Studi Eksperimen Karakteristik Mekanik 
Material  Screw Press Kapasitas 10-14 Ton/Jam 
di Lingkungan Pabrik Kelapa Sawit

Rinaldi 1), Siswo Pranoto 2), Rafasiro Afriza3)
1), 2) Dosen Jurusan Teknik mesin Sekolah Tinggi Teknologi Pekanbaru
3)Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Pekanbaru
Jl. Dirgantara No.4 Arengka Pekanbaru-Riau 2829
E-mail : rinaldiyds@gmail.com

			Abstrak
Sawit merupakan salah satu tanaman penghasil minyak sawit (Cruide Palm Oil) dan inti sawit (Palm Kernel) dan menjadi primadona tanaman perkebunan yang menjadi sumber devisa non migas bagi Indonesia. Salah satu proses terpenting untuk mendapatkan minyak kelapa sawit ada pada mesin screw press. Mesin ini berfungsi  memeras buah sawit untuk mendapat minyak sawit. Mesin screw press ini sering terjadi kerusakan yaitu ausnya pisau press pada saat memeras buah sawit, hal ini disebabkan oleh  faktor lama pemakaian, perawatan, dan material screw press. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik material screw press dengan melakukan beberapa pengujian, menganalisa gaya dan tegangan pada screw press. Pengujian yang dilakukan adalah: uji tarik, uji kekerasan, struktur mikro, dan komposisi kimia. dimana dari hasil pengujian yang dilakukan didapatkan hasil yaitu: tegangan tarik sebesar 78 kg/mm2 , keuletan screw 4,64%, sementara berdasarkan standar dari material screw press  tegangan tarik screw press  adalah 100 kg/mm2. Pengujian kekerasan dari tiga titik pengujian pada salah satu titik kekerasannya berbeda. Sedangkan gaya tekan yang terjadi pada screw adalah sebesar 264 kN/m2, dimana besarnya torsi 85,50 kN.m2, dan tegangan aksial screw sebesar 336,13 kN/m2. Dari hasil uji yang telah dilakukan dapat disimpulkan besarnya selisih tegangan tarik spesimen uji dengan standar pabrik sangat jauh, serta kekerasan permukaan screw  yang tidak sama sangat mempengarui tingkat aus pada material screw press. 

Kata kunci : screw press, tegangan tarik, kekerasan, struktur mikro, komposisi bahan

Abstract
Palm is one of the palm oil producing plants (Cruide Palm Oil) and palm kernel (Palm Kernel) and became the prima donna of plantation crops that became a source of non-oil foreign exchange for Indonesia. One of the most important processes for obtaining palm oil is on a screw press machine. This machine serves to squeeze the palm fruit to get palm oil. Screw press machine is often a damage that is wear knife press when squeezing the palm fruit, this is caused by the long-time usage, care, and screw press material. This study was conducted to determine the characteristics of screw press material by performing several tests, analyzing the force and stress on the screw press. Tests performed are: tensile test, hardness test, microstructure, and chemical composition. Where the results of the test results obtained are: tensile stress of 78 kg / mm2, screw ductility 4.64%, while based. on the standard of screw press material tensile pressure screw press is 100 kg / mm2. Hardness testing of three test points at one of its different points of violence. While the compressive force that occurs on the screw is 264 KN / m2, where the magnitude of torque is 85.50 kN.m2, and the axial voltage of the screw is 336.13 KN / m2. From the results of tests that have been done can be concluded that the amount of tensile stresses of test specimens with the factory standard is very far, and the uneven surface hardness of screw deeply affect the wear level on the screw press material.

Keywords: screw press, tensile stress, hardness, micro structure, material composition

