Upload
ardy-desaint
View
70
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
y
Citation preview
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Industri manufaktur di Indonesia kini semakin maju dan berkembang
seiring dengan pesatnya perkembangan dunia teknologi. PT. Bangun Sarana
Baja adalah salah satu perusahan kontraktor di Indonesia yang memproduksi
berbagai macam kebutuhan pada industri. Perusahaan ini mengutamakan
keunggulan kualitas dan kelayakan hasil produksi dalam desain fabrikasi dan
konstruksi.
Suatu perusahaan yang bergerak di bidang industri manufaktur tentunya
mempunyai beberapa proses dalam memproduksi suatu produk, salah satunya
adalah proses finishing. Di dalam proses finishing terdapat proses cleaning
material, dimana material dibersihkan dari kotoran-kotoran maupun karat yang
menempel pada permukaan material. Salah satu metode yang digunakan pada
proses cleaning adalah sand blasting
Sandblasting adalah suatu proses pengerjaan logam dimana permukaan
logam dibuat menjadi kasar. Proses sandblasting banyak digunakan pada
industri – industri manufaktur karena prosesnya yang mudah dan sesuai dengan
pengerjaan benda kerja dengan ukuran yang besar seperti plat baja, profil, dan
permukaan plat kapal. Proses sandblasting bertujuan untuk membuat kasar
permukaan benda kerja, sehingga apabila dilakuan pelapisan atau pengecatan
dapat bertahan lama dan dapat menghambat korosi.
Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Ardilla Rosida (2015) dari
penelitian yang berjudul analisis kekasaran pada proses sand blasting dengan
variasi jarak, sudut , dan tekanan pada plat A 36 menggunakan metode Box
Behnken menyatakan bahwa parameter jarak, tekanan dan sudut memiliki
pengaruh yang signifikan terhadap kekasaran permukaan sand blasting.
Penelitian yang lain juga dilakukan oleh Danny Pratama (2012) analisis
kekasaran pelat A 283 GR.C akibat variasi jarak penembakan, lama
penembakan, dan debit pasir pada proses sand blasting. Menghasilkan
kesimpulan bahwa semakin besar nilai debit pasir dan lama penembakan maka
semakin besar nilai kekesarannya dan semakin besar nilai jarak penembakan
maka semakin kecil nilai kekasarannya. Hal – hal yang menentukan hasil
kekasaran permukaan pada proses sand blasting antara lain adalah faktor
manusia, tekanan udara, lama penembakan penembakan, sudut penembakan,
material blasting, debit pasir, dan jarak penembakan.
Parameter yang diamati dalam penelitian ini nantinya akan dianalisis
menggunakan metode Taguchi. Dimana kegunaan dari metode Taguchi ini
sebagai alat statistik untuk menganalisis data percobaan yang telah dilakukan
agar dapat menghasilkan parameter yang tepat untuk menentukan parameter
yang sesuai dengan data yang diinginkan. Sehingga penelitian ini akan
membahas tentang analisis parameter jarak, lama penembakan dan tekanan
terhadap kekasaran permukaan pada proses sand blasting dengan metode
Taguchi agar memenuhi spesifikasi yang diinginkan.
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini adalah :
1. Bagaimana pengaruh variasi jarak, tekanan, dan lama penembakan,
sehingga mampu menghasilkan kekasaran permukaan hasil sand blasting
yang optimum?
2. Bagaimana setting parameter jarak, tekanan, dan lama penembakan yang
sesuai agar memperoleh kekasaran permukaan hasil sand blasting yang
sesuai spesifikasi?
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan diadakannya penelitian ini adalah :
1. Untuk Bagaimana pengaruh variasi jarak, tekanan, dan lama penembakan,
sehingga mampu menghasilkan kekasaran permukaan hasil sand blasting
yang optimum.
2. Mengetahui setting parameter jarak, tekanan, dan lama penembakan yang
sesuai agar memperoleh kekasaran permukaan hasil sand blasting yang
sesuai spesifikasi.
1.4. Batasan Masalah
Batasan masalah ini diberikan agar penelitian yang dilakukan dapat
berjalan dengan terarah dan fokus sehingga tidak menimbulkan pertanyaan dari
penelitian ini, yaitu :
1. Pelaksanaan eksperimen dan pengujian dilakukan di Workshop PT.
Bangun Sarana Baja.
2. Analisis pada Tugas Akhir ini hanya dikhususkan pada kekasaran
permukaan.
3. Pengujian dilakukan dengan menggunakan alat Replica Tape.
4. Menggunakan plat ASTM A36
5. Menggunakan sudut 90°
6. Hasil kekasaran permukaan yang akan dicapai mengacu pada Standard
SSPC (The Society For Protective Coatings).
7. Metode yang digunakan adalah metode Taguchi.
8. Analisa yang dilakukan menggunakan software Minitab 16.
1.5. Manfaat
Manfaat yang didapatkan dari penelitian tentang teknologi sand blasting
adalah:
1. Memberi kemudahan menentukan besarnya parameter yang tepat agar
dapat mengoptimalkan proses sand blasting dan menekan biaya produksi.
2. Memberikan informasi tentang pengaruh dan hubungan variabel sand
blasting terhadap tingkat kekasaran permukaan pelat.
3. Memberikan informasi bagi perusahaan PT. Bangun Sarana Baja untuk
setting parameter sand blasting.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Penelitian Sebelumnya
Dany Pratama Ariastanta (2012) dengan judul penelitian “Analisis
Kekasaran Pelat A 283 GR.C Akibar Variasi Jarak Penembakan, Lama
Penembakan, dan Debit Pasir Pada Proses Sand Blasting”. Dengan hasil
semakin besar nilai jarak penembakan maka semakin kecil nilai kekasarannya,
semakin besar nilai lama penembakan maka semakin besar nilai kekasarannya,
dan semakin besar debit pasir maka semakin besar nilai kekasarannya. Variabel
prediktor yang paling besar memberikan kontribusi terhadap kekasaran ialah
variabel debit pasir. Penelitian ini mengacu pada standar PT. Koperasi Wahana
Sejahera untuk mendapatkan jarak 45 cm, lama penembakan 2 detik, dan debit
pasir 1,556 liter/min. Berdasarkan standar perusahaan diprediksi akan
menghasilkan nilai respon 5,0926 μm dengan nilai desirability 0,72360.
