolant oleh thermostat ............................................. 15

Gambar 2.12 Temperatur pada thermostat .................................................................. 16

Gambar 2.13 thermostat kondisi tertutup dan terbuka ................................................. 17

Gambar 2.14 Radiator Pressure cap……………………………………………..18

Gambar 2.15 Cara Kerja Radiator Cap ....................................................................... 18

Gambar 2.16 Ductile dan Brittile……………………………………………………………………………………….19

Gambar 3.1 Flowchart Penelitian ................................................................................ 21

Gambar 4.1 Cylinder liner yang mengalami cracking dilihat dari sisi luar………….22

Gambar 4.2 Cylinder liner yang mengalami craking dilihat dari sisi dalam………...23

Gambar 4.3 Setelah Perlakukan NDT………………………………………………..24

Gambar 4.4 Menujukan Potongan Patahan Kasar..…………………………………..24

Gambar 4.5 Bentuk Patahan Halus…………………………………………………...25

Gambar 4.6 benda uji yang diberi holder……………………………………………….….26

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Pengumpulan Data dan Metode Pengumpulan Data 21

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Gambar 1.1 Popolasi Unit di PT. Saptaindra Sejati Site Adaro

Menurut data dari PT. Saptaindra Sejati site adaro pada tahuh 2015 laju

pertumbuhan unit alat berat di Kalimantan selatan makin meningkat, tercatat

populasi unit unit alat berat di site adaro meningkat mencapai 295 unit, dan di

perkirakan jumlah unit tersebut akan mengalami peningkatan seiring dengan

bertambahnya produksi batu bara di site tersebut. Dari jumlah data unit

exacavator memiliki 37 unit, Berdasarkan dari data tersebut di bagian unit

exacavator menyumbang sekitar 15 % yang mengalami overheat, seperti yang

terlihat pada gambar 1.2

2

Gambar 1.2 Trouble Overheating Pada Unit Excavator Di PT. Saptaindra

Sejati Site Adaro

kerugian di perkirakan mencapai hingga miliyaran rupiah dan apabila nilai

ini di proposionalkan dengan pendapatan perusahaan ( reveme). Overheating

meruapakan suatu kondisi dimana temperature mesin unit melebihi batas normal,

kondisi ini dapat di ketahui inikator temperature. Sebagian pemilik unit sering kali

mengabaikan fungsi indicator temperature sehingga tidak memperdulikan

seberapa tinggi suhu unit. Hal tersebut dikarena pemilik unit tidak tahu

temperature tersebut normal atau tidak. Padahal mengaja temperature unit tetap

normal meruapkan hal yang penting, bahkan dapat terjadi kerusakan fatal pada

komponen mesin jika unit sampai mengalami overheating. Engine adalah suatu

alat yang dapat merubah energi panas yang dimiliki oleh bahan bakar menjadi

energi gerak. Dalam beroperasi, engine didukung oleh sistem-sistem yang dapat

mempertahankan kinerja engine agar dapat bekerja normal yaitu lubrication

system, fuel system, dan cooling system. Dan jika salah satu dari sistem tersebut

mengalami kerusakan maka akan dapat menurunkan performa engine. Cooling

system berfungsi untuk mendinginkan komponen-komponen engine dari

overheating atau mempertahankan temperatur kerja engine agar tetap dalam suhu

kerja engine normal antara 70-90o C.

Pembakaran yang terjadi di dalam engine akan menghasilkan panas di dalam

ruang bakar dapat mencapai 1927o C dimana sepertiga bagian

3

dari panas ini digunakan untuk menggerakkan engine, sepertiga bagian

hilang terbawa oleh gas buang yang keluar dari engine dan sepertiga bagian lagi

diserap oleh cooling system. Adapun prinsip kerja dari cooling system engine

adalah mensirkulasikan coolant ke seluruh bagian engine untuk menyerap panas

yang dihasilkan oleh pembakaran dan gesekan dengan memanfaatkan perpindahan

panas, jika engine mengalami overheating maka kinerja engine akan terganggu

sehingga dapat menyebabkan engine low power, memperpendek lifetime engine,

dan konsumsi bahan bakar akan lebih banyak yang akan mempengaruhi

efektivitas penggunaan alat tersebut.

Salah satu trouble yang terjadi pada cooling system yaitu engine oil

bercampur dengan coolant pada engine, seperti yang terjadi pada unit Excavator

PC 750-7 SE. Berdasarkan penulis melakukan On the Job Training di PT. United

Tractors Tbk Tanjung dengan customer PT. Sapta IndraSejati site Adaro

ditemukan unit mengalami engine overheating. Setelah dilakukan pemeriksaan

awal ditemukan adanya penambahan level engine oil dan pengurangan air radiator

yang begitu cepat. Kemudian saat dilakukan drain pada engine oil pan ditemukan

adanya engine oil yang bercampur dengan coolant

4

Kemudian setelah ditemukan adanya engine oil yang bercampur coolant

kemudian dilakukanlah pemeriksaan lanjutan untuk mengetahui root cause atau

penyebab pasti engine oil yang bercampur dengan coolant dengan melakukan

coverhaul engine. Setelah dilakukan overhaul engine ditemukan adanya fracture

pada dinding cylinder liner sehingga oil bercampur coolant di unit tersebut. Hal

ini jika dibiarkan terus menerus maka akan berakibat fatal pada engine. oleh

karena itu perlu dilakukan pemeriksaan serta analisa sebab akibat terjadinya

fracture pada cylinder liner yang mengakbitkan oil bercampur coolant agar

tindakan tersebut dapat meminimalisir trouble dan mencegah terjadinya trouble

serupa di masa mendatang.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan ulasan latar belakang agar penelitian dapat terarah dan sesuai