1.	Pendahuluan

Sawit  adalah tanaman  penghasil  minyak  sawit  (Crude Palm Oil) dan  inti  sawit (Palm Kernel) merupakan  salah  satu  primadona  tanaman  perkebunan  yang  menjadi  sumber penghasil devisa non migas bagi  Indonesia.  Dalam proses pengolahan buah sawit dilakukan dengan menggunakan lebih dari satu mesin dan melewati beberapa stasiun sebelum buah menjadi minyak. Stasiun pertama yaitu stasiun sterilizer atau stasiun perebusan, dimana buah didalam lori direbus kemudian dilanjutkan ke stasiun thresser untuk memisahkan antara buah dengan tandan, buah yang terpisah dari tandan diangkut dengan menggunakan fruit elevator menuju digester untuk dilakukan proses pelumatan pada buah dan pada saat buah masuk ke dalam Screw press buah diperas hingga minyak terpisah dengan daging buah dan biji.   Screw press dan digester merupakan mesin yang sangat penting dalam menunjang kelancaran produksi pada sebuah pabrik kelapa sawit (PKS). 
Pabrik minyak kelapa sawit begitu dominan di Riau, baik itu Pabrik Kelapa Sawit swasta maupun pabrik kelapa sawit badan usaha milik Negara (PTP-N). Selama kurun waktu 20 tahun terakhir kelapa sawit menjadi komoditas andalan ekspor dan komoditas yang diharapkan dapat meningkatkan pendapatan dan harkat petani serta para transmigrasi di Indonesia. Bagian kelapa sawit yang bernilai ekonomi tinggi adalah buahnya yang tersusun dalam sebuah tandan TBS (tandan buah segar).   Buah sawit dibagian sabut (daging buah atau mesocarp) menghasilkan minyak sawit kasar (Crude Palm Oil) sebanyak 20-24%. sementara itu, bagian inti sawit menghasilkan minyak inti sawit (Palm Kernel Oil atau PKO) 3-4%. Prospek pasaran dunia untuk minyak sawit dan produk-produknya cukup bagus. karena itu, perkebunan kelapa sawit sekarang telah diperluas secara besar-besaran dengan pola perkebunan besar, pola perkebunan inti, pola Perkebunan Inti Rakyat (PIR), atau pola Kredit Koprasi Primer untuk Anggota (KKPA). Dengan banyaknya didirikan  pabrik kelapa sawit tersebut tentu akan membutuhkan sumber daya manusia yang memahami tentang boiler sebagai penggerak utama pabrik sawit. 
Salah satu stasiun pengolahan yang mempunyai masalah, yaitu stasiun pengempa (screw press). Permasalahan muncul pada saat kemampuan tekan dari screw press menurun yang terlihat pada hasil pressan buah sawit yang tidak kering sempurna. Setelah dilakukan observasi ke station pengolahan tersebut, ternyata gejala kerusakan terjadi  pada komponen screw press yang mengakibatkan proses kerja terganggu.    Kerusakan  komponen yang terjadi adalah semakin menipisnya dimensi (ketebalan) screw press.  Kerusakan  diduga akibat beban tekan, oleh karena itu penulis melakukan penelitian terhadap komponen yang telah mengalami kerusakan tersebut untuk mencari karakteristik dari sifat mekanik matrial screw press yang mengalami kerusakan tersebut. 
Kerusakan yang terjadi pada screw press  ini sangat mempengaruhi kinerja dari pabrik kelapa sawit itu sendiri, dikarenakan stasiun screw press merupakan proses penting yakni memeras daging buah kelapa sawit untuk memisahkan daging buah dan biji guna mendapatkan minyak kelapa sawit. Bila terjadi kerusakan pada komponen screw press ini maka hasil dari pempressan tidak akan mendapatkan minyak secara maksimal.

Keausan

Gambar 1. Keausan pada screw press

Pada Gambar 1 terlihat kondisi screw press sudah mengalami keausan akibat pemakaian. Hal ini berakibat dengan turunnya kualitas dari hasil pressan buah kelapa sawit itu sendiri.

Screw press patah

Gambar 2.  Screw Press Patah

Pada Gambar 2 terlihat salah satu kerusakan yang terjadi pada screw press itu yang diakibatkan dari pemakaian screw press itu sendiri. Hal ini juga mempengaruhi proses pengepressan pada mesin press yang juga akan mempengaruhi kualitas minyak yang didapat dari proses pengepressan.

Apabila kendala yang ada tidak tangani dengan baik maka akan berdampak terhadap timbulnya kerusakan pada material screw press.
Penelitian yang dilakukan ini bertujuan untuk  :
1.	Mengetahui karakteristik material screw press melalui beberapa pengujian antara lain uji tarik, kekerasan, struktur mikro dan komposisi material.
2.	Menganalisis gaya-gaya dan tegangan pada screw press.