Berdasarkan pada percobaan dengan kombinasi jarak penembakan sebesar 46,5
cm; lama penembakan 1,4051 detik dan debit pasir sebesar 1,010 liter/min
menghasilkan nilai respon kekasaran optimal 4,5 μm dengan nilai desirability
0,9998. Variabel bebas pada penelitian ini adalah jarak penembakan (30 cm, 45
cm, 60 cm), lama penembakan (1 detik, 2 detik, 3 detik), dan debit pasir (0,777
liter/min; 1,556 liter/min; 2,333 liter/min). Sedangkan variabel terkontrol pada
penelitian ini adalah lama penembakan penembakan 90°. Peneliti menggunakan
metode Response Surface sebagai metode desain eksperimen. Peneliti
menyarankan untuk mempelajari variabel-variabel prediktor lain seperti lama
penembakan penembakan, tekanan udara, dan butiran pasir yang berpengaruh
terhadap proses sand blasting.
Ardila Rosida (2015) dengan judul penelitian “Analisis Kekasaran
Permukaan Pada Proses Proses Sand blasting Dengan Variasi Jarak, Tekanan,
Dan Sudut Pada Pelat A 36 Menggunakan Metode Box Behnken”. Penelitian
ini ditujukan untuk mengetahui pengaruh jarak, tekanan dan sudut terhadap
kekasaran permukaan. Peneliti memvariasikan tekanan 6 bar, 7 bar, dan 8 bar,
jarak 30 cm, 45 cm, dan 60 cm, sudut 45°; 67,5° dan 90°. Menghasilkan
optimasi nilai minimum yang dapat dicapai oleh kekasaran sand blasting adalah
63,34 μm; diperoleh pada pengaturan parameter jarak 38,6 cm; tekanan 6 bar
dan sudut 45° dengan nilai kekasaran 63,34 μm.
2.2. Pengertian Umum Sand Blasting
Proses sand blasting adalah proses penyemprotan abrasive material
biasanya berupa pasir silika atau steel grit dengan tekanan tinggi pada suatu
permukaan. Proses ini umumnya digunakan untuk membersihkan permukaan
baja yang akan dicoating. Aplikasi coating yang sebelumnya dibersihkan
dengan sand blasting akan memiliki umur yang lebih tinggi dan meningkatkan
umur pakai struktur secara signifikan.
Pembersihan dengan abrasive, pada prinsipnya menggunakan peristiwa
impact, partikel pasir yang berkecepatan tinggi menabrak permukaan baja.
Akibatnya, kontaminan yang ada dipermukaan seperti karat, kotoran, debu, dan
bekas coating bisa dibersihkan dari permukaan. Tetapi grase atau oil tidak
dapat dibersihkan dengan metode ini sehingga sebelum masuk ke dalam proses
blasting kontaminan tersebut harus dibersihkan terlebih dahulu dengan
menggunakan solvent cleaning. Disamping membersihkan permukaan, proses
abrasive blasting juga bertujuan untuk membuat kekasaran permukaan atau
menciptakan profil. Sehingga daya rekat antara material coating dan benda
kerja maksimal. (ASCOATINDO, 2007).
Abrasive blasting dibagi menjadi dua yaitu : Dry Abrasive Blasting dan
Wet Abrasive Blasting. Pada penelitian ini digunakan abrasive blasting jenis
Dry Abrasive Blasting seperti pada gambar 2.1. Metode ini menggunakan
media abrasive kering dan paling umum digunakan untuk proses material
preparation. Pembersihan dengan abrasive ini digunakan untuk menghapus
overcoating atau sepenuhnya untuk menghapus korosi. Tingkat kebersihan
yang dicapai pada akhirnya ditentukan oleh jarak nozzle terhadap benda yang
diblasting, bentuk profil permukaan, dan kekasaran permukaan ditentukan
dengan jenis dan ukuran pasir yang akan digunakan. Oleh karena itu pemilihan
jenis dan ukuran butiran pasir sangatlah penting. Jika memilih ukuran butiran
pasir yang terlalu kecil maka akan menghasilkan profil permukaan yang terlalu
dangkal, dan memilih ukuran butiran pasir yang besar akan membuat profil
permukaan terlalu dalam (Protective Coating Inspektor-Training, 2003).
Gambar 2.1 Dry Abrasive Blasting
(Sumber : PT. Bangun Sarana Baja)
Prinsip kerja dari proses penyemprotan ini adalah pembangkitan udara
bertekanan oleh suatu kompresor yang kemudian dilewatkan melalui dua pipa.
Pipa pertama menuju tabung pasir sedangkan pipa kedua dilewatkan langsung
menuju nozzle. Akhirnya dari ujung nozzle dihasilkan udara bertekanan dan
pasir yang akan mengkikis kotoran yang melekat pada benda kerja (Sulistyo,
2011).
Gambar 2.2 Skematik Proses Sand Blasting
(Sumber : Sand Blasting Air Connection and Setup)
2.3. Komponen – Komponen Sand Blasting
Adapun alat dan bahan dalam proses sand blasting adalah :
(ASCOATINDO, 2007).
No Alat Sand Blasting Gambar
1 Kompresor
2 1. Tangki Sand Blasting (Sand
Pot)
3 Hose
4 Nozzle Blasting
5 Protective Cloth
6 Material Abrasive
Gambar 2.3 Komponen-Komponen Proses Sand Blasting
(Sumber : PT. Bangun Sarana Baja)
2.4. Kekasaran Permukaan
Karakteristik suatu permukaan memegang peranan penting dalam
perancangan komponen mesin/ peralatan. Banyak hal yang di mana
karakteristik permukaan perlu dinyatakan dengan jelas misalnya dalam
kaitannya dengan gesekan, keausan, pelumasan, tahanan kelelahan, perekatan
dua atau lebih komponen-komponen mesin, dan sebagainya.
