ANALISIS KEKASARAN PERMUKAAN PADA PROSES SAND BLASTING DENGAN VARIASI JARAK, TEKANAN, DAN SUDUT PADA PELAT A 36 MENGGUNAKAN METODE BOX BEHNKEN

Ardila Rosidah1, Pranowo Sidi2, Dewi Kurniasih3

1 Mahasiswa Teknik Desain dan Manufaktur, 2 Staff Pengajar Teknik Permesinan Kapal, 3 Staff Pengajar Teknik Desain dan Manufaktur

Politeknik Perkapan Negeri SurabayaJl. Teknik Kimia, Kampus ITS, Keputih, Sukolilo, Surabaya 60111

ardilars@yahoo.co.id

AbstrakPenelitian ini ditujukan untuk mengetahui analisis variasi jarak, tekanan, dan sudut terhadap

kekasaran permukaan dan mengetahui nilai serta model matematik yang dapat menghasilkan kekasaran optimum pada pelat baja A 36 pada proses sand blasting. Penelitian ini menggunakan desain eksperimen Box-Behnken pada metode Responce Surface. Uji kekasaran permukaan berdasarkan standart ASTM D441 Method C, dengan alat uji Dial Thickness Gauge dan Testex Press-O-Film. Optimasi kekasaran permukaan menggunakan metode non-linier programming dengan menggunakan software Lingo 11®. Hasil analisis menunjukkan bahwa parameter jarak (X1), tekanan (X2) dan sudut (X3) memiliki pengaruh yang signifikan terhadap kekasaran permukaan sand blasting. Optimasi dengan non-linier programming menghasilkan kekasaran minimum 63,3482 μm dengan setting parameter jarak 38,6 cm; tekanan 6 bar dan sudut 45°. Model matematik dari respon kekasaran permukaan yang dapat menghasilkan kekasaran optimum adalah ŷ = 58 – 3,9791X1 + 11,9583X2 + 0,6379X3 + 0,0688(X1)2 – 0,0067 (X3)2 – 0,2222 X1* X2

+ 0,0778 X2* X3.Kata kunci : kekasaran permukaan, metode Box-Behnken, non-linier programming, sand blasting

AbstractThis study aims to analyze parameters influence of distance, pressure, and discharge angel to

surface roughness and know the value and mathematical models which can produce optimum roughness on A 36 steel plate at the sand blasting process. By using Box-Behnken experimental design in Response Surface method. Surface roughness examined based on ASTM standard D441 Method C, where usage of Dial Thickness Gauge and Testex Press-O-Film is mandatory. Optimization of sand blasted surface roughness in this study uses a Lingo 11® software with non-linear programming methods. The analysis showed that the parameters of the distance (X1), pressure (X2) and angle (X3) has a significant influence on the surface roughness of sand blasting. Optimization with non-linear programming produce a minimum roughness parameter 63,3482 μm by setting a distance of 38,6 cm; pressure of 6 bar and an angle of 45 °. The mathematical model of response surface roughness that can generate optimum roughness is Y = 58 - 3,9791X1 + 11,9583X2 + 0,6379X3 + 0,0688 (X1)2 – 0,0067 (X3)2 – 0,2222 X1 * X2 + 0,0778 X2 * X3.Key words : Box-Behnken method, non-linear programming, sand blasting, surface roughness

PENDAHULUAN

PT. Lintech Duta Pratama adalah salah satu perusahan kontraktor di Indonesia yang memproduksi berbagai macam kebutuhan akan komponen-komponen industri. Nama perusahaan ini identik dengan keunggulan kualitas dan kelayakan hasil produksi dalam

desain fabrikasi dan konstruksi. Suatu perusahaan yang bergerak di bidang industri manufaktur tentunya memerlukan beberapa proses dalam memproduksi suatu produk, salah satunya adalah cleaning material, dimana material dibersihkan dari kotoran-kotoran

1

maupun karat yang menempel pada permukaan material. Salah satu metode yang digunakan pada proses cleaning adalah sand blasting (Sulistyo, 2011).