1.1 Screw press
Screw press adalah salah satu peralatan yang terdapat pada pabrik kelapa sawit. Dimana screw press ini terdapat pada mesin pengepress (Screw press). Fungsi dari pada screw press untuk memindahkan sekaligus mengepres buah sawit sehingga ampas terpisah dari cairan baik itu berupa air maupun minyak. Screw press terdiri atas dua unit, yang mana masing-masing unit memiliki ulir yang berlawanan dan arah putar yang berlawanan. Jarak ulir yang satu dengan yang lainnya tidak sama, dimana jarak ulir yang satu dengan yang lain semakin mengecil.

Gambar 3. Screw Press

Screw press yang digunakan terbuat dari baja material cor, yaitu baja paduan seperti terlihat pada Gambar  3 baja merupakan paduan yang terdiri atas besi, karbon dan unsur lainnya. Karbon merupakan salah satu unsur terpenting karena dapat meningkatkan kekerasan dan kekuatan baja. Kandungan karbon didalam baja sekitar 0,1-0,7%, sedangkan unsur lain dibatasi persentasenya. Unsur paduan yang bercampur didalam lapisan baja untuk membuat baja bereaksi terhadap pengerjaan panas atau menghasilkan sifat-sifat khusus. Baja merupakan logam yang paling banyak digunakan keteknikan seperti pembentukan pelat, lembaran, pipa, batang, profil dan lain sebagainya. Unsur karbon adalah unsur campuran yang sangat penting dalam pembentukan baja, jumlah persentase dan bentuknya membawa pengaruh yang amat besar terhadap sifatnya.  Tujuan penambahan material unsur campuran lain kedalam baja adalah untuk mengubah pengaruh unsur karbon. Apabila dibandingkan dengan kandungan karbonnya maka dibutuhkan sejumlah besar unsur campuran lain untuk menghasilkan sifat yang dikehendaki pada baja.   Unsur-unsur campuran itu yaitu silikon (Si), mangan (Mn), chrom (Cr), molibden, dan nikel (N).
 
1.2 Pengertian Aus 
Keausan adalah sebuah fenomena yang terjadi dalam bidang engineering. Keausan didefinisikan oleh ASTM (American Society for Testing and Material) sebagai kerusakan permukaan benda yang secara umum berhubungan dengan peningkatan hilangnya material yang disebabkan oleh pergerakan relatif benda dan sebuah subtansi kontak. Mekanisme  keausan dibagi 2 kelompok yaitu keausan karena perilaku mekanis dan keausan karena perilaku kimiawi.  Keausan karena perilaku mekanis dibagi menjadi 4 kelompok, antara lain :
1.	Adhesive wear
Terjadi bila kontak permukaan dari dua material atau lebih mengakibatkan adanya perlekatan satu sama lainnya (adhesive) serta deformasi plastis dan pada akhirnya terjadi pelepasan/pengoyakan salah satu material seperti terlihat pada Gambar 4 dan 5.

Gambar 4.  Ilustrasi Keausan Adhesive

Gambar 5.  Keausan Metoda Adhesive
(Anonim, 2012)
Faktor yang menyebabkan adhesive wear :
1.	Kecenderungan dari material yang berbeda untuk membentuk larutan padat atau senyawa intermetalik.
2.	Kebersihan permukaan.
Jumlah wear debris akibat terjadinya aus melalui mekanisme adhesive ini dapat dikurangi dengan cara, antara lain :
1.	Menggunakan material keras.
2.	Material dengan jenis yang berbeda, misal berbeda struktur kristalnya.

2.	Abrasive wear
Terjadi bila suatu partikel keras (asperity) dari material tertentu meluncur pada permukaan material lain yang lebih lunak sehingga terjadi penetrasi atau pemotongan material yang lebih lunak, sebagai contoh partikel pasir silica akan menghasilkan keausan yang lebih tinggi ketika diikat pada suatu permukaan seperti pada kertas amplas, dibandingkan bila pertikel tersebut berada di dalam sistem slury.