Setiap proses pengerjaan mempunyai ciri tertentu/ khas atas permukaan
benda kerja yang dihasilkannya. Oleh karena itu, dalam memilih proses
pengerjaan aspek permukaan ini perlu dipertimbangkan. Pada dasarnya
konfigurasi suatu permukaan sangatlah kompleks. Karena terjadinya berbagai
penyimpangan selama proses pembuatan maka permukaan geometrik ideal
(ideal geometric surface), yaitu permukaan yang dianggap mempunyai bentuk
yang sempurna tidaklah dapat dibuat.
Untuk memproduksi profil suatu permukaan, maka sensor/ peraba (stylus)
alat ukur harus digerakkan mengikuti lintasan yang berupa garis lurus dengan
jarak yang telah ditentukan terlebih dahulu. Panjang lintasan ini disebut dengan
panjang pengukuran (traversing length, ℓg). Sesaat setelah jarum jam bergerak
dan sesaat sebelum jarum berhenti secara elektronik alat ukur melakukan
perhitungan berdasarkan data yang dideteksi oleh jarum peraba. Bagian panjang
pengukuran dimana dilakukan analisis profil permukaan disebut dengan
panjang sampel (sampling length, ℓ). Reproduksi profil sesuanguhnya adalah
seperti yang ditunjukkan Gambar 2.4 (Rochim, 2001).
Gambar 2.4 Posisi Profil Kekasaran Panjang Satu Sampel
(Sumber : Rochim, 2001)
Pada gambar 2.4 terdapat beberapa istilah yang berhubungan yaitu :
Rt : Kekasaran total (peak to valley height / total height ) adalah
pengukuran yang diambil dari jarak antara profil referensi dengan
profil alas.
Rp : Kekasaran perataan (depth of surface smoothness / peak to mean line)
adalah pengukuran dari jarak rata-rata antara profil referensi ke profil
terukur.
Ra : Kekasaran aritmatik (mean roughness index / center line average)
adalah harga rata-rata aritmatik yang nilai pengukuran absolutenya
berdasarkan jarak antara profil terukur dengan profil tengah.
Rq : Kekasaran rata-rata kuadratik (root mean square height) adalah hasil
dari pengukuran akar bagi jarak kuadrat rata-rata antara profil terukur
dengan profil tengah.
Rz : Kekasaran total rata-rata adalah hasil pengukuran dari jarak rata-rata
profil alas ke profil terukur di lima puncak tertinggi dikurangi jarak
rata-rata profil terukur di lima puncak tertinggi dikurangi jarak rata-
rata profil alas ke profil terukur di lima lembah terendah.
2.4.1. Kekasaran Permukaan Sand Blasting
Dari proses pembersihan permukaan yang dilakukan dengan metode
sand blasting, selain untuk membersihkan permukaan material, juga untuk
mendapatkan kekasaran permukaan sesuai dengan tingkatan yang diinginkan.
Kekasaran permukaan suatu material dipengaruhi oleh :
a. Ukuran partikel abrasive
b. Kekasaran bahan abrasive
c. Karakteristik ketahanan abrasive
d. Jenis dan bentuk abrasive
Ukuran partikel abrasive yang besar akan masuk lebih dalam, tetapi
akan membersihkan permukaan lebih sedikit. Dan apabila dipakai ukuran
abrasive yang halus saja, tidak akan mendapatkan tingkat kekasaran yang
dikehendaki. Pemilihan ukuran abrasive ditentukan oleh kondisi atau keadaan
dari profil permukaan material. Untuk mendapatkan hasil yang baik, ukuran
abrasive yang digunakan adalah 0,2 mm sampai 1,8 mm.
Kekasaran bahan abrasive, kekasaran yang dihasilkan dan lama
penembakan adalah saling berhubungan. Abrasive yang keras akan masuk lebih
dalam dan lebih cepat daripada yang menggunakan bahan lunak. Bahan
abrasive harusnya lebih keras daripada bahan yang akan diblasting. Menurut
bahannya abrasive particle (partikel-partikel abrasive) dapat dikelompokkan
yaitu :
a. Metallic, misal : copper slag, cast steel, steel shot, steel grit
b. Syntetic, misal : aluminium oxide
c. Silicons (sand), misal : quartz, silica
Bentuk partikel abrasive akan mempengaruhi kekasaran permukaan.
Jenis shot berbentuk bulat atau lonjong, dan akan menghasilkan kekasaran yang
tumpul. Jenis ini efisien hanya untuk menghilangkan kerak besi dan karat yang
tebal. Jenis grit berbentuk tajam dan akan menghasilkan kekasaran permukaan
yang tajam. Bentuk permukaan seperti ini yang sering dibutuhkan jenis cat.
Pasir dan slag memberikan kekasaran permukaan antara hasil grit dan shot
(Dewandas, 2007) dalam (Jamil, 2012).
SSPC (The Society For Protective Coatings) telah menetapkan
kekasaran permukaan yang akan dicapai beserta jenis dan ukuran abrasive yang
digunakan seperti pada Tabel 2.2. Pada penelitian ini, digunakanlah pasir Steel
Grit G-40 maka kekasaran yang dituju adalah 50 μm -100 μm.
Tabel 2.1 Typical Profiles of Various AbrasiveAbrasive Type Size Distribution Profile Range Micrometers
Copper slag 12/40 50-100
Copper slag 30/60 25-75
Coal slag 30/60 25-75
Garnet 18/50 25-75
Staurolite Coarse 40/140 13-50
Steel grit G-40 50-100
Steel shot S-280 50-100
(Sumber : The Society For Protective Coatings)
Untuk memeriksa kekasaran pemukaan yang tepat diperlukan
ketrampilan dari tenaga ahli, disamping peralatan yang memadai. Menurut
ASTM D4417 untuk mengukur kekasaran permukaan dapat dipakai alat
pembanding kekasaran permukaan seperti Surface Profile Comparator, Surface
Profile Depth Gage, dan Replica Tape.