rencana dan sasaran yang dikehendaki, maka rumusan masalah dalam penelitian

adalah sebagai berikut

1. Bagaimana jenis kerusakan pada Silinder Liner ?

2. Bagaimana penyebab kegagalan Silinder Liner ?

3. Bagaimana bentuk patahan ?

1.3 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini penulis memberikan batasan-batasan sebagai pedoman

untuk memfokuskan penelitian ini guna mencapai hasil yang lebih spesifik dan

memiliki kelayakan, maka penelitian ini dibatasi pada proses pengolahan:

1. Objek penelitian silinder liner engine PC 750-7 SE.

2. Karakteristik Komponen meliputi uji ketahanan aus, uji kekerasan, dan uji

stuktur mikro.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini dilakukan adalah sebagai bahan acuan dalam penulisan

tugas akhir yang menjadi salah satu syarat dalam kelulusan program diploma III

di Politeknik Negeri Balikpapan. Selain tujuan utama yaitu sebagai penulisan

tugas akhir terdapat pula tujuan penelitian yaitu :

1. Mengetahui jenis kerusakan pada silinder liner

2. Mengetahui penyebab kegagalan silinder liner

5

3. Mengetahui bentuk patahan

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang akan didapatkan dalam penulisan tugas akhir ini adalah

sebagai berikut

1.5.1. Manfaat Bagi Industri

Manfaat penelitian ini bagi industri adalah perusahaan dapat menjadikan

penelitian ini sebagai pedoman untuk melakukan improvement untuk mencegah

atau meminimalisir terjadinya kerusakan serupa di masa mendatang.

1.5.2. Manfaat Bagi Akademik

Manfaat penelitian ini bagi akademik adalah akademik dapat menjadikan

penelitian ini sebagai referensi pedoman bagi mahasiswa selanjutnya, dapat

digunakan sebagai referensi untuk menyelesaikan tugas akhir mahasiswa

selanjutnya, dan penelitian ini dapat digunakan dalam pengembangan ilmu

pengetahuan di Politeknik Negeri Balikpapan Jurusan Teknik Mesin Program

Studi Alat Berat.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan dalam penulisan bagi pembaca dalam isi dari tugas akhir

maka penulis mengemukakan sistematika penulisan yaitu,

BAB I : PENDAHULUAN

Mengenai latar belakang perusahaan dan masalah,penulisan tugas akhir,

tujuan penulisan, pembatasan masalah, metode pengumpulan data, dan

sistematika penulisan.

BAB II : LANDASAN TEORI

Landasan teori merupakan teori yang mendasari pokok permasalahan yang

akan dibahas berisi tentang dasar-dasar teori yang dipakai oleh penulis dalam

menyelesaikan tugas akhir.

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN

Berisikan tentang tanggal dan waktu penelitian, jenis penelitian, dan metode

yang digunakan penulis dalam melakukan penelitian.

6

BAB IV : PEMBAHASAN

Membahas tentang pokok-pokok permasalahan dalam Studi Kasus.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Berisikan kesimpulan yang dapat diambil dari karya tulis ilmiah ini yang

telah menjawab semua rumusan masalah yang telah dibuat sebelumnya dan

beriskan saran-saran agar trouble serupa dapat diminimalisir di masa mendatang.

DAFTAR PUSTAKA

Memuat daftar-daftar referensi yang digunakan penulis sebagai acuan dalam

menyusun tugas akhir.

LAMPIRAN

Memuat lampiran-lampiran data hasil pengujian dan standar yang digunakan

dari instansi terkait.

7

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

S.S Pelaseyed dkk [1] mengidentifikasi patahan poros yang terhubung ke

extruder penyambungan poros ke blade extruder dilakukan dengan menggunakan

pengelasan. Karakterisasi patahan meliputi: pengamatan visual, mikrosop optik

(pengamatan stuktur mikro, SEM, kekerasan dan uji spectrometry). Berdasarkan

penelitian tersebut di ketahui yang dilakukan (khususnya analisa patahan)

diketahui bahwa penyebab patahan, apakah proses pengelasan yang tidak sesuai

dengan standar. Hal tersebut diketahui berdasarkan pengamatan visual patahan,

hasil uji kekerasan pada daerah yang diuji dapat diketahui bahwa pada didaerah

tersebut terlalu tinggi, sehingga memicu high stress pada daerah lasan. High

stress, yang ditandai pola ruchthed. Bahan yang digunakan sebagai poros. Yang

di uji spectrometry bahannya sesuai dengan standar.