Faktor yang berperan dalam kaitannya dengan ketahanan material terhadap abrasive wear  antara lain:
a.	Material hardness
b.	Kondisi struktur mikro
c.	Ukuran abrasif
d.	Bentuk

3.	Erosive wear
Keausan erosive dapat digambarkan sebagai gerakan meluncur yang sangat pendek dan dijalankan dalam interval waktu yang singkat, keausan erosive disebabkan oleh dampak dan partikel padat atau cair terhadap permukaan objek, partikel-partikel berdampak secara bertahap menghapus materi dan permukaan melalui deformasi berulang dan tindakan memotong, ini adalah mekanisme luas ditemui di industri, sebuah contoh umum adalah keausan erosive yang terkait dengan gerakan melalui perpipaan dan pemompaan peralatan. 
Tingkat keausan erosive tergantung pada sejurnlah faktor karakteristik material dan partikel, seperti bentuk, kekerasan, kecepatan dan sudut, dampak pelampiasan adalah faktor utama bersama dengan sifat permukaan yang terkikis.

4.	Fatique Wear (Keausan Lelah) 
Keausan ini terjadi akibat interaksi permukaan material, dimana permukaan yang mengalami beban berulang akan mengarah pada pembentukan retakan-retakan mikro. Retakan-retakan mikro tersebut pada akhirnya menyatu dan menghasilkan pengelupasan material. Tingkat keausan sangat bergantung pada tingkat pembebanan, Gambar 6 menunjukkan proses terjadinya keausan lelah. 

Gambar  6.  Mekanisme Keausan Lelah
(Anonim, 2012)
Sedangkan fenomena keausan yang kedua adalah keausan karena prilaku kimiawi, keausan karena prilaku kimiawi ini juga dibedakan menjadi 4 bagian yaitu: 
a.	Solution wear 
b.	Difusive wear 
c.	Keausan Oksidasi/Korosif ( Corrosive Wear) 
Pada prinsipnya mekanisme ini dimulai dengan adanya perubahan kimiawi material di bagian permukaan oleh faktor lingkungan. Kontak dengan lingkungan ini akan menghasilkan pembentukan lapisan pada permukaan dengan sifat yang berbeda dengan material induk. Sebagai konsekuensinya, material pada lapisan permukaan akan mengalami keausan yang berbeda hal ini selanjutnya mengarah kepada perpatahan interface antara lapisan permukaan dan material induk dan akhirnya seluruh lapisan perrnukaan itu akan tercabut seperti terlihat pada Gambar 7.

Gambar 7.  Mekanisme Keausan Oksidasi
(Anonim, 2012)
4.	Keausan Erosi
Erosi adalah peristiwa pengikisan padatan yang dipengaruhi oleh alarn. Proses erosi disebabkan oleh gas dan cairan yang membawa partikel padatan yang membentuk permukaan material. Jika sudut benturannya kecil, keausan yang dihasilkan analog dengan abrasive. Narnun,  jika sudut benturannya membentuk sudut gaya normal (90°), maka keausan yang terjadi akan rnengakibatkan brittle frzilure pada permukaannya, skematis pengujiannya seperti pada Gambar 8.

Keausan

Gambar 8. Keausan Erosi
(Anonim, 2012)

Keausan pada screw press

Screw press adalah salah satu komponen utama mesin pengekstraksi minyak kelapa sawit mentah (Crude Palm Oil) yang sangat rentan dengan keausan, masa pakai screw press di pabrik kelapa sawit PTPN V Kebun Sei Intan (700-800 jam) sering tidak sesuai dengan rekomendasi pabrik pembuatannya (1000 jam). Keausan yang terjadi ini perlu diminimalkan, karena mengganggu kinerja mesin screw press dan kerugian minyak sawit. Pemeliharaan korektif perlu diterapkan pada screw press untuk memberi perbaikan. Pemeliharaan korektif sementara yang dikerjakan karyawan pabrik adalah dengan mengelas kembali (rebuild) permukaan yang aus tersebut. Analisis awal dilakukan dengan menghitung respons yang bekerja pada screw press akibat tekanan konus. Dari survei didapat bahwa keausan terbesar terletak pada bagian ujung screw press yang mendapat tekanan langsung dari konus. Pada bagian ujung screw press dimodifikasi dengan menambahkan pelat pelapis yang telah mengalami pengerasan permukaan sehingga keausan akan terjadi pada pelat dan lebih mudah penggatiannya, proses rebuild screw press seperti terlihat pada Gambar 9.