Ketentuan persiapan permukaan material dapat mengacu pada standar
yang sudah ada, misalnya NACE International, SSPC, ISO, British Standards
Institute (BSI), ASTM, dan Swedish Standard SS 05.59.00-1988. Standar acuan
karat yang digunakan yaitu : Standard International ISO 8501-1 “Visual
Assesment of Surface Cleanliness”. Ada empat tingkat karat yang diberikan
oleh standard ini, antara lain :
1. Rust Grade A : Permukaan besi tertutupi mill scale dan sedikit karat.
2. Rust Grade B : Permukaan besi sudah mulai berkarat dan beberapa
bagian mill scale sudah mulai mengelupas.
3. Rust Grade C : mill scale sudah berkarat dan terdapat beberapa bagian
sedikit titik-titik karat pada permukaan dasar dari besi.
4. Rust Grade D : mill scale sudah berkarat dan terdapat karat diatas
permukaan dasar besi yang dapat dilihat dengan penglihatan normal.
ISO 8501-1 hanya digunakan pada besi baru yang belum pernah
dilakukan perlakuan coating/ painting. Namun, pada besi yang sudah pernah
dilakukan coating sebelumnya dan lapisan coating tersebut sudah rusak,
biasanya akan termasuk dan Rust Grade C atau D. Untuk tingkat kebersihan
permukaan dengan menggunakan ISO 8501-1 dibedakan menjadi :
1. Brush Off Cleaning/ Sa 1 (SSPC SP-7)
Sa 1 ini merupakan tingkat kebersihan permukaan material paling jelek,
yang mana karat-karat pada material masih tetap ada. Untuk proses aplikasi
(painting), standar Sa 1 tidak diperbolehkan melakukan aplikasi.
2. Commercial Cleaning/ Sa 2 (SSPC SP-6)
Sa 2 ini merupakan tingkat kebersihan permukaan material yang sedikit
lebih baik dari Sa 1, tetapi tingkat ini masih tidak diperbolehkan proses
aplikasi, karena masih ada sedikit sisa-sisa karat.
3. Near White Metal Cleaning/ Sa 2,5 (SSPC SP-10)
Sa 2,5 ini merupakan tingkat kebersihan permukaan material yang sudah
diperbolehkan untuk proses aplikasi. Hasil kebersihan Sa 2,5 ini berwarna
mendekati putih.
4. White Metal Cleaning/ Sa 3 (SSPC SP-5)
Sa 3 ini merupakan tingkat kebersihan yang paling baik. Untuk
mendapatkan Sa 3 ini biasanya harganya sangat mahal, karena terlalu sulit
untuk mencapainya.
Untuk daerah atau bagian yang sulit dijangkau pada proses sand
blasting, dapat digunakan peralatan lain yang sesuai. Disamping itu lama
penembakan jatuh butiran dan jarak antara nozzle dengan permukaan material
dapat mempengaruhi hasil permukaan material. Lama penembakan nozzle
terhadap garis tegak permukaan material, sekitar 45°-90°. Untuk lama
penembakan nozzle dibawah 90° dilakukan untuk mendapatkan area kerja yang
lebih luas, hal ini dilakukan seperti pada proses penyekrapan, dan untuk nozzle
yang mendekati tegak lurus dilakukan untuk mendapatkan kekasaran
permukaan dari material (Dewandas, 2007) dalam (Jamil, 2012).
2.5. Pemilihan Material
Baja A 36 merupakan jenis baja karbon rendah yang umum digunakan
sebagai bahan kontruksi. Keunggulan material ini adalah murah dan mudah di
dapatkan di pasaran, baik dalam proses pengelasan, riveted dan bolted. Material
jenis ini biasanya digunakan untuk pembuatan jembatan, bangunan, dan general
structural. Spesifikasi material A 36 adalah :
Tabel 2.2 Tensile Requipments A 36Tensile Requipments
Tensile strength 400-550 Mpa
Yield point 250 Mpa
Young modulus 190-210 Gpa
Density 7860 kg/m3
Poisson’s ratio 0,26
(Sumber : Katalog ASTM A 36, 1998)
Tabel 2.3 Chemical Requipments A 36Chemical Requipments
Carbon, max (C) 0,26 %
Manganese (M) 0,85-1,35 %
Phosphorus, max (P) 0,04 %
Sulfur, max (S) 0,05 %
Silicon, max (Si) 0,40 %
Copper, min (Cu) 0,20 %
(Sumber : Katalog ASTM A 36, 1998)
2.6. Metode Taguchi
Metode Taguchi merupakan metodologi yang bertujuan untuk memperbaiki
kualitas produk dan proses dalam lama penembakan yang bersamaan untuk
menekan biaya dan sumber daya seminimal mungkin. Metode Taguchi
menggunakan matriks ortogonal. Matriks ini berfungsi sebagai penentu jumlah
eksperimen minimal yang dapat memberikan informasi sebanyak mungkin semua
faktor yang mempengaruh parameter. Hal yang sangat utama dalam metode
matriks ortogonal terletak pada pemilihan kombinasi level variabel-variabel input
masing-masing eksperimen. Kelebihan dari metode taguchi yaitu lebih efisien
dalam penelitian karena dapat melibatkan banyak faktor dan jumlah. Pada metode
ini dapat menghasilkan produk yang konsisten terhadap faktor yang tidak dapat
dikontrol serta dapat menghasilkan kesimpulan mengenai respon faktor-faktor dan
level dari faktor-faktor kontrol yang menghasilkan respon optimum.
Kelemahan dari metode ini adalah rancangan metode ini sangat komplek,
dimana terdapat rancangan yang melibatkan pengaruh interaksi dan ada pula
rancangan yang mengorbankan pengaruh utama dan pengaruh interaksi yan cukup
signifikan. Untuk mengatasinya kita juga harus memperhatikan secara hati-hati
pemilihan rancangan yang aka kita pilih sesuai dengan tujuan penelitian. Terdapat
beberapa tahapan metode Taguchi tiga tahapan utama yaitu tahapan perencanaan,
tahapan percobaan, dan tahap analisis (Soejanto, 2009)
2.4.1 Tahap Perencanaan
Tahap perencanaan ini dimana ketika faktor dan levelnya dipilih. Tahap
ini merupakan tahap yang paling penting. Tahap ini juga meliputi perumusan
masalah, tujuan penelitian, pemisahan faktor bebas dan tak bebas, penentuan
nilai dan jumlah faktor dan pemilihan faktor ortogonal.