D. Ghosh dkk [2] menganalisa patahan tiang drilling rig karakterisasi

meliputi: pengamatan tarik, mikrosop optik, SEM dan uji spectrometry, selain itu

dilakukan viate. element analysis (FMEA) untuk membuktikan apakah rancangan

tiang drilling rig aman. Berdasarkan analisa patahan diketahui tiang drilling rig

mengalami ductile fracture. Terbukti dengan adanya plastic deformation pada

daerah yang mengalami puntiran berdasarkan uji spectrofotometry, uji tarik dan

pengamatan stuktur mikro bahwa tiang yang digunakan memenuhi standar.

Penyebab utama patahan lebih dikarenakan tidak berkerjanya sensor pegamanan

beban, yang saat itu beban yang di angkat melampaui batas. Tiang sempat

mengalami plastic deformation (interval waktu waktu) sebelum fracture hal ini

menujukan spesifikasi tiang menunjukan standar. Patahan lebih disebabkan

karena beban berlebih, dan tidak berkerja sensor pengaman beban.

Anand Parey dkk [3] menganalisa patahan gearbox yang diteliti memiliki

gigi heliks. menunjukkan bagian potong gearbox termasuk komposisi bahan gir

yang bersangkutan. Berdasarkan analisa patahan di ketahui gearbox mengalami

8

pitting dan spalling. Karakterisasi patahan meliputi: pengamatan visual,

mikrosop optik dan kekerasan. Penyebab utama patahan lebih di karenakan

terjadinya pitting dan spalling menunjukkan bahwa gigi tidak memiliki

permukaan yang efisien dan mungkin tidak dirancang dengan baik. sehingga

menyebabkan konsentrasi tegangan tinggi di daerah tertentu.

Pankaj Sharma [4] mengidentifikasi Pump Impeller yang mengalami

patahan ductile. Karakterisasi patahan meliputi: pengamatan visual, mikrosop

optik (pengamatan stuktur mikro, SEM, kekerasan dan uji spectrometry).

Berdasarkan penelitian tersebut diketahui bahwa penyebab kerusakan impeller

terutama disebabkan korosi pada impeller. Hal tersebut diketahui berdasarkan

pengamatan visual pada patahan, analisis kimia dan hasil uji kekerasan pada

impeller. Impeller mengalami erosion-corrosion sehingga dan terjadinya

waterhammer sehingga permukaan impeller menjadi terkikis.

Das Souvik dkk [5] menganalisa patahan axle shaft pada forklift.

Karakterisasi patahan meliputi: pengamatan visual, mikrosop optik (pengamatan

stuktur mikro, SEM, kekerasan dan uji spectroscopy). Berdasarkan penelitian

tersebut diketahui bahwa penyebab patahan brittle. Analisis menunjukkan bahwa

fracture dimulai dari kasus martensit sebagai titik rapuh karena proses perlakuan

panas yang tidak tepat (kekerasan yang tinggi). Selain itu inklusi sepanjang arah

kerja panas yaitu disumbu longitudinal sehingga membuat komponen yang lebih

rentan terhadap kegagalan.

Berdasarkan urian [1]-[5] bahwa diperlukannya karakterisasi pada material

yang mengalami failure, sehingga dapat mengetahui kerusakan yang terjadi pada

material. Maka dari itu penulis tertarik untuk membahas tentang kerusakan pada

silinder liner engine PC 750-7 SE. Dengan mengetahui karakterisasi kerusakan

pada silinder liner diharapkan dapat mencegah terjadinya kerusakan tersebut.

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Engine Cooling System

Didalam engine terjadi proses pembakaran bahan bakar untuk menghasilkan

tenaga dan dalam proses pembakaran tersebut juga menghasilkan temperature

yang sangat tinggi di dalam ruang bakar. Temperatur didalam engine perlu

dikontrol agar tidak melebihi batasan temperatur kerja untuk memaksimalkan

9

efisiensi pembakaran bahan bakar dan memastikan tingkat temperatur dijaga agar

tidak menyebabkan kerusakan terhadap komponen. Ketika engine beroperasi pada

kondisi belum mencapai temperatur kerja (dingin) akan terjadi keausan lebih

cepat pada komponen-komponen tertentu.

Pada engine diesel sangat bergantung pada perawatan sistem pendingin yang

baik sehingga engine dapat mencapai temperatur kerja dengan cepat dan juga

dapat menjaga temperatur kerja tetap konstan sehubungan dengan beban yang

diterima oleh engine.

Gambar 2.1 Engine Diesel

Pada engine diesel Gambar 2.1 heat yang dihasilkan dari proses pembakaran

bahan bakar di dalam ruang bakar sekitar 33% diubah menjadi energi sedangkan

sisanya dibuang dengan beberapa cara yaitu: 30% heat dibuang melalui gas

buang, 30% diserap oleh sistem pendingin dan 7% diradiasikan dari engine ke

udara sekitar. Pada beberapa engine menggunakan system pendingin dengan

media udara tetapi sebagian besar engine menggunakan media cairan (liquid).

Keuntungan dari media cairan (liquid) adalah pengontrolan temperatur yang

bagus, tidak berisik dan dari segi manufaktur mudah dalam proses pembuatannya.