Gambar 9. Screw Press Baru

Gambar  10. Screw Press Mengalami Aus

Logam

Sifat umum logam
Logam yang banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, secara umum mempunyai sifat-sifat dapat mengkilat, dapat menghantar kalor dan listrik, berwarna putih seperti perak (kecuali tembaga berwarna kemerah-merahan dan emas berwarna kuning). Logam-logam tersebut mempunyai kekerasan yang berbeda-beda mulai dari lunak sekali (natrium dan kalium) sampai keras sekali (chrom), sementara raksa berbentuk cair.
Menurut massa jenisnya logam digolongkan atas logam berat (yang massa jenisnya > 5), dan logam ringan (yang massa jenisnya < 5).
Ditinjau dari sifat kimianya logam mempunyai oksida-oksida pembentuk basa dan berdasarkan sifat logam terhadap oksida ini logam tersebut dapat digolongkan menjadi:
1.	Logam Mulia, yaitu logam yang tidak dapat 
     mengalami oksida, misalnya; Au, Pt, Ag dan 
     Hg.
2.	Logam setengah mulia ; yaitu logam yang 
     agak sulit teroksidasi, misalnya Cu.
3.	Logam tidak mulia, yaitu logam-logam yang dalam keadaan biasa dan pada perubahan temperatur mudah teroksidasi misalnya K, Na, Mg, Ca, Al, Zn, Fe, Sn, Pb dan lain-lain.

Jenis logam
a.	Logam Ferro (Logam besi)
Logam ferro adalah adalah logam besi (Fe). Besi merupakan logam yang penting dalam bidang teknik, tetapi besi murni terlalu lunak dan rapuh sebagai bahan kerja, bahan konstruksi dan lain-lain. Oleh karena itu besi selalu bercampur dengan unsur lain, terutama zat arang/karbon (C). Sebutan besi dapat berarti:
1.	Besi murni dengan simbol kimia Fe yang hanya dapat diperoleh dengan jalan reaksi kimia.
2.	Besi teknik adalah yang sudah atau selalu bercampur dengan unsur lain.

Besi teknik terbagi atas tiga macam : 
1.	Besi mentah atau besi kasar yang kadar karbonnya lebih besar dari 3,7%.
2.	Besi tuang yang kadar karbonnya antara 2,3 sampai 3,6 % dan tidak dapat ditempa. Pada besi tuang, karbon tidak bersenyawa secara kimia dengan besi melainkan sebagai  karbon yang lepas yang memberikan warna abu-abu kehitaman, pada besi tuang putih karbon mampu bersenyawa dengan besi.
3.	Baja atau besi tempa yaitu kadar karbonnya kurang dari 1,7 % dan dapat ditempa.
Logam ferro juga disebut besi karbon atau baja karbon. Bahan dasarnya adalah unsur besi (Fe) dan karbon (C), tetapi sebenarnya juga mengandung unsur lain seperti: silisium, mangan, fosfor, belerang dan sebagainya yang kadarnya relatif rendah. Unsur-unsur dalam campuran itulah yang mempengaruhi sifat-sifat besi atau baja pada umumnya, tetapi unsur zat arang (karbon) yang paling besar pengaruhnya terhadap besi atau baja terutama kekerasannya.

b.	Logam Non Ferro
Logam non ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Logam non ferro murni kebanyakan tidak digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain, karena biasanya sifat-sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan. Kecuali logam non ferro murni, platina, emas dan perak tidak dipadukan karena sudah memiliki sifat yang baik, misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik serta cukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni. Karena harganya mahal, ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk keperluan khusus. Misalnya dalam teknik proses dan laboratorium di samping keperluan tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya.
Logam non fero juga digunakan untuk campuran besi atau baja dengan tujuan memperbaiki sifat-sifat baja. Dari jenis logam non ferro berat yang sering digunakan untuk paduan baja antara lain, nekel, kromium, molebdenum, wllfram dan sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium dan sebagainya.

Sifat Tarik
Uji tarik merupakan salah satu pengujian untuk mengetahui sifat-sifat suatu bahan. Dengan menarik suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang.
Bila terus ditarik (dalam hal ini suatu logam) sampai putus akan didapatkan profil tarikan yang lengkap berupa kurva seperti digambarkan pada Gambar 11. Kurva ini menunjukkan hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang. Profil ini sangat diperlukan dalam desain yang memakai bahan tersebut.
Hukum Hooke 
Hampir semua logam, pada tahap sangat awal dari uji tarik, hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone. Di daerah ini, kurva pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan Hooke yaitu rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah konstan.