Sand blasting adalah suatu proses pengerjaan logam dimana permukaan logam dibuat menjadi kasar dan rata dengan derajat kekasaran serta laju pengikisan tertentu sesuai dengan kebutuhan dengan cara menembakkan abrasive ke permukaan logam dengan tekanan tertentu. Proses sand blasting memiliki keunggulan dibandingkan dengan metode lain, yaitu kecepatan pengerjaan yang lebih efisien, murah, dan flexibility dalam mengikuti bentuk benda kerja yang berlekuk rumit yang tidak bisa dikerjakan dengan mesin konvensional. Proses sand blasting bertujuan agar permukaan logam menjadi kasar, sehingga cat atau bahan pelapis lain dapat menempel pada permukaan logam dengan baik, tidak mudah terkelupas, dan terhindar dari korosi (Dewadas, 2007) dalam (Rosyid, 2011).

Baja A 36 merupakan jenis baja karbon rendah yang umum digunakan sebagai bahan kontruksi di PT. Lintech Duta Pratama. Keunggulan material ini adalah murah dan mudah di dapatkan di pasaran. Material jenis ini biasanya digunakan oleh PT. Lintech Duta Pratama untuk pembuatan konstruksi seperti : beam, coloumn, bracking, purlin.

Hal-hal yang menentukan hasil sand blasting antara lain adalah keahlian operator, tekanan udara untuk penyemprotan, ukuran pasir yang digunakan, waktu penyemprotan, dan jarak penyemprotan (Metabrasive, 2009) dalam (Setyarini, 2011). Tingkat kekasaran dan laju pengikisan permukaan benda kerja yang akan dilakukan pelapisan adalah sangat penting, mengingat tingkat kekasaran akan sangat berpengaruh terhadap daya lekat bahan pelapis terhadap logam yang akan dilapisi (As’ad, 2008).

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh tiap-tiap parameter terhadap kekasaran permukaan serta untuk mengetahui nilai dan model yang dapat menghasilkan kekasaran yang optimum. Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode Box Behnken, karena penelitian ini mempunyai 3 parameter dan 3 level yang merupakan syarat standar dari metode Box Behnken. Metode tersebut berlaku hanya jika

penelitian mempunyai 3 level. Matriks rancangan untuk 3 parameter memerlukan 15 kali percobaan tanpa replikasi (Montgomery, 1990).

TINJAUAN TEORI

Sand BlastingProses 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. 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).

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 1. Skematik Proses Sand Blasting

2

(Sumber : Sand Blasting Air Connection and Setup)Kekasaran Permukaan Sand Blasting

(Protective Coating Inspektor-Training, 2003) Kekasaran permukaan sand blasting dipengaruhi oleh beberapa hal, antara lain: a. Tipe dan ukuran abrasive yang digunakanb. Jarak dari nozzle ke permukaan benda kerjac. Sudut nozzled. Aliran abrasive dari hopper ke selang

nozzle

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 1. Typical Profiles of Various AbrasiveAbrasive Type Size

Distribution

Profile Range Micrometers

Copper slagCopper slagCoal slagGarnetStauroliteSteel gritSteel shot

12/4030/6030/6018/50Coarse 40/140G-40S-280

50-10025-7525-7525-7513-5050-10050-100

(Sumber: The Society For Protective Coatings)

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”. Empat tingkat karat yang ditetapkan 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.

Rancangan PercobaanMetode response surface adalah suatu

kumpulan dari teknik-teknik statistika dan matematika yang berguna untuk menganalisa permasalahan tentang beberapa variabel bebas yang mempengaruhi variabel tak bebas atau respon, serta bertujuan mengoptimumkan respon tersebut. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan jika melakukan teknik analisa response surface. Hal pertama yang perlu dilihat adalah bentuk persamaannya apakah merupakan fungsi berorde satu atau fungsi berorde dua. Orde satu :

Orde dua :

Untuk fungsi yang berorde satu, rancangan percobaannya menggunakan 3k

faktorial dimana setiap perlakuan memiliki tiga level perlakuan. Jika dibandingkan dengan rancangan response surface yang berorde dua, maka rancangan response surface berorde satu membutuhkan lebih banyak unit percobaan, yaitu sebanyak 3k unit percobaan dimana k menyatakan banyaknya faktor perlakuan.