1. Perumusan masalah
Perumusan masalah harus bisa lebih fokus, spesifik, dan jelas batasannya
dan secara teknis harus dapat dimasukkan dalam eksperimen yang akan
dilakukan. Jumlah respon yang diharapkan juga harus dinyatakan dengan jelas.
2. Tujuan Eksperimen.
Tujuan berguna untuk mencari sebab yang menjadi akibat pada perumusalan
masalah yang diangkat. Pencarian ini dilakukan secara sistematis.
3. Penentuan Variabel Tak Bebas
Variabel tak bebas adalah variabel yang perubahannya tergantung pada
variabel-variabel lain. Dalam merencanakn suatu percobaan harus dipilih dan
ditentukan dengan jelas variabel tak bebas yang akan diselediki.
4. Penentuan Variabel Bebas
Variabel bebas (faktor) adalah variabel yang perubahannya tidak tergantung
pada variabel lain. Pada tahap ini akan dipilih faktor-faktor yang akan diselediki
pengaruhnya terhadap variabel tak bebas yang bersangkutan. Dalam seluruh
percobaan tidak seluruh faktor yang diperkirakan mempengaruhi variabel yang
diselediki, sebab hal ini akan membuat pelaksanaan percobaan dan analisisnya
menjadi kompleks. Hanya faktor-faktor yang dianggap penting saja yang
diselediki.
5. Identifikasi Faktor Terkontrol Dan Tidak Terkontrol
Faktor-faktor tersebut perlu diidentifikasikan dengan jelas karena pengaruh
antara kedua jenis faktor tersebut berbeda. Faktor terkontrol (control factors)
adalah faktor yang nilainya dapat diatur atau dikendalikan, atau faktor yang
nilainya ingin kita atur atau kendalikan. Sedangkan faktor gangguan (noise factors)
adalah faktor yang nilainya tidak bisa kita atur atau dikendalikan, atau faktor yang
tidak ingin kita atur atau kendalikan.
6. Penentuan Jumlah Level Dan Nilai Faktor
Pemilihan jumlah level penting artinya untuk ketelitian hasil percobaan dan
ongkos pelaksanaan percobaan. Strategi langkah pertama yaitu menghitung rata-
rata hasil penelitian yang telah dilakukan pada setiap level. Makin banyak level
yang diteliti maka hasil percobaan akan lebih teliti karena data yang diperoleh akan
lebih banyak, tetapi banyaknya level juga akan meningkatkan ongkos percobaan
(Reace,1993)
7. Menentukan derajad kebebasan
Derajad kebebasan merupakan konsep besarnya eksperimen yang harus
dilakukan untuk menyelidiki faktor yang diamati. Perhitungan derajad kebebasan
yang diusulkan nantinya akan mempengaruhi pemilihan dalam tabel matriks
orthogonal. Bentuk persamaan matrik orthogonal, VOA, dalam menentukan jumlah
eksperimen yang akan diamati adalah sebagai berikut :
VOA = (banyaknya eksperimen -1 )……………………………..………(2.1)
Derajad kebebasan faktor-faktor dan level-level , (Vfl) untuk menghitung
jumlah level yang harus diuji atau diadakan pengamatan pada sebuah faktor, bentuk persamaannya adalah sebagai berikut :
Vfl = (banyaknya level – 1) …………………………..…………………….(2.2)
Persamaan derajad kebebasan untuk mengetauhi derajad kebebasan dari sebuah
matriks atau total derajad kebebasan adalah :
Total Vfl = (banyaknya faktor).( Vfl)……………….……………….……(2.3)
Derajad kebebasan merupakan suatu konsep yang sangat tepat dalam
menentukan banyaknya faktor dan levelnya dan sangat membantu dalam
menentukan dan mendesain matriks orthogonal.
8. Pemilihan Matriks orthogonal
Matriks orthogonal merupakan matriks yang terdiri dari kolom dan baris,
dimana kolom merupakan faktor yang diubah dalam eksperiman dan baris
merupakan kombinasi level dari faktor dalam eksperimen. Matriks orthogonal
adalah matriks seimbang dari faktor dan level sedemikian hingga pengaruh suatu
faktor atau level tidak baur dengan pengaruh faktor atau level yang lain. Matrik
13
ortogonal sangat efisien dalam memperoleh jumlah data yang relatif kecil dan
mampu menterjemahkan kesimpulan yang berarti dan jelas. Pemilihan matriks
ortogonal yang sesuai tergantung dari nilai faktor dan interaksi yang diharapkan
dan nilai level dari tiap-tiap faktor. Penentuan ini akan mempengaruhi total jumlah
derajad kebebasan yang berguna untuk menentukan jenis matriks ortogonal yang
dipilih. Bentuk umum dari matriks ortogonal adalah
Di mana :La (bc) ….......................……………………..… …(2.4)
L = rancangan bujur sangkar latin
a = banyak baris / eksperimen
b = banyak level
c = banyak kolom/faktor
Tabel 2.1 Matriks ortogonal La (bc)
Matriks Ortogonal Standar L9 (34)
Eksperimen 1 2 3 41 1 1 1 12 1 2 2 23 1 3 3 34 2 1 2 25 2 2 3 16 2 3 1 27 3 1 3 28 3 2 1 39 3 3 2 1
(Sumber : Soejanto, 2009)
9. Grafik Linier
Grafik linier merupakan serangkaian titik dan garis yang bersesuaian dengan
kolom-kolom matriks orthogonal yang sesuai. Jika dua titik dihubungkan dengan
garis, maka berarti terdapat interaksi dua kolom yang dinyatakan oleh titik yang
termuat dalam kolom yang dinyatakan dengan garis.