Gambar 11.  Kurva Uji Tarik
Modulus elastisitas
Modulus elastisitas (E) merupakan pengukuran kemampuan material untuk menahan perubahan bentuk atau lentur yang terjadi sampai dengan batas elastisnya. Semakin besar bebannya, semakin tinggi tegangan yang timbul dan semakin besar perubahan bentuk yang terjadi sampai batas elastis.
Untuk menghitung modulus elastisitas dapat menggunakan persamaan 1.1.

Untuk menghitung kekuatan tarik dapat menggunakan persamaan 2.

Keterangan: 
F= gaya tarik (kN)
A= luas penampang spesimen uji (mm)

Untuk menghitung pertambahan panjang hasil uji tarik dapat menggunakan persamaan 3.

Keterangan:
Li	= pertambahan panjang spesimen uji       
                (mm)
A	= mm Grafik (mm)
B	= titik maksimum pertambahan panjang 
               (mm)
C	= L1 – L0 (mm)
Untuk menghitung tegangan yang terjadi dapat digunakan persamaan 4.

Keterangan:
1	= tegangan yang terjadi (kN/mm2)
Fi	= gaya (kN)
A0	= luas penampang (mm)

Untuk menghitung tegangan sebenarnya (T) digunakan persamaan 5.

Keterangan:
Ti	= tegangan sebenarnya (kN/mm2)
1	= tegangan (kN/mm2) 
e1	= elastisitas (%)

untuk menghitung regangan sebenarnya (T) digunakan persamaan 6.

Keterangan:
Ti	= regangan sebenarnya
e	= elastisitas (%)

Untuk menghitung keuletan dapat ditentukan dengan persamaan 7.

     Dimana :
	L0	= panjang awal (mm)
	L1	= panjang akhir (mm)
	%e	= keuletan (%)

2.	Methodologi

2.1 Sfesifikasi 
Dimana mesin screw press yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 1.  Spesifikasi Mesin Screw press

Kapasitas	10 – 14 Ton/Jam	
Panjang Mesin	4575 mm	
Lebar Mesin	1520 mm	
Tinggi Mesin 	1025 mm	
Type Oli	ISO VG 450	
Kapasitas Oli	60 Ltr	
Gearbox 	Helical Geared	
Revolusi	10 – 13 rpm	
Daya Listrik	22 kW/ 30 Pk	

2.2 Peralatan dan Material
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1.	Peralatan pengukuran
Jangka sorong untuk mengukur dimensi awal material sebelum dan sesudah pengujian uji tarik.
2.	Peralatan pengujian
Alat uji tarik yang digunakan adalah Universal Test Machine (UTM) seperti pada gambar 12.

Cross Head

1

2

3

1

44

5

Pencatat data

4

Chuck

2

Controller

Spesimen

5

3

Gambar 12.  Universal Test Machine (UTM)
encatat data

3.	Spesimen
Spesimen yang digunakan untuk uji tarik berdasarkan standar American Society for Testing and Material (ASTM). Sketsa geometri standar yang diperbolehkan dapat diperlihatkan pada Gambar 13.

Gambar 13. Dimensi Spesimen Uji Tarik 
(ASTM E8 M)

Gambar 14. Bentuk Spesimen Benda Uji

3.	Hasil dan Pembahasan

3.1  Hasil
3.1.1 Hasil Karakteristik Tarik
Perilaku mekanik baja cor dapat diamati melalui serangkaian pengujian tarik statik aksial. Berdasarkan standar ASTM E8 M telah diperoleh hasil uji tarik dimana spesimen uji memiliki sifat patah getas seperti terlihat pada Gambar 15. dan kurva F vs L seperti diperlihatkan pada Gambar 17.

          
Gambar 15. Spesimen hasil pengujian tarik

Gambar 15. Mesin Uji Tarik

Gambar 16. Hasil Proses Uji Tarik Material

94 kN

F(kN)

L (mm)

Gaya Tarik 

Pertambahan Panjang

Gambar 17. Hasil Proses Uji Tarik Material

Gaya tarik maksimum 94 kN dapat dilihat pada Tabel 3.1, Dimana ukuran spesimen benda uji adalah:
L1	= 65,4 mm
L0	= 62,5 mm
d0	= 12,5 mm
r	= 6.25 mm