2.2.2 Komponen Sistem Pendingin

Komponen utama pada system pendingin yang menggunakan media air yaitu:

1. Water jacket di sekitar sampai dengan bagian atas engine

2. Water temperatur regulator (thermostat)

3. Radiator (atau heat exchanger yang menggunakan media air laut untuk

mentrasfer panas ke udara sekitar)

4. Radiator Pressure cap

5. Water pump untuk mensirkulasikan coolant

10

Pada beberapa engine yang menggunakan komponen lain sebagai tambahan

yang didinginkan seperti aftercooler, oil cooler, hydraulic oil cooler ataupun

transmission oil cooler, dimana hal tersebut untuk meningkatkan performa kinerja

engine. Beberapa aplikasi engine yang tetap (diam) seperti genset, Kapal laut

(Marine Engine) ataupun engine yang digunakan untuk menggerakkan pompa,

semuanya memiliki sistim pendingin engine yang berbeda dengan unit yang

bergerak, yaitu dengan heat exchanger sebagai pengganti radiator.

Gambar 2.2 Komponen Sistem Pendingin

Gambar 2.2 memperlihatkan komponen-komponen sistem pendingin dan

skema aliran coolant di dalam sistem pendingin. Water pump (1) menghasilkan

aliran (flow) di dalam sistem pendingin. Water pump menghisap coolant yang

lebih dingin dari bagian bawah radiator (5) kemudian mengalirkannya ke seluruh

sistem. Pada sebagian besar high performance diesel engine dilengkapi dengan

sebuah engine oil cooler (2) dimana coolant akan dialirkan melalui oil cooler dan

kemudian ke cylinder block (3)

Water temperatur regulator atau thermostat (4) mengatur aliran coolant

menuju radiator. Saat engine dalam kondisi dingin, thermostat menutup aliran air

menuju radiator (5) dimana terpasang pressure cap (6) untuk mengatur tekanan di

dalam sistem pendingin dan coolant dari engine akan dialirkan menuju water

pump melalui bypass tube lalu kembali ke engine. Ini akan membantu agar engine

dapat mencapai suhu kerja dengan cepat.

11

Saat engine panas, thermostat akan mengalirkan air menuju radiator untuk

didinginkan sebelum memasuki engine. Thermostat tidak secara penuh membuka

atau menutup, tetapi berada dalam posisi keduanya untuk mempertahankan agar

suhu engine tetap konstan. Suhu engine yang tepat sangatlah penting. Engine yang

terlalu dingin tidak akan bekerja menghasilkan suhu yang cukup tinggi untuk

mendapatkan pembakaran yang effisien dan akan menyebabkan munculnya

endapan pada sistem pelumasan engine. Engine yang terlalu panas akan

menyebabkan engine panas (overheat) dan menyebabkan kerusakan yang serius

pada engine. Hose (7) digunakan sebagai saluran penghubung yang fleksibel dari

radiator dengan engine.

Gambar 2.3 Pandangan Potongan dari Engine Block

Pandangan potongan dari engine block Gambar 2.3 memperlihatkan saluran

bagian dalam dari sistem pendingin yang disebut water jacket sebagai saluran

untuk mendinginkan cylinder liner.

Gambar 2.4 Saluran di Dalam Cylinder Head

Gambar 2.4 menunjukkan saluran di dalam cylinder head sebagai saluran

untuk mendinginkan komponen-komponen cylinder head seperti injector dan

valve.

12

Gambar 2.5 Aliran Coolant

Gambar 2.5 memperlihatkan aliran coolant yang dialirkan melewati oil cooler

menuju cylinder block. Coolant dialirkan di sekeliling dinding liner menuju

cylinder head kemudian aliran coolant akan dialirkan ke saluran valve dan saluran

gas buang (exhaust) di dalam cylinder head menuju water outlet housing pada

cylinder head. Temperatur dari coolant dikontrol oleh thermostat. Jika temperatur

coolant di dalam engine masih rendah, thermostat tertutup dan mengarahkan

sebagian coolant kembali menuju bagian saluran bypass ke water pump.

Temperatur engine block akan naik dengan cepat karena coolant yang dialirkan

tidak dingin. Ketika temperatur coolant mencapai suhu settingan pembukaan

thermostat, maka thermostat akan terbuka dan mengalirkan coolant ke radiator

sehingga coolant dapat didinginkan. Ini merupakan proses yang terus menerus

dan membantu dalam menjaga temperatur kerja serta dapat juga untuk

mempercepat tercapainya temperatur kerja engine.

2.2.2.1 Water Pump

Gambar 2.6 Water Pump

13

Water pump yang terpasang pada engine diesel adalah jenis centrifugal

pump seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.6 Impeller berbentuk kipas yang

akan menghasilkan area bertekanan rendah pada bagian tengah hub ketika

impeller berputar.