Untuk percobaan respon surface yang berorde dua, dalam penelitian ini digunakan rancangan percobaan Box Behnken Design (BBD) yang memerlukan 15 kali percobaan, jumlah ini lebih sedikit daripada rancangan 3k

unit percobaan dimana k menyatakan

3

banyaknya faktor perlakuan. Rangcangan faktorial 2k digunakan untuk percobaan yang terdiri dari k faktor dengan masing-masing faktor mempunyai 3 level yaitu level bawah (-1), tengah (0), dan atas (1).

Beberapa uji yang ditetapkan oleh metode ini antara lain: 1. Uji Kesesuaian Model

Untuk mengetahui apakah model telah sesuai dengan model yang diduga atau belum. Uji kesesuaian model terdiri dari uji lack of fit dan uji koefisien determinasi (R2).

2. Uji Koefisien RegresiPengujian ini dilakukan secara serentak dan individu untuk mengetahui pengaruh masing-masing faktor terhadap respon.

3. Uji Asumsi ResidualUji residual pada metode ini terdiri dari uji independen, uji identik dan uji distribusi normal.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan guna untuk mengetahui pengaruh jarak, tekanan, dan sudut terhadap kekasaran permukaan sand blasting dan untuk mengetahui nilai serta model yang dapat menghasilkan nilai kekasaran optimum. Dalam hal ini, nilai optimum yang dimaksud oleh peneliti adalah nilai minimum pada range 50 μm-100μm.

Variabel yang digunakan meliputi variabel bebas yaitu jarak, tekanan dan sudut. Pada nilai jarak 30 cm; 37,5 cm dan 45 cm. Tekanan 6 bar, 7 bar dan 8 bar. Sudut 45°; 67,5° dan 90°. Variabel terkontrol yaitu jenis pasir steel grit ukuran G-40 dan waktu penyemprotan untuk 1 spot blasting 5 detik tiap pelat uji. Sedangkan variabel respon dalam penelitian ini adalah kekasaran permukaan.

Tabel 2. Variabel PenelitianParameter Level

-1 0 1Jarak (cm)Tekanan (bar)Sudut (derajat)

30645

37,5767,5

45890

Pembuatan alat bantu sand blasting (Gambar 3.) pada penelitian ini sangat dianjurkan, karena sand blasting yang digunakan adalah sand blasting manual

sehingga nilai eror blaster di lapangan sangat tinggi. Oleh karena itu, pembuatan alat bantu dinilai sangat membantu peneliti saat melakukan proses sand blasting, untuk mempertahankan nilai jarak dan sudut yang diinginkan oleh peneliti.

Rancangan eksperimen pada penelitian ini digunakan Box Behnken Design (BBD) dengan 15 kali percobaan untuk 3 parameter dan 3 level seperti pada Tabel 3. Kemudian dilakukan eksperimen seperti padaTabel 3. Setelah semua pelaksanaan eksperimen selesai, dilakukanlah pengujian kekasaran permukaan hasil sand blasting dengan menggunakan Replica Tape yang terdiri dari Dial Thickness Gauge dan Testex Press-O-Film sesuai dengan standard ASTM D4417 Method C . Pengujian dilakukan di tiga titik yang kemudian diambil nilai rata-rata dari tiap pelat uji. Eksperimen dan pengujian kekasaran dilakukan di PT. Lintech Duta Pratama.

Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan software Minitab 16®, guna untuk mengetahui pengaruh parameter terhadap respon dan untuk mengetahui model matematik dari respon yang dapat menghasilkan kekasaran optimum. Model matematik kemudian diinput ke dalam software optimasi Lingo 11® untuk diketahui nilai optimum dari parameter yang dapat menghasilkan kekasaran yang minimum.

Uji validasi dilakukan untuk mengetahui sejauh mana ketepatan dari nilai-nilai minimum kekasaran permukaan sand blasting. Pengujian ini dilakukan pada 3 pelat uji dan setiap pelat dilakukan pengukuran pada 3 titik yang kemudian diambil rata-rata untuk mengetahui nilai kekasaran permukaannya.