Tabel 2.
Gaya Tarik Maksimum Hasil Uji Spesimen Screw

No.	Mm Grafik	Gaya (kN/mm)	Gaya Tarik (kN)	
1	10	0,5	5	
2	20	0,5	10	
3	30	0,5	15	
4	40	0,5	20	
5	50	0,5	25	
6	60	0,5	30	
7	70	0,5	35	
8	80	0,5	40	
9	90	0,5	45	
10	100	0,5	50	
11	110	0,5	55	
12	120	0,5	60	
13	130	0,5	65	
14	140	0,5	70	
15	150	0,5	75	
16	160	0,5	80	
17	170	0,5	85	
18	180	0,5	90	
19	188	0,5	94	

Tegangan tarik () spesimen dapat ditentukan dari persamaan berikut:

Dimana: 
 	= tegangan tarik (N/mm2)
F 	= gaya tarik (kN)
A	= luas penampang spesimen uji (mm2)
Maka :

A0 = r2 = (6,25)2 = 122,71 mm

Tabel 3.
Data Hasil Uji Tarik Spesimen Screw Press

No	Fi (kN)	li (mm)	σi = Fi /Ao (kN/mm²)	e =li / Lo	E (N/mm²)	
1	5.000	0,16	40,75	0,00249	16	
2	10.000	0,31	81,49	0,00499		
3	15.000	0,31	122,24	0,00499		
4	20.000	0,47	162,99	0,00748		
5	25.000	0,59	203,73	0,00948		
6	30.000	0,62	244,48	0,00998		
7	35.000	0,69	285,23	0,01098		
8	40.000	0,78	325,97	0,01247		
9	45.000	0,94	366,72	0,01497		
10	50.000	1,00	407,46	0,01597		
11	55.000	1,09	448,21	0,01746		
12	60.000	1,25	488,96	0,01996		
13	65.000	1,50	529,70	0,02395		
14	70.000	1,56	570,45	0,02495		
15	75.000	1,87	611,20	0,02994		
16	80.000	2,12	651,94	0,03393		
17	85.000	2,49	692,69	0,03991		
18	90.000	2,81	733,44	0,04490		
19	94.000	2,90	766,03	0,04640		
Tabel 4.
Tegangan Screw Press

No	T	σi = Fi /Ao (kN/mm²)	T  = Ln (1+e)	T =  (1+e1)	
1	sT1	40,75	0,00	40,85	
2	sT2	81,49	0,00	81,90	
3	sT3	122,24	0,00	122,85	
4	sT4	162,99	0,01	164,20	
5	sT5	203,73	0,01	205,65	
6	sT6	244,48	0,01	246,91	
7	sT7	285,23	0,01	288,34	
8	sT8	325,97	0,01	330,01	
9	sT9	366,72	0,01	372,17	
10	sT10	407,46	0,02	413,92	
11	sT11	448,21	0,02	455,97	
12	sT12	488,96	0,02	498,62	
13	sT13	529,70	0,02	542,24	
14	sT14	570,45	0,02	584,51	
15	sT15	611,20	0,03	629,23	
16	sT16	651,94	0,03	673,70	
17	sT17	692,69	0,04	719,80	
18	sT18	733,44	0,04	765,65	

Tabel 5.  
Regangan Screw Press

No	T	e =li / Lo	T  = Ln (1+e)	
1	ST 1	0,0025	0,0025	
2	ST 2	0,0050	0,0050	
3	ST 3	0,0050	0,0050	
4	ST 4	0,0075	0,0075	
5	ST 5	0,0095	0,0094	
6	ST 6	0,0100	0,0099	
7	ST 7	0,0110	0,0109	
8	ST 8	0,0125	0,0124	
9	ST 9	0,0150	0,0149	
10	ST 10	0,0160	0,0158	
11	ST 11	0,0175	0,0173	
12	ST 12	0,0200	0,0198	
13	ST 13	0,0239	0,0237	
14	ST 14	0,0249	0,0246	
15	ST 15	0,0299	0,0295	
16	ST 16	0,0339	0,0334	
17	ST 17	0,0399	0,0391	
18	ST 18	0,0449	0,0439	
19	ST 8	0,0125	0,0124	