Gambar 2.7 Komponen Water Pump

Keterangan Gambar :

1. Curved blade

2. Impeller

3. Housing and outlet

4. Input shaft

5. Center of housing

Water Pump seperti yang ditunjukkan Gambar 2.7 biasanya terpasang

pada bagian depan dari cylinder block. Water pump terdiri dari sebuah housing

dengan saluran inlet dan outlet. Ketika impeller berputar, coolant terhisap masuk

ke bagian inlet dari pompa (pada bagian tengah shaft (4) dari pompa), menuju

blade (1) dan terlempar keluar oleh gaya sentrifugal (3) dan didorong menuju

outlet pompa (3) kemudian menuju cylinder block. Saluran inlet pompa terhubung

dengan sebuah hose ke bagian bawah dari radiator,dan coolant dari radiator

masuk menuju pompa menggantikan coolant yang didorong ke sisi outlet. Shaft

yang mengikat impeller menggunakan bearing. Oleh karena itu shaft tersebut

membutuhkan pelumasan oli engine. Drive shaft mungkin terpasang dengan Vee

Belt atau secara langsung digerakkan oleh timing gear.

Sebuah spring loaded khusus, carbon faced seal (terpasang antara impeller

dan housing) digunakan untuk mencegah coolant bocor. Water pump memiliki

sebuah lubang pada shaft housing (secara umum pada bagian belakang pompa)

14

yang membiarkan kebocoran coolant mengalir ke bagian luar jika carbon face

seal rusak.

2.2.2.2 Radiator

Gambar 2.8 Radiator

Radiator terdiri dari dua buah tanki yang di dalamnya dilengkapi dengan

core. Core terdiri dari pipa sebagai saluran coolant ketika mengalir melalui

radiator untuk didinginkan Gambar 2.8.

Gambar 2.9 Core Radiator

Pada sekitar bagian core pada radiator yang ditunjukkan pada Gambar 2.9

dilengkapi dengan sirip–sirip. Berdasarkan rancangannya ada dua jenis core yaitu:

core dengan center fin yang ditunjukkan pada dan core dengan horizontal fin.

Sebagian besar untuk aplikasi alat-alat berat menggunakan jenis radiator dengan

horizontal fin. Fin berfungsi agar proses perpindahan panas lebih bagus. Udara

yang dihembuskan karena pergerakan machine atau dihembuskan oleh kipas akan

melewati pipa (tube) dan sirip (fin) akan menyerap panas dari coolant. Proses

perpindahan panas coolant pada radiator sangat dipengaruhi oleh kecepatan aliran

udara yang melewati pipa (tube) dan sirip (fin) yang ada pada radiator.

15

2.2.2.3 Hose

Hose radiator menghubungkan water pump dan engine block (umumnya

pada thermostat housing). Fungsinya adalah sebagai saluran penghubung aliran

coolant yang akan ke radiator dan yang akan mengalir dari radiator ke water

pump. Bentuk dari hose dan sambungan lain biasanya identik dengan kondisinya.

Jika sebuah hose yang lunak dan kenyal serta mudah melipat ketika ditekan, hal

ini mengindikasikan bahwa hose mengalami kerusakan pada bagian dalam dan

harus diganti. Jika sebuah hose yang keras dan tidak fleksibel lagi sebagai akibat

dari panas, hose harus diganti. Beberapa hose mempunyai penguat pada bagian

dalamnya (spring) untuk mencegah hose terlipat ketika temperatur di dalam

sistem pendingin turun (drop). Clamp hose harus diperiksa secara berkala dari

kebocoran atau kekencangan pengikatannya.

2.2.2.4 Water Temperatur Regulator /Thermostat

Gambar 2.10 Thermostat

Water temperatur regulator atau thermostat akan mengatur aliran coolant

menuju radiator. Design dari Water temperatur regulator pada setiap engine

dapat berbeda–beda tetapi prinsip kerjanya sama saja gambar 2.10

Gambar 2.11 Pengaturan aliran coolant oleh thermostat

16

Water temperatur regulator atau thermostat akan mengatur aliran coolant

menuju radiator seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11. Saat engine dalam

kondisi dingin, thermostat menutup aliran air menuju radiator dan coolant dari

engine akan dialirkan menuju water pump melalui bypass tube lalu kembali ke

engine. Ini akan membantu agar engine dapat mencapai suhu kerja dengan cepat.

Saat engine panas, thermostat akan mengalirkan air menuju radiator untuk

didinginkan sebelum memasuki engine. Thermostat tidak secara penuh membuka

atau menutup, tetapi berada dalam posisi keduanya untuk mempertahankan agar

suhu engine tetap konstan. Suhu engine yang tepat sangatlah penting. Engine yang

terlalu dingin tidak akan bekerja menghasilkan suhu yang cukup tinggi untuk

mendapatkan pembakaran yang effisien dan akan menyebabkan munculnya

endapan pada sistem pelumasan engine, karbon dan lapisan deposit pada dinding

liner serta dapat menimbulkan engine blowby. Jika temperatur terlalu rendah

dapat menyebabkan timbulnya kondensasi di ruang bakar dan membentuk asam

pada daerah sekitar ring piston. Engine yang terlalu panas akan menyebabkan

engine panas (overheat) dan menyebabkan kerusakan yang serius pada engine.