14
Setiap titik dan garis mempunyai nomor kolom dalam matriks hanya sekali dan
hanya sekali dinnyatakan oleh grafik liniernya.
Grafik linear L9 (34) hanya terdapat satu bentuk linear dan skema pemetaan dan hanya ada satu interaksi yang akan digabungkan. Satu perbedaan di antara
dua grafik tersebut adalah bahwa interaksi L9 (34) menggunakan dua kolom dan bukannya satu kolom dikerenakan derajad kebebasan yang diperlukan.
Gambar 2.4 Grafik Linear L9 (34 )(Sumber : Soejanto, 2009)
2.4.2 Tahap Pelaksanaan Eksperimen
Persiapan percobaan meliputi penentuan jumlah replikasi percobaan dan
randomisasi pelaksanaan percobaan..
1. Jumlah Replikasi
Replikasi adalah pengulangan kembali perlakuan yang sama dalam
suatu percobaan dengan kondisi yang sama untuk memperoleh ketelitian yang lebih
tinggi. Replikasi bertujuan untuk mengatasi faktor noise yang mempengaruhi
proses. Selain itu, replikasi juga bertujuan untuk menambah ketelitian data
percobaan, mendapatkan harga estimasi kesalahan percobaan sehingga
memungkinkan diadakan test signifikasi hasil eksperimen.
2. Randomisasi Secara umum randomisasi dimaksudkan untuk meratakan pengaruh dari
faktor-faktor yang tidak dapat dikendalikan pada semua unit percobaan,
memberikan kesempatan yang sama pada semua unit percobaan untuk menerima
suatu perlakuan sehingga diharapkan ada kehomogenan pengaruh pada setiap
perlakuan yang sama, mendapatkan hasil pengamatan yang bebas (independen) satu
sama lain.
15
2.4.3 Tahap Analisis
Pada analisis dilakukan pengumpulan data dan pengolahan data yaitu
meliputi pengumpulan data, pengaturan data, perhitungan serta penyajian data
dalam suatu lay out tertentu yang sesuai dengan desain yang dipilih untuk suatu
percobaan yang dipilih. Selain itu dilakukan perhitungan dan penyajian data
dengan statistik analisis variansi, tes hipotesa dan penerapan rumus-rumus empiris
pada data hasil percobaan.
2.12. Software Minitab
Minitab merupakan salah satu program aplikasi statistika yang banyak
digunakan untuk mempermudah pengolahan data statistik. Keunggulan software
ini adalah dapat digunakan untuk pengolahan data statistik untuk tujuan sosial
maupun teknik. Dibandingkan dengan program statistik lainnya, Minitab telah
diakui sebagai program statistik yang sangat kuat dengan tingkat akurasi taksiran
statistik yang tinggi.
Minitab menyediakan beberapa pengolahan data untuk analisis regresi,
membuat ANOVA, membuat alat pengendali kualitas, membuat desain
eksperimen (factorial, response surface dan taguchi), membuat peramalan dengan
analisis time series, analisis realibilitas dan analisis multivariate, serta
menganalisis data kualitatif dengan menggunakan cross tabulation. Hasil analisis
di program Minitab dapat ditampilkan dalam histogram, plot, dan angka dengan
hanya memberikan satu atau dua perintah, bahkan dapat digabungkan dengan
program pengolah data lain seperti Ms.Office (Iriawan dan Astuti, 2007).
2.13. Eksperimen Konfirmasi
Percobaan konfirmasi adalah percobaan yang dilakukan untuk memeriksa
kesimpulan yang didapat. Tujuan percobaan konfirmasi adalah untuk memverifikasi
1. Dugaan yang dibuat pada saat model performansi penentuan faktor dan
interaksinya.
2. Setting parameter (faktor) yang optimum hasil analisis hasil percobaan pada
performansi yang diharapkan.
Langkah-langkah eksperimen konfirmasi :
1. Merancang kondisi minimum ntuk faktor dan level signivikan.
2. Membandingkan rata-rata dan variasi hasil percobaan konfirmasi dengan rata-
rata dan variansi yang diharapkan.
Eksperimen konfirmasi dinyatakan berhasil apabila :
1. Terjadi perbaikan dari hasil proses yang ada (setelah eksperimen taguchi
dilakukan).
2. Hasil dari eksperimen konfirmasi dekat dengan nilai yang diprediksikan
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian
3.1 Diagram Alir Penelitian
1
Proses Sand Blasting
Penentuan Parameter
Pengolahan Data
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Mulai
Pengukuran Kekasaran Sand Blasting
Rancangan Eksperimen
Analisa
Persiapan Bahan
Persiapan Alat
3.2. Penentuan Parameter
Variabel-variabel penelitian yang diteliti adalah variabel yang berpengaruh
terhadap kekasaran permukaan. Pemilihan variabel ini ditentukan berdasarkan
pengalaman kerja di PT. Bangun Sarana Baja.
3.2.1. Variabel Respon
Variabel respon adalah variabel yang besarnya tidak dapat ditentukan,
tetapi nilainya dipengaruhi parameter bebas yang diberikan. Pada penelitian ini
variabel responnya adalah kekasaran permukaan. Penelitian ini ditujukan agar
mendapatkan kekasaran pada nominal tertentu.
3.2.2. Variabel Bebas
Variabel bebas adalah variabel yang besarnya dapat ditetapkan
berdasarkan tujuan dari penelitian. Variabel bebas ini di pilih berdasarkan hal-hal
yang menentukan hasil sand blasting, antara lain adalah tipe dan ukuran abrasive
yang digunakan, jarak dari nozzle ke permukaan benda kerja, kondisi permukaan
benda kerja (tingkat karat), lama penembakan nozzle dan aliran abrasive dari
hopper ke selang nozzle (Protective Coating Inspektor-Training, 2003). Variabel
bebas yang digunakan pada penelitian ini adalah :
1. Jarak
Penelitian Kurniawan (2013) menggunakan variasi jarak 30 cm; 45 cm dan
60 cm dan didapatkan kekasaran optimum 4,5 μm yang dihasilkan pada jarak
46,5 cm. Berdasarkan wawancara, jika jarak terlalu dekat maka kekasaran
permukaan yang dihasilkan terlalu dalam. Jika jarak terlalu jauh, maka lama
penembakan untuk melakukan proses sand blasting terlalu lama dan
membutuhkan pasir lebih banyak. Maka, pada penelitian ini digunakan jarak 30
cm; 40 cm dan 50 cm.