Bahan dan Alat Penelitian

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :1. Pasir Steel Grit G-402. Pelat baja A 36 dimensi 200 mm x 150 mm

x 6 mm @15 pelat dengan tingkat karat Rust Grade A sesuai ISO 8501-1. Seperti pada Gambar 1. berikut ini.

4

Gambar 2. Bentuk dan Dimensi Material

Sedangkan alat yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah :1. Pembuatan alat bantu yang ditujukan agar

membantu peneliti untuk mempertahankan sudut dan jarak selama percobaan blasting.

Gambar 3. Alat Bantu Sand Blasting

2. Kompresor3. Sandpot4. Nozzle5. Alat uji kekasaran permukaan blasting6. Spidol atau alat marking lainnya7. Stopwatch8. Busur Derajat (Bevel Protactor)9. Steel tape (meteran) atau penggaris

Pelaksanaan EksperimenEksperimen dan pengukuran kekasaran

permukaan dilakukan di Workshop PT. Lintech Duta Pratama dengan alat dan bahan yang sudah ditentukan kemudian dilakukanlah proses sand blasting sesuai dengan kondisi parameter dan level seperti Tabel 2. dengan rancangan Box Behnken Design (BBD) seperti pada Tabel 3.

Tabel 3. Rancangan Eksperimen Box Behnken No. Jarak

(cm)Tekanan

(bar)Sudut

(derajat) Ra (μm)

123

37,54530

787

67,567,545

4 30 8 67,55 30 7 90

6 45 6 67,57 37,5 6 458 30 6 67,59 37,5 7 67,510 37,5 8 451112

37,537,5

76

67,590

13 45 7 901415

4537,5

78

4590

Prosedur PercobaanLangkah-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 dan sudut pada alat bantu dan

setting tekanan pada kompresor sesuai dengan level yang telah ditentukan.

6. Lakukan proses sand blasting. 7. Siapkan alat uji kekasaran permukaan,

pensil dan kertas.

Prosedur PengukuranPada penelitian ini digunakanlah

pengukuran kekasaran permukaan dengan Replica Tape (ASTM D4417 Method C) yang terdiri dari Dial Thickness Gauge dan Testex Press-O-Film. Langkah-langkah pengukuran kekasaran permukaan 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 diblasting.

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.

5

6. Catat masing-masing pengukuran yang didapatkan dan tempelkan kertas Press O Film pada inspection form.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Setelah dilakukan proses sand blasting sesuai dengan rancangan Tabel 3. Maka didapatkan hasil nilai kekasaran pada Tabel 4. Nilai kekasaran kemudian dijadikan sebagai input untuk diolah dengan software Minitab 16®.

Tabel 4. Data Hasil Pengujian Kekasaran No. Jarak

(cm)Tekanan

(bar)Sudut(derajat

)

Ra(μm)

123

37,5 45 30

787

67,567,545

80,67

89,6775,33

4 30 8 67,5 98,005 30 7 90 92,006 45 6 67,5 74,337

37,56 45

65,338 30 6 67,5 76,009

37,57 67,5

80,0010

37,5

8 4578,67

1112

37,5 37,5

76

67,590

79,3372,33

13

45 7 90 84,00

1415

45 37,5

78

4590

71,0092,67

Dari output Minitab 16® diperoleh data pada Tabel 5. dan Tabel 6. Data uji ANOVA pada Tabel 5. digunakan untuk uji kesesuaian model dan uji koefisien secara serentak. Data uji Regresi pada Tabel 6. digunakan untuk uji koefisien secara individu.