Tabel 6. 
Tegangan Vs Regangan Screw Press

No	T =  (1+e1)	T  = Ln (1+e)	
1	40,85	0,0025	
2	81,90	0,0050	
3	122,85	0,0050	
4	164,20	0,0075	
5	205,65	0,0094	
6	246,91	0,0099	
7	288,34	0,0109	
8	330,01	0,0124	
9	372,17	0,0149	
10	413,92	0,0158	
11	455,97	0,0173	
12	498,62	0,0198	
13	542,24	0,0237	
14	584,51	0,0246	
15	629,23	0,0295	
16	673,70	0,0334	
17	719,80	0,0391	

                        Gambar 18. Grafik Tegangan Vs Regangan Screw Press

Keuletan dari screw press ini adalah:

3.1.2 Karakteristik Kekerasan

Tabel 7.
Data Pengujian Vickers

Material	Titik Pengujian	Diagonal Rata-rata (mm)	Beban Tekan (Kg)	
Screw Press	1	1	125	
	2	1	125	
	3	1,1	125	
			
Angka kekerasan Vikers (VHN) untuk spesimen screw, dapat ditentukan dari persamaan berikut :

Dimana : 
P	= beban yang diberikan (125 Kgf)
L	= panjang diagonal (1 mm dan 1,1 mm)
Ɵ	= sudut antara permukaan intan yang   
 	   berlawanan (136°), Maka :

Untuk titik penekanan uji kekerasan dapat dilihat pada Gambar 19.

3

2

1

Gambar 19. Titik Penekanan Uji Kekerasan

Tabel 7.
Hasil Pengujian Kekerasan Vickers Hardness Number

Spesimen Uji	Diagonal rata-rata	HV (kg/mm2)	
	μm	mm		
Screw Press	1000	1	231,75	
	1000	1	231,75	
	1100	1,1	191,52	

3.1.3	Struktur Mikro
Struktur mikro screw press dapat diamati melalui pengamatan meralografi pada mikroskop optik. Pembesaran mikroskop optik yang diberikan adalah 20X, 50X, dan 100X. Hasil pengamatan struktur mikro ditunjukkan pada Gambar 20.

Ferit

Perlit

a.	Pembesaran 20X	   b. Pembesaran 50X

c. Pembesaran 100X

Gambar 20.  Struktur Mikro Screw Press

3.1.4	Komposisi kimia
Untuk komposisi material standart screw dan komposisi material komponen screw yang mengalami kerusakan dapat dilihat pada Tabel. 8.
Tabel 8.
Komposisi Kimia Screw Press Standar dengan Screw Press Rusak

Unsur Kimia (%)	Screw Press Standar	Screw Press Rusak	
C	0,40	0,18	
Si	1,0	0,13	
Mn	0,80	0,22	
Cr	3,0	0,10	
Ni	0,5	0,12	
P	<0,02	-	
S	<0,02	-	
Mo	0,35	-	
Fe	-	0,06	
Cu	-	0,10	

Analisis gaya pada screw
Untuk besar tekanan dari cone dapat dicari dengan cara berikut :

Gambar 21. Model Penampang Normal Screw

D = 278 mm =  0,278 m
d = 142  mm = 0,142 m 

Tekanan cone (P)  60 bar = 60 . 105 N/m2
Gaya tekannya :

Ɵ

Gambar 21. Sudut Kemiringan Pisau Screw

Sudut kemiringan pisau press (Ɵ) = arc tan (279/110) = 68,4º, koefisien gesek (µ) antara berondolan dengan pisau press diambil 0,6 (Beer, Ferdinand P., et al, 2006). Gaya yang bekerja pada arah radial screw adalah :

90° - Ɵ

Ɵ

Gambar 22. Diagram Benda Bebas Screw press

Keterangan :
P = Tekanan cone terhadap screw (50-60 bar)
F = Gaya gesek antara pisau press dengan 
      buah (0,7)
FR = Gaya yang bekerja pada arah radial screw 
        press
N = Gaya normal
F  = Gaya tekan cone terhadap screw

Jadi tekanan radial pada screw adalah sebesar 675 KN

Torsi yang dihasilkan adalah :

l	= jarak sisi tegak pisau press = D x tg Ɵ =    
        0,017 x tg 68,4
      = 0,04 m
dm = diameter pitch screw = 0,11 m

Torsi diperlukan untuk menahan beban dan melawan gesekan. Tegangan geser nominal screw adalah :

Tegangan aksial screw adalah :

  		= 336.130 N/m2
Tegangan tarik spesimen uji adalah