2. Tekanan
ASCOATINDO (2007) Tekanan pada nozzle blasting yang umum digunakan
adalah 90 psi-100 psi. Penelitian Ardila (2015) menggunakan variasi tekanan 6
bar, 7 bar, dan 8 bar. Dengan hasil semakin besar tekanan udara maka semakin
besar pula tingkat kekasarannya. Maka, pada penelitian ini menggunakan tekanan
6 bar; dan 7 bar.
2
3. Lama penembakan
Ariastanta (2012) meneliti tentang kombinasi variabel jarak penembakan
sebesar 46,5 cm, lama penembakan sebesar 1,4051 detik, dan debit pasir sebesar
1,010 liter/menit dan menghasilkan nilai respon kekasaran yang optimal sebesar
4,5nm. Dari penelitian tersebut dijelaskan bahwa semakin besar nilai lama
penembakan maka semakin besar nilai kekasarannya. Rosida (2007) dalam
wawancara dengan narasumber mengatakan bahwa untuk mendapatkan kekasaran
pada satu spot blast membutuhkan lama penembakan 5 detik. Maka, pada
penelitian ini menggunakan lama penembakan 3,4, dan 5 detik
Tabel 3.1 Parameter dan Level EksperimenPARAMETE
R LEVEL1 2 3
Jarak (cm)30 40
50
Tekanan (bar) 6 7Lama
penembakan (detik) 3 4 5
(Sumber : Berdasarkan hasil wawancara PT. Bangun Sarana Baja)
3.2.3. Variabel Terkontrol
Variabel terkontrol adalah variabel yang dikendalikan (konstan) sehingga
pengaruh variabel bebas terhadap variabel terkontrol tidak dipengaruhi oleh faktor
luar yang tidak diteliti.
1. Pasir Steel Grit G-40
ASCOATINDO (2007) Steel grit adalah material yang terbuat dari besi dan
carbon digunakan untuk membersihkan permukaan baja atau logam lainnya.
Keuntungan menggunakan material abrasive ini adalah dapat digunakan untuk
beberapa kali operasi. Steel grit umumnya menghasilkan profil yang lebih dalam
dan membentuk lama penembakan. Steel grit efektif untuk menghilangkan bekas
coating dan menghilangkan karat dari permukaan.
2. Sudut Penembakan
3
Penelitian Sulistyo (2011) mengatakan bahwa apabila sudut penyemprotan
semakin tegak lurus maka profil yang dihasilkan semakin dalam. Berdasarkan
wawancara dalam Ardila (2015) perusahaan menggunakan sudut 70°-90° untuk
menghilangkan mill scale dan karat. Oleh karena itu, sudut penembakan 90°
dirasa cukup untuk melakukan proses sand blasting dengan satu spot blasting
yang sudah ditentukan.
3.3. Persiapan Bahan dan Alat
3.3.1. Bahan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :
1. Pelat baja A 36 dimensi 200 mm x 100 mm x 6 mm @15 pelat dengan tingkat
karat Rust Grade A sesuai ISO 8501-1. Seperti pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Dimensi Pelat dengan Tingkat Karat Sama
2. Pasir Steel Grit G-40
Gambar 3.2 Butiran Pasir Steel Grit G-40 Beserta Kemasannya
(Sumber : PT. Bangun Sarana Baja)
3.3.2. Alat
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Menggunakan Alat Bantu
Alat bantu pada penelitian ini ditujukan agar memudahkan peneliti dalam
mempertahankan jarak yang ditetapkan. Alat bantu ini memiliki alur (rel)
sehingga dapat merubah jarak blasting yang diinginkan oleh peneliti. Penelitian
ini menggunakan sand blasting manual dimana memiliki kemungkinan terjadi
tingkat eror, oleh karena itu alat bantu ini dirasa membantu peneliti selama proses
penelitian.
2. Kompresor
Untuk lebih detailnya tentang spesifikasi kompresor yang digunakan dalam
penelitian ini dapat di lihat pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Spesifikasi Kompresor
4
Type OGLC 132 A
Volume flow 20,2 m2/min
Supply air pressure 10 bar
Saft power 132 kw
Net weight 2700 kg
Production lelensi no XK 06-010-00659
Over all dimension 2300 mm x 1500 mm x 1950 mm
Manufactur SN 303132040 S 280
Date of manufactur 2013-3
(Sumber : Data Pada Kompresor di PT. Bangun Sarana Baja)
3. Sandpot
Untuk lebih detailnya tentang spesifikasi sandpot yang digunakan dalam
penelitian ini dapat di lihat pada Tabel 3.3.
Tabel 3.3 Spesifikasi Sandpot
Type 2452
Capacity 200 liter (6 lbs)
Manufacture number 62162
Permissible working temperature 800 Kpa
Min temperature -10
Year construction 2011
Date test 28-2-2011
Made in Germany
(Sumber : Data Pada Sandpot di PT. Bangun Sarana Baja)
4. Nozzle
5
Nozzle yang digunakan adalah tipe venturi 92001 CTSDX-6. Tipe venturi
umumnya digunakan untuk permukaan yang lebar dan untuk membersihkan
permukaan baru, atau pembersihan secara menyeluruh terhadap permukaan lama.
5. Alat Uji Kekasaran Permukaan Sand Blasting
Material yang telah diblasting akan diuji dengan Replika Tape yang terdiri
dari Dial Thickness Gauge dan Testex Press-O-Film, seperti pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Dial Thickness Gauge dan Testex Press-O-Film
(Sumber : Alat uji kekasaran PT. Bangun Sarana Baja)
6. Spidol, stamping atau alat marking lainnya
7. Stopwatch
8. Steel tape (meteran) atau penggaris
3.4. Rancangan Eksperimen
Rancangan eksperimen yang akan dilakukan didapatkan dari rancangan
pada software Minitab 16 dengan menggunakan metode Taguchi dengan 2
parameter 3 level dan 1 parameter 2 level didapatkan 18 kali percobaan yang
ditunjukkan pada Tabel 3.4.