Tabel 5. ANOVA Data Uji Kekasaran Source DF Adj

SSAdj MS

F P

Regression 9 1146,89 127,432

50,41

0,000

Linier 3 36,43 12,144

4,80 0,062

Square 3106,80 35,601

14,08

0,007

Interaction 3 26,72 8,907 3,52

0,104

Resi Error

5 12,64 2,528

Lack of Fit 3 11,75 3,917 8,81

0,104

Pure Error

2 0,89 0,444

S=1,5899 Rsq=98,91% R-sq(adj)=96,95%

Tabel 6. Koefisien Regresi Kekasaran Term Coef SE

CoefT P

Constant 74,000

58,9771,255 0,265

Jarak (X1) -3,672 1,369 -2,682 0,044Tekanan (X2)

3,791 12,4890,304 0,774

Sudut (X3) 0,829 0,376 2,204 0,079 (X1)*(X1) 0,069 0,014 4,734 0,005 (X2)*(X2) 0,583 0,827 0,705 0,512 (X3)*(X3) -0,006 0,001 -4,029 0,010 (X1)*(X2) -0,222 0,106 -2,097 0,090 (X1)*(X3) -0,005 0,004 -1,153 0,301 (X2)*(X3) 0,077 0,035 2,201 0,079

Uji Kesesuaian ModelTabel 5. dapat digunakan untuk menguji

pendugaan model kekasaran blasting, yaitu dengan melakukan pengujian kesesuaian model. Untuk mendapatkan kesesuaian model tersebut dilakukan uji lack of fit dan uji koefisien determinasi (R2).

a. Uji Lack of FitUji lack of fit adalah uji kesesuaian model

dengan menggunakan mean square pure error dengan nilai distribusi F. Hipotesis untuk uji lack of fit dari pendugaan model kekasaran hasil sand blasting adalah sebagai berikut :

H0 : tidak ada lack of fit pada modelH1 : ada lack of fit pada model

Pada pengujian lack of fit terdapat nilai yang digunakan sebagai batas siginifikasi. Pada penelitian ini nilai yang digunakan peneliti adalah sebesar 10% atau 0,1. Nilai P dari lack of fit sebesar 0,104 (Tabel 5.) yang berarti nilai P lack of fit lebih besar daripada nilai , yang berarti hipotesis H0 diterima. Dengan demikian tidak terjadi lack of fit

6

(pengulangan) pada pendugaan model, sehingga pendugaan model terpenuhi.

b. Uji Koefisien Determinasi (R2)Nilai koefisien determinasi adalah nilai

yang menjelaskan seberapa besar pengaruh faktor terhadap permodelan. Pada Tabel 5. nilai determinasi dapat dilihat pada nilai Rsq. Prosentase dari total variasi yang dapat diterangkan oleh model (R2) sebesar 98,91% (nilai Rsq atau R2 dapat dilihat pada Tabel 4.4) dan sisanya 1,09% dijelaskan oleh variabel lain yang tidak dimasukkan dalam model.

Uji Koefisien Regresia. Uji Koefisien Regresi Secara Serentak

Hipotesis untuk uji koefisien regresi secara serentak dari model kekasaran hasil sand blasting adalah sebagai berikut :

H0 : semua koefisien tidak mempunyai pengaruh terhadap respon kekasaran

H1 : paling tidak ada satu koefisien yang mempunyai pengaruh terhadap respon

P-value akan dibandingkan dengan batas signifikasi (), dengan nilai = 0,1. Pada Tabel 5. dapat dilihat bahwa P-value pada regresi bagian linear dan kuadratik nilainya lebih kecil dari nilai yaitu 0,062 dan 0,007; sedangkan P-value interaksi lebih besar dari nilai α yaitu 0,104. Ini artinya bahwa hubungan linier dan kuadratik dari faktor memiliki pengaruh terhadap respon, sedangkan hubungan interaksi dari faktor tidak berpengaruh terhadap respon. Sehingga H0

ditolak yang artinya, paling tidak ada satu koefisien yang mempunyai pengaruh terhadap respon kekasaran.

b. Uji Koefisien Regresi Secara IndividuHipotesis untuk uji koefisien regresi secara

individu dari model kekasaran.H0 : bi = 0 untuk setiap i, i = 1, 2, 3H1 : bi 0 untuk setiap i, i = 1, 2, 3

P-value akan dibandingkan dengan nilai = 0,1. Pada X1, X3, X1

2, X32 X1*X2, X2*X3

memiliki nilai P lebih kecil dari (Tabel 6.), sehingga faktor tersebut memiliki pengaruh terhadap respon, yang berarti H0 ditolak. Tetapi pada X2, X2

2, X1*X3 setelah dibandingkan dengan nilai memliki nilai yang lebih besar dari 0,1; sehingga H0 diterima. Namun perlu diingat bahwa interaksi antara X2*X3 memberikan pengaruh terhadap respon

sehingga interaksi, X2*X3 tidak akan terjadi jika faktor tekanan (X2) tidak ada. Oleh karena itu faktor tersebut tetap dimasukkan dalam model karena interaksi tidak akan terjadi jika faktor utama tidak ada (Montgomery, 1990).