Gambar 2.12 Temperatur pada thermostat

Thermostat hanya mengontrol temperatur minimum coolant. Temperatur

maksimal tergantung pada kapasitas coolant dan panas yang dihasilkan oleh

pembakaran di dalam ruang bakar engine. Temperatur normal coolant diantara

71°C (160°F) dan 107°C (225°F). Temperatur pembukaan dari thermostat tertera

pada thermostat seperti ditunjukkan pada Gambar 2.12. Thermostat merupakan

komponen penting untuk menjaga engine beroperasi pada temperatur kerja

operasi. Jangan pernah mengoperasikan engine tanpa thermostat pada sistem

pendingin karena akan aliran coolant pada sistem pendingin akan selalu mengalir

17

ke radiator akan menyebabkan engine akan bekerja di bawah temperatur kerja

operasi lama.

Gambar 2.13 thermostat kondisi tertutup dan terbuka

Pada gambar 2.13 menunjukkan Thermostat dalam kondisi terbuka (open)

dan tertutup (closed) Jika temperatur meningkat, wax pellet akan memanjang dan

menekan rubber diaphragm. Dengan begitu maka pin akan terdorong tetapi

karena pin tersebut fixed dan tidak dapat bergerak sehingga pellet container akan

bergerak ke bawah. Kondisi ini akan menggerakan valve off pada dudukannya,

membuka valve dan mengijinkan coolant mengalir ke radiator. Ketika temperatur

engine turun, wax pada pellet akan menyusut sehingga spring akan membuat

valve menutup dan aliran coolant ke radiator akan tertutup. Thermostat didesain

untuk membuka pada temperatur tertentu. Contoh, desain thermostat pada 85°C

unit akan mulai membuka antara 84°C (184°F) dan 86°C (187°F) dan akan

membuka penuh pada 100°C (212°F). Desain thermostat dengan lapisan lilin

(wax) dimaksudkan bahwa jika thermostat rusak maka thermostat akan tetap

berada pada posisi terbuka (open). Lapisan lilin akan cenderung tetap dalam

keadaan mengembang dengan demikian menjaga valve tetap terbuka.

2.2.2.5 Radiator Pressure Cap

Pressure cap Gambar 2.14 memiliki relief valve yang menjaga agar tekanan

pada sistem pendingin tidak melebihi tekanan yang diinginkan. Pressure cap

mempertahankan tekanan pada sistem pendingin. Dengan menaikkan tekanan

sebesar 1 psi, titik didih air akan naik sebesar 1.8°C (3,25°F), yang

memungkinkan air tidak mendidih pada suhu 212°F (100°C). Umumnya radiator

cap memiliki relief valve yang sanggup menahan tekanan sistem pendingin

18

bervariasi antara 48 -165 Kpa (7 – 24 psi). Ketika temperatur coolant naik maka

tekanan sistem pendingin juga akan naik karena sistem menggunakan sistem

tertutup.

Gambar 2.14 Radiator Pressure cap

Di dalam radiator cap terdapat pressure spring, pressure valve dan saluran

ke resevoir Gambar 2.15 Pada saat tekanan mencapai nilai pembukaan relief valve

maka air dan udara yang bertekanan akan dibuang atau ditampung bila engine

menggunakan reservoir. Proses ini berlangsung untuk mencegah tekanan yang

berlebihan pada sistem pendingin.

Gambar 2.15 Cara Kerja Radiator Cap

Vacuum valve pada radiator cap berfungsi untuk mencegah terjadinya ke

vakuman pada sistem pendingin, valve membuka ketika tekanan di sistem lebih

rendah 1 Psi dibawah tekanan atmosfer dan membiarkan udara masuk ke dalam

sistem atau coolant yang ditampung pada reservoir kembali masuk ke radiator.

Vehicle menggunakan expansion tank (reservoir) yang dihubungkan dengan

saluran ventilasi pada bagian kanan dari Gambar 2.16 Pada saat engine tidak

dioperasikan dan sistem pendingin masih dingin maka coolant dari expansion tank

akan mengalir ke dalam radiator melalui saluran yang ada pada radiator cap

19

2.2.2.6 Ductile

Patah Ulet (Ductile Fracture). Patah ulet merupakan patah yang diakibatkan

oleh beban statis yang diberikan pada material, jika beban dihilangkan maka

penjalaran retak akan berhenti. Patah ulet ini ditandai dengan penyerapan energi

disertai adanya deformasi plastis yang cukup besar di sekitar patahan, sehingga

permukaan patahan nampak kasar, berserabut (fibrous), dan berwarna kelabu.

Selain itu komposisi material juga mempengaruhi jenis patahan yang dihasilkan,

jadi bukan karena pengaruh beban saja. Biasanya patah ulet terjadi pada material

berstruktur bainit yang merupakan baja dengan kandungan karbon rendah.

Gambar 2.16 Gambar Ductile dan Britile

2.2.2.7 Brittle

Patah Getas (Brittle fracture). Patah getas terjadi dengan ditandai penjalaran

retak yang lebih cepat dibanding patah ulet dengan penyerapan energi yang lebih

sedikit, serta hampir tidak disertai dengan deformasi plastis. Permukaan patahan

pada komponen yang mengalami patah getas terlihat mengkilap, granular dan

relatif rata.

Patah getas dapat mengikuti batas butir ataupun memotong butir. Bila

bidang patahannya mengikuti batas butir, maka disebut patah getas intergranular,

sedangkan bila patahannya memotong butir maka disebut patah getas

transgranular Gambar brittile bisa di lihat pada Gambar 2.16

20

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian

Jenis penelitian dalam tugas akhir ini adalah Experiment yang bertujuan

untuk meningkatkan kualitas material pada komponen Silinder liner.

3.2 Tempat Penelitian

Penelitian ini di lakukan di Workshop Teknik Mesin Politeknik Negeri

Balikpapan :Peralatan yang di gunakan

Penelitian ini membutuhkan peralatan dan bahan sebagai media

pembongkaran dan pengukuran komponen yang mengalami trouble. Diantaranya

sebagai berikut :

1. Tool Box

2. Resign

3. Katalis

4. Lilin mainan

5. Kaca

3.3 Instrumen Penelitian

Untuk Memperoleh data tentang Studi Kasus Cylinder Liner Engine PC 750-

7 SE PT United Tractors Site Adaro, peneliti menggunakan teknik

pengelompokan data secara kualitatif, berdasarkan data lapangan dan data engine

seperti yang ditunjukkan pada tabel 3.1. Teknik- teknik penelitian tersebut

dilakukan dengan kurung waktu yang panjang, yang dimana dalam pengamatan

tersebut penulis terlibat langsung dalam penelitian ini. Penulis mempelajari arti

atau makna dari setiap data dan analisis yang di lakukan. Maka disusun

instrument penelitian melalui beberapa tahap yaitu:

1. Mengindentifikasi dan merumuskan masalah yang terjadi.

2. Mengumpulkan data yang berkaitan dengan rumusan masalah.

3. Menganalis penyebab terjadinya permasalahan dari data-data yang telah

dikumpulkan.

21

Tabel 3.1 Pengumuplan data dan metode pengumpulan data

No. Kegiatan Bulan

Feb Maret April Mei Juni

1

. Pengumpulan data

2

. Persiapan

3

.

Obvervasi dan

dokumentasi

4

. Laporan tugas akhir

22

3.4 Alur Penelitian

Langkah atau alur dalam Studi Kasus Engine PC 750-7 SE ditunjukkan pada

Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Flowchart Penelitian

Meneukan Masalah

mmmammasalah

Observasi Lapangan

Start

Tinjauan Masalah Tinjauan Lapangan

Karakterisasi Failure Part

Data

Analisa

Ditemukan

Penyebab

TIDAK

Kesimpulan

Stop

YA

23

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa Masalah

Awal dari permasalahan ini adalah adanya trouble engine low power pada

unit excavator PC 750-7 SE di PT. United Tractors Tbk site adaro tanjung,

selanjutnya mekanik melakukan pemeriksaan pada unit tersebut dan setelah

dilakukan pemeriksaan ditemukan masalah trouble overheating engine.

Pengecekan trouble lanjutan dimuali dari radiator, radiator di cek kebocorannya

dengan menggunakan radiator cup tester, di dapat hasil bahwa radiator

mengalami kebocoran. Pengecekan selanjutnya ke bagian saluran radiator dan

tidak ada kebocoran. Selanjutnya pengecekan pada bagian oil cooler engine di

temukan bahwa kondisi oil cooler tidak mengalami kerusakan.

Pengecekan selanjutnya pada pada oil pan ditemukan bahwa kondisi oli

bercampur dengan coolant. Hal ini mengindikasikan adanya kebocoran di daerah

water jacket. Pengecekan selanjutnya pada bagian cylinder liner, ditemukan

bahwa cylinder liner nomer tiga terdapat rembesan coolant, hal ini

mengindikasikan bahwa terjadinya kebocoran pada cylinder liner nomer tiga.

Gambar dari cylinder liner yang mengalami kebocoran seperti pada gambar 4.1.

Gambar 4.1 Cylinder liner yang mengalami cracking dilihat dari sisi luar

24

Gambar 4.2 Cylinder liner yang mengalami craking dilihat dari sisi dalam

4.2 Pengamatan Visual

Pengamatan visual terhadap cylinder liner PC 750-7 SE didapat bahwa

komponen ini mengalami cracking pada bagian sisi luar permukaan, bentuk dari

cracking bisa di lihat pada Gambar 4.1. untuk memperjelas keruskan pada silinder

liner, dilakukan proses pemeriksaan secara visual menggunakan metode NDT

(non destructive testing) menggunakan penetran. Hasil pemeriksaan menunjukan

bahwa cracking yang terbentuk hanya satu bagian dan memiliki panjang 15 cm,

bentuk dari cracking setelah perlakuan NDT bisa di lihat pada Gambar 4.3.

25

Gambar 4.3 Setelah Perlakukan NDT

Komponen yang telah dilakukan proses NDT selanjutnya dipotong

menjadi 2 bagian, pemotongan dilakukan dengan tujuan untuk melihat bentuk

craking secara macro, hasil pemotongan komponen bisa dilihat pada gambar 4.4.

Gambar 4.4 Menujukan Potongan Patahan Kasar

Pada Gambar 4.4 bisa di lihat karakteristik dari craking cyilinder liner berupa

patahan cyilinder liner, jenis patahan ini terjadi sangat cepat dengan beban dan

temperatur yang tinggi. Patahan terlihat seperti kristal (mengkilap) karena

patahannya terjadi sepanjang batas butir. Dilihat dari permukaan patahan terasa

26

kasar dan tidak mengalami pengecilan penampang. Patahan tidak mengalami

deformasi plastis karena brittle fracture terjadi pada lapisan-lapisan terpisah

sepanjang lapisan butiran. Retak bergerak dari suatu butiran dan memisahkan

butiran berikutnya sampai menyebabkan patah

Gambar 4.5 Bentuk Patahan Halus

Berdasarkan lampiran failure analysis report unit PC 750-7 SE sebelumnya

terdapat trouble black smokeBdapat disebabkan karena campuran udara bahan-

bakar yang tidak tepat. bahan bakar tidak terbakar sempurna , dan partikel yang

terbakar sebagian tadi akan dibuang ke exhaust sistem. Engine Black Smoke

disebabkan boost pressure tidak tercapai. Hal ini dikarenakan After cooler buntu

dan turbocharger rusak. Setelah dilakukan penggantian turbocharger dan repair

after cooler engine kembali normal dilakukan test performance. Selanjutnya Pada

saat dilakukan visual cek di area engine Kemudian dilakukan drain oil ditemukan

coolant yang keluar dari oil pan, level radiator berkurang. kemudian melakukan

Pengecheckan oil cooler engine oil cooler good condition, Dari hasil pengecekan

menggunakan radiator cap tester, cylinder liner no. 3 leak coolant , Hal ini

mengindikasikan bahwa terjadi crack/leak pada cylinder liner no 3, sehingga

mengakibatkan oil engine mix coolant di tekan pressure 2 kg/cm.

27

4.3 Pengamatan Struktur Micro

Setelah melakukan pemotongan benda uji diberikan holder seperti pada

Gambar 4.6 menggunakan resin untuk selanjutnya di lakukan pemolesan. Setelah

pemolesan selesai benda uji dilakukan pengamatan struktur micro untuk melihat

sisi lintang dari bentuk patahan.

Gambar 4.6 benda uji yang diberi holder

Merupakan fenomena patah pada material yang diawali terjadinya retakan

secara cepat dibandingkan patah ulet tanpa deformasi plastis terlebih dahulu dan

dalam waktu yang singkat. Dan pada umumnya, peristiwa patah getas dinilai lebih

berbahaya dari pada patah ulet, karena terjadi tanpa disadari begitu saja. Biasanya

patah getas terjadi pada material berstruktur martensit, atau material yang

memiliki komposisi karbon yang sangat tinggi sehingga sangat kuat namun rapuh.

Dengan patahan ini memiliki Ciri-cirinya:

Permukaannya terlihat lebih mengrkilat dan memantulkan cahaya.

Terjadi secara tiba-tiba tanpa ada deformasi plastis terlebih dahulu

sehingga tidak tampak gejala-gejala material tersebut akan patah.

Tempo terjadinya patah lebih cepat

28

Patah ulet (Ductile Fracture). merupakan patah yang diakibatkan oleh beban

statis yang diberikan pada material, jika beban dihilangkan maka penjalaran retak

akan berhenti. Patah ulet ini ditandai dengan penyerapan energi disertai adanya

deformasi plastis yang cukup besar di sekitar patahan, sehingga permukaan

patahan nampak kasar, berserabut (fibrous), dan berwarna kelabu. Selain itu

komposisi material juga mempengaruhi jenis patahan yang dihasilkan, jadi bukan

karena pengaruh beban saja. Biasanya patah ulet terjadi pada material berstruktur

bainit yang merupakan baja dengan kandungan karbon rendah.

29

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian tentang Studi Kasus PC 750-7 SE maka penulis

dapat menyimpulkan :

1. Penyebab kerusakan pada unit PC 750-7 SE disebab kan karena coolant

berkurang sehingga engine mengalami overheating. overheating dari

engine menyebabkan kegagalan pada cylinder liner berupa cracking,

2. Berdasarkan pengamatan visual cracking berbentuk patahan yang tidak

memiliki deformasi plastic sehingga patahan ini bersifat patahan brittle.

3. Langkah yang diambil untuk perbaikan ialah mengganti cylinder liner

beserta o-ring cylinder liner dan gasket cylinder head

5.2 Saran

Saran penulis yang dapat disampikan pada studi kasus ini adalah perlunya

dilakukan pengujian sem untuk melihat permukaan patahan.

30

DAFTAR PUSTAKA

[1] Ghosh, D. 2014. Investigation on Failure of a Drilling Rig Mast Structure.

[2] Pelaseyed. 2015. Investigation of the Shaft Failure Connected to Extruder.

[3] Sharma, Pankaj. 2014. Premature Failure of Ductile Iron Pump Impeller

Cooling Tower System.

[4] Parey, Anan. 2015. Failure analysis of air cooled condenser gearbox.

[5] Das, Souvik. 2014. Failure analysis of axle shaft of a fork lift.

31

LAMPIRAN

32