3.4.1 Derajat Kebebasan
6
Para
meter jarak
dan lama
penembakan
menggunaka
n 3 level dan
parameter
tekanan
menggunaka
n parameter 2
level
Derajad kebebasan faktor I
: (3-1) = 2
Derajad kebebasan faktor II
: (3-1) = 2
Derajad kebebasan faktor III
: (2-1) = 1
+
7
Total derajad kebebasan
= 5
(derajad kebebasan)
3.4.2 Orthogonal Array
Dari hasil perhitungan diatas diperoleh 5 derajad kebebasan. Matrik
ortogonal yang sesuai adalah derajad kebebasan pada matriks ortogonal
standart harus lebih besar atau sama dengan perhitungan kebebasan pada
penelitian yaitu 5 derajad kebebasan. Jadi matriks ortogonal L18 (32) (21)
mempunyai derajad bebas telah mencukupi.
Tabel 3.4 Rancangan Eksperimen Taguchi No.
Jarak (cm)
Tekanan (bar)
Lama penemb
akan (detik)
Kekasaran Permukaan (μm)
Kekasaran Permukaan
Rata-rata (μm)1 2 3
1 6 30 32 6 30 43 6 30 54 6 40 35 6 40 4
8
6 6 40 57 6 50 38 6 50 49 6 50 510 7 30 311 7 30 412 7 30 513 7 40 314 7 40 415 7 40 516 7 50 3
17 7 50 418 7 50 5
3.5. Proses Sand Blasting
Eksperimen dan pengukuran kekasaran permukaan dilakukan di Workshop
PT. Bangun Sarana Baja dengan alat dan bahan yang sudah ditentukan kemudian
dilakukanlah proses sand blasting sesuai dengan kondisi parameter dan level
seperti Tabel 3.4 diatas.
3.6. Prosedur Penelitian
3.6.1. Prosedur Percobaan
Langkah-langkah kerja dalam penelitian ini antara lain :
1. Persiapan spesimen dengan dimensi yang telah diukur.
2. Permukaan benda uji dicek tingkat karatnya (rust grade) dengan cara visual
sesuai standard BS EN ISO 8501-1 Vis 1.
3. Masukkan pasir steel grit ke dalam sand pot.
4. Nyalakan kompresor.
5. Atur jarak pada alat bantu dan setting tekanan pada kompresor sesuai dengan
level yang telah ditentukan.
6. Lakukan proses sand blasting sesuai dengan lama penembakan yang
ditentukan.
7. Siapkan alat uji kekasaran permukaan, pensil dan kertas.
9
3.6.2. Pengukuran Kekasaran Hasil Sand Blasting
Tiga metode yang telah ditetapkan ASTM D4417 “Standard Test Method
for Field Measurement of Surface Profile of Blast Cleaned Steel” yaitu Surface
Profile Comparator (ASTM D4417 Method A), Surface Profile Depth Gage
(ASTM D4417 Method B), dan Replica Tape (ASTM D4417 Method C)
Pada penelitian ini digunakanlah pengukuran kekasaran permukaan
dengan Replica Tape (ASTM D4417 Method C) yang terdiri dari Dial Thickness
Gauge dan Testex Press-O-Film seperti pada Gambar 3.3. Langkah-langkah
pengujian antara lain :
1. Pilih kertas replica (Press-O-Film) yang belum digunakan dan sesuai dengan
tingkat kekasaran yang akan dihitung.
2. Lepaskan kertas pelindung dan tempelkan pada permukaan benda uji yang
telah melalui proses blasting.
3. Pegang kertas replica dan gosok lapisan mylar (bagian plastik bulat ditengah)
dengan alat berujung tumpul, hingga warna abu-abu muncul secara merata.
4. Lepaskan kertas replica dan tempatkan diantara Dial Thickness Gauge dan
hitung tebalnya (tebal pada Dial Thickness Gauge dikurangi tebal plastik
Press-O-Film 2 mil atau 50 microns).
5. Lakukan langkah-langkah tersebut diatas dan hitung pada tiga lokasi,
kemudian lakukan perhitungan rata-rata sebagai angka profil permukaan.
6. Catat masing-masing pengukuran yang didapatkan dan tempelkan kertas
Press O Film pada inspection form.
3.7. Pengolahan Data
Bentuk pengolahan terhadap data untuk membuat data itu berguna sesuai
dengan hasil yang diinginkan agar dapat digunakan. Setelah dilakukan percobaan
dengan parameter dan level yang telah ditentukan seperti pada Table 3.4. Maka
hasil kekasaran permukaan di input pada software Minitab 16. Kemudian
dilakukanlah proses pengolahan data menggunakan metode Taguchi dengan
melakukan beberapa uji statistika seperti :
1. Pengujian Model
2. Pengujian Koefisien Regresi
3. Pengujian Asumsi Residual
10
Optimasi kekasaran permukaan yang dimaksud adalah untuk mendapatkan
komposisi parameter yang menghasilkan nilai kekasaran minimum. Optimasi ini
dilakukan dengan menggunakan software minitab. Kemudian dilakukan uji
validasi untuk mengetahui kesesuaian antara hasil eksperimen dengan eksperimen
ulang.
3.8. Analisis
Dari proses pengolahan data, kemudian akan didapatkan hasil yang valid
dari pelaksanaan penelitian uji kekasaran permukaan sand blasting kemudian
dilakukan analisis untuk diinterprestasikan agar dapat menjawab pertanyaan yang
ada pada rumusan masalah.
3.9. Kesimpulan dan Saran
Tahap ini merupakan tahap terakhir dalam pengambilan kesimpulan dari
hasil penelitian analisis yang telah dilakukan. Saran serta masukan, dan kritik
yang ada akan dipertimbangkan dan dimasukan guna penelitian yang lebih lanjut.
11