Pengaruh Implantasi Ion C dan N Terhadap Kekerasan dan Keausan Bahan Bantalan Bola

Dominggus Godlief Heryson Adoe, Ir. Mudjijana, M. Eng

2009 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Bantalan bola merupakan salah satu komponen mesin yang sudah banyak digunakan. Bagian utama dari komponen ini adalah ring luar, ring dalam, dan bola. Gesekan selalu terjadi antara ring dan bola menyebabkan keausan. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh implantasi ion C dan N terhadap kekerasan dan keausan bahan bantalan bola. Pengujian kekerasan dan keausan dilakukan pada bahan ring dan bola bantalaan bola tanpa diimplantasi dan setelah diimplantasi ion C dan N. Proses implantasi C dan N dilakukan pada energi tetap sebesar 100 keV dilakukan dan untuk berbagai variasi waktu 60, 70 80 90 dan 100 menit. Pengujian kekerasan dengan alat uji mikro Vickers dengan indentasi 25 gf. Nilai keausan diperoleh dengan memvariasikan beban pada alat uji aus yaitu pada beban aksial 50 N dan beban radial 50 N, beban aksial 50 N dan beban radial 100 N dan beban aksial 100 N dan beban radial 100 N dengan variasi waktu 3, 6 dan 9 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekerasan ring luar, ring dalam dan bola menurun seiring penambahan jarak dari race. Bola mempunyai kekerasan tertinggi (646 VHN), ring dalam 537 VHN dan ring luar mempunyai kekerasan terendah (431 VHN). Setelah implantasi kekerasan bahan ring dan bola sebagai berikut: ring luar sebesar 684 VHN, ring dalam 776 VHN dan bola 895 VHN. Hasil pengujian komposisi bahan bantalan bola sebelum diimplantasi C dan N sebagai berikut ring luar, ring dalam dan bola termasuk bantalan baja paduan tinggi dan sangkar termasuk bantalan baja paduan medium. Setelah diimplantasi C dan N maka komposisi kimia C dan N adalah : 1,45% N dan 4,66% C. Keausan setelah diimplantasi C dan N mengalami penurunan laju keausan. Laju keausan tertinggi 5,21 x10-7 mm3/N.m menjadi 1,99 x10-7 mm3/N.m pada beban aksial 100 N dan beban radial 100 N dan laju keausan terendah dari 1,13 x10-7 mm3/N.m menjadi 3,76 x10-10 mm3/N.m saat pembebanan radial 50 N dan aksial 50 N.

Ball bearing is commonly used as machine component. The main parts of this component are outer race, inner race, and ball. The friction between the race and ball causes the wear of race ball bearing. The aim of the research is to find out the effect of ion implantation on the hardness and wear of the ball bearing material. Hardness distribution test was done to the material of the ball bearing race without ion implantation and after implanted. The C dan N ion implantation was done variying the 60, 70 80 90 and 100 minutes time with energy constant is 100 keV. Hardness test was done by using micro Vickers test instrument at identation load of 25 gram. Wear value was achieved by variying load on wear machine test with axial load 50N and radial load 50N, axial load 50N and radial load 100N, and axial load 100N and radial load 100N . Wear was done variying time 3, 6, and 9 hours. The result of the research shows that the hardness of the outer ring, inner ring and ball decrease along with the addition of the distance of the race. The baal has the highest hardness (646 VHN) inner ring 537 VHN and the outer ring has the lowest hardness (431 VHN). After implanted violence of ball and ring are as follows: outer ring 684 VHN, inner ring 776 VHN and ball 895 VHN. Results of the testing composition of ball bearing race before implantation is steel alloy with the main element for outer ring, inner ring and ball are high alloy steel and cage is medium alloy steel. After ion implanted the main element of C and N : 1,45% N and 4,66% C. After implanted the wear rate become decrease. Wear rate is higher 5,21 x 10-7 mm3/N.m decrease become 1,99 x 10-7 mm3/N.m in axial load 100 N and radial load 100 N distribution rate is lower from 1,33 x 10-7 mm3/N.m to 3,76 x 10-7 mm3/N.m in axial load 50 N and radial load 50 N.

Kata Kunci : bantalan bola, implantasi ion, kekerasan, keausan