Pengaruh implantasi AIN terhadap kekerasan dan keausan bantalan bola

SUROSO, Indreswari, Ir. Mudjijana, M.Eng

2007 | 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 AlN terhadap kekerasan dan keausan bahan ring dan bola pada bantalan bola. Pengujian kekerasan dan keausan dilakukan pada bahan ring dan bola bantalaan bola tanpa diimplantasi dan setelah diimplantasi AlN. Proses implantasi AlN dilakukan pada energy tetap sebesar 100 keV dilakukan dan untuk berbagai variasi waktu 30,60, 90, 120 dan 150 menit. Pengujian kekerasan dengan alat uji mikro Vickers dengan indentasi 10 gram. 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 12 jam. Kekerasan awal bahan di raceway yaitu bola 864 VHN, ring dalam 828 VHN, dan ring luar 644 VHN, setelah diimplantasi AlN kekerasan bahan ring dan bola sebagai berikut: ring luar sebesar 925 VHN, ring dalam 1225 VHN dan bola 1253 VHN. Hasil pengujian komposisi bahan bantalan bola sebelum diimplantasi AlN sebagai berikut ring luar, ring dalam dan bola termasuk bantalan baja paduan tinggi dan sangkar termasuk bantalan baja paduan medium. Setelah diimplantasi AlN maka komposisi kimia Al dan N adalah : 8, 02% N dan 0,54% Al. Keausan setelah diimplantasi AlN mengalami penurunan laju keausan. Laju keausan tertinggi dari 1,3x10-9 mm3/N.m menjadi 1,2x10-9 mm3/N.m pada beban aksial 100 N dan beban radial 100 N dan laju keausan terendah dari 3 x10-10 mm3/N.m menjadi 2 x10-10 mm3/N.m saat pembebanan radial 100 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 material of the ball bearing race. Hardness and wear test was done to the material of the ball bearing race without ion implantation and after implanted. The AlN implantation was done varying the 60, 90, 120 minutes time with energy constant is 100 keV. Hardness test was done by using micro Vickers test instrument at identation load of 100 keV. 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 varying time 3, 6, and 12 hours. The first of material in raceway in ball 864 VHN, inner race 828 VHN, and outer race 644 VHN, and after implanted hardness material in raceway in ball 1253 VHN, inner race 1225 VHN, and outer race 1253 VHN. The chemical composition of ball bearing race before the implantation is steel alloy with the main element for outer race, inner race and ball are high alloy steel and cage is medium alloy steel. After implanted the main element of AlN : 8, 02% N and 0,54% Al. After implated wear rate become lower. Wear rate is higher from1,3x10-9 mm3/N.m to1,2x10-9 mm3/N.m in axial load 100 N and radial load 100 N and wear rate is lower from 3 x10-10 mm3/N.m to 2 x10-10 mm3/N.m in axial load 50 N and radial load 100N.

Kata Kunci : Bantalan Bola,Keausan dan Kekerasan,Implantasi AIN, ball bearing, ion implantation, hardness, wear