Jika faktor yang tidak berpengaruh tersebut dihilangkan, maka diperoleh data analisa baru seperti ditunjukkan pada Tabel 7. dan Tabel 8.

Tabel 7. ANOVA Data Uji Kekasaran Setelah Menghilangkan Faktor yang Tidak Berpengaruh

Source DF Adj SS

Adj MS

F P

Regression 7 1142,27 163,181 66,19i 0,000 Linier 3 74,59 24,863 10,09i 0,006 Square 2 105,55 52,774 21,41i 0,001 Interaction 2 23,36 11,681 4,74i 0,050 Resi Error 7 17,26 2,465 Lack of Fit 5 16,37 3,274 7,37i 0,124 Pure Error 2 0,89 0,444 S=1,5701 Rsq=98,51% R-sq(adj)=97,02%

Tabel 8. Koefisien Regresi Kekasaran Setelah Menghilangkan Faktor yang Tidak Berpengaruh

Term Coef SE Coef

T P

Constant 58,000 38,949 1,489 0,180 Jarak (X1) -3,979 1,3124 -3,032 0,019Tekanan (X2) 11,958 4,611 2,593 0,036 Sudut (X3) 0,637 0,327 1,946 0,093 (X1)*(X1) 0,068 0,014 4,753 0,002 (X3)*(X3) -0,006 0,001 -4,147 0,004 (X1)*(X2) -0,222 0,104 -2,123 0,071 (X2)*(X3) 0,077 0,034 2,229 0,061

Uji Model, Setelah Menghilangkan Faktor yang Tidak Berpengaruha. Uji Lack of Fit

Nilai P dari lack of fit sebesar 0,124 (Tabel 7.) yang berarti nilai P lack of fit lebih besar daripada nilai , yang berarti hipotesis H0

diterima. Dengan demikian tidak terjadi lack of fit (pengulangan) pada pendugaan model, sehingga pendugaan model terpenuhi.

b. Uji Koefisien Determinasi (R2)Nilai determinasi (Rsq) dapat menjelaskan

seberapa besar pengaruh faktor pada pemodelan. Prosentase dari total variasi yang dapat diterangkan oleh model (R2) sebesar 98,51% (nilai Rsq pada Tabel 7.) dan sisanya

7

1,49% dijelaskan oleh variabel lain yang tidak dimasukkan dalam model.

Uji Regresi Setelah Menghilangkan Faktor yang Tidak Berpengaruha. Uji Koefisien Regresi Secara Serentak

Nilai P (P-value) akan dibandingkan dengan nilai =0,1. Pada Tabel 7. dapat dilihat bahwa P-value regresi pada bagian linear, kuadratik, dan interaksi nilainya lebih kecil dari nilai α yaitu 0,006; 0,001; dan 0,050. Ini artinya bahwa hubungan linier, kuadratik dan interaksi memiliki pengaruh yang signifikan terhadap respon kekasaran hasil sand blasting. Sehingga hipotesis H0 ditolak, karena semua faktor memiliki nilai koefisien pengaruh terhadap respon kekasaran hasil sand blasting.

b. Uji Koefisien Regresi Secara IndividuPengujian pada Tabel 8. dengan nilai =

0,1; P-value untuk X1, X2, X3, X12, X3

2 X1*X2,

X2*X3 memiliki nilai lebih kecil dari batas signifikasi (), yang berarti H0 ditolak. Dengan berarti parameter tersebut memiliki pengaruh yang signifikan terhadap kekasaran blasting.

Uji Asumsi Residuala. Uji Identik

Asumsi identik terhadap residual model dapat diketahui dengan plot antara residual dengan Y estimasi. Apabila pola tersebut menyebar dan tidak membentuk pola tertentu, maka dapat dikatakan bahwa residual bersifat identik. Gambar 4. tidak menunjukkan adanya pola tertentu dan mengindikasikan penyebaran yang merata, sehingga dapat diartikan bahwa residual dari kekasaran hasil sand blasting tidak memiliki penyebaran yang sama. Dengan demikian asumsi identik dapat dipenuhi.

Gambar 4. Uji Identik Residual-Fitted Values

b. Uji IndependenUji independen adalah pengujian yang

melihat kebebasan antar eksperimen. Dari

analisa Minitab 16® diperoleh uji statistik Durbin-Watson (d) sebesar 1,56070. Nilai uji statistik pada Minitab dibandingkan dengan tabel Durbin-Watson. Untuk penelitian yang menggunakan 15 eksperimen, dengan nilai =0,10 dan factor=3, diketahui pada tabel Durbin-Watson memiliki nilai dL = 0,82 dan dU = 1,75. Artinya bahwa d < dU maka H0

diterima, yang berati tidak ada hubungan antar pengamatan. Secara visualisasi uji independen tidak ada garis korelasi antar residual yang melebihi batas atas maupun batas bawah toleransi (Gambar 5.). Dengan demikian asumsi independen terpenuhi, artinya antar residual saling bebas (tidak ada korelasi).

Gambar 5. Uji Independen

c. Uji KenormalanHipotesis untuk uji kenormalan dari

residual adalah sebagai berikut :H0: residual berdistribusi normal.H1: residual tidak berdistribusi normal.

Tabel Uji Statistik Kalmogorov-Smirnov untuk α = 0,10; jumlah percobaan 15 kali, maka nilainya adalah 0,304. Gambar 6. menunjukkan bahwa nilai P-value grafik (>0,150) melebihi nilai α = 0,10. Nilai statistik Kalmogorov-Smirnov grafik adalah 0,159 < nilai tabel uji Kalmogorov-Smirnov yaitu 0,304 sehingga H0 diterima, yang berarti bahwa residual memenuhi asumsi distribusi normal.

Gambar 6. Uji Kenormalan Residual

8

Dengan demikian, model matematik dari respon kekasaran hasil sand blasting adalah sebagai berikut :ŷ= 58 – 3,9791X1 + 11,9583X2 + 0,6379X3 + 0,0688(X1)2 – 0,0067 (X3)2 – 0,2222 X1* X2 + 0,0778 X2* X3

Optimasi ResponOptimasi respon dimaksudkan untuk

mendapatkan komposisi parameter jarak, tekanan dan sudut blasting yang menghasilkan nilai kekasaran minimum. Proses optimasi dimulai dari memasukkan model matematik dari respon dan batas pengujian dengan level yang telah ditetapkan. Optimasi respon ini menggunakan software Lingo 11® dengan non-linier programming. Model minimalisasi yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7. Model Minimum Kekasaran Permukaan dengan Batas Pengujian

Dari hasil perhitungan tersebut diperoleh output yang ditunjukkan pada Gambar 8.

Gambar 8. Hasil Nilai Optimum dengan Batas Pengujian

Dari hasil keluaran perhitungan pada Gambar 8. diketahui nilai minimum yang dapat dicapai oleh kekasaran blasting adalah 63,34 μm, diperoleh pada parameter jarak 38,6 cm; tekanan 6 bar dan sudut 45°. Kemudian titik optimum yang diperoleh disubtitusikan ke dalam model matematik untuk mendapatkan nilai respon (ŷ) minimum sebagai berikut :ŷ = 58 – 3,9791 (38,6 ) + 11,9583 (6) + 0,6379 (45) + 0,0688 (38,6)2 – 0,0067 (45)2 – 0,2222*(38,6 *6) + 0,0778 *(6*45)

Validasi Respon Kekasaran Permukaan Sand Blasting

Untuk mengetahui sejauh mana ketepatan dari nilai minimum kekasaran blasting, maka dilakukan validasi (percobaan ulang) terhadap nilai-nilai parameter yang sesuai dengan hasil optimasi pada Gambar 8. Percobaan ulang ini dilakukan sebanyak 3 kali dimana tiap pelat uji diukur kekasaran permukaan sebanyak 3 kali pula. Hasil yang diperoleh pada proses validasi dapat dilihat pada Gambar 9. dan Tabel 9.

Gambar 9. Hasil Blasting pada Titik Optimum

Tabel 9. Nilai Kekasaran Permukaan Validasi No.

Jarak(cm)

Tekanan(bar)

Sudut(derajat)

Kekasaran Permukaan (μm)

1 38,6 6 45 72,67 2 38,6 6 45 66,00 3 38,6 6 45 61,33 Rata-rata 66,67

Tabel 9. menunjukkan parameter dan nilai kekasaran hasil dari validasi. Untuk menguji apakah nilai kekasaran permukaan yang dihasilkan sesuai dengan nilai optimasi yang diharapkan, maka perlu dilakukan uji statistik (uji T) dari data tersebut. Hipotesis untuk kekasaran permukaan yang terjadi dinyatakan sebagai berikut :

H0 : μ1 = μ0 (μ0 = 63,3482 μm)H1 : μ1 μ0 (μ0 = 63,3482 μm)

Dengan melakukan uji T menggunakan software Minitab 16 dengan convidence level 90%, maka diperoleh keluaran seperti ditunjukkan pada Tabel 10.Tabel 10. Hasil Uji Kekasaran dari ValidasiOne-Sample T : Kekasaran PermukaanTest of mu = 63,3482 vs not 63,3482Var. N Mean St.Dev SE.Mean 90%CI T P

Ra 3 65,89 4,50 2,60 (58,30; 73,47)0,98 0,432

Tabel 10. menunjukkan jika nilai predicted interval dari respon adalah 58,30-73,47. Selain itu juga terlihat pada p-value = 0,432 yang lebih besar dari =0,1; maka H0 diterima. Artinya secara statistik dapat dikatakan bahwa

9

rata-rata kekasaran hasil eksperimen ulang yang dilakukan sama dengan hasil penelitian.

KESIMPULAN1. Parameter jarak, tekanan dan sudut

memiliki pengaruh yang signifikan terhadap kekasaran permukaan sand blasting. Hal tersebut terlihat dari hasil analisis Minitab 16® bahwa p-value jarak (0,019)<(0,1); p-value tekanan (0,036)< (0,1); dan p-value sudut (0,093) <(0,1).

2. Kekasaran optimum yang dituju peneliti adalah kekasaran minimum pada range 50 μm-100 μm. Hal ini didapatkan dengan menggunakan software Lingo 11® pada variasi jarak 38,6 cm; tekanan 6 bar dan sudut 45° dengan nilai kekasaran 63,34 μm.

3. Model matematik untuk respon kekasaran permukaan (ŷ) adalah sebagai berikut :ŷ=58–(3,9791*jarak) +(11,9583*tekanan) + (0,6379*sudut)+(0,0688*(jarak)2)-(0,0067* (sudut)2)-(0,2222*jarak*tekanan)+(0,0778* *tekanan*sudut).

DAFTAR PUSTAKAASCOATINDO. 2007. Coating Inspektor

Muda. Bandung: Corrosion Care Indonesia.As’ad, Muhammad. 2008. Pengaruh Tekanan

Udara Terhadap Nilai Kekasaran pada Benda Kerja Plat dengan Bahan ST 37 Pada Proses Sand Blasting. Jurusan Teknik Mesin.UniversitasMuhammadiyahSurakart.

Jamil, A’latul. 2012. Perbandingan Kekuatan PengecatanPadaMaterialyangDisandblasting dan Tidak Disandblasting. Jurusan Teknik Perancangan dan Kontruksi Kapal. Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

Montgomery, Douglas C dan Hines, Willian W. 1990. Probabilita dan Statistik dalam Ilmu Rekayasa dan Manajemen (Cetakan II). Universitas Indonesia.

Protective Coating Inspector-Training. 2013. Modul 3 Surface Preparation : Methods, Industry Standards and Inspection. The Society for Protective Coatings (SSPC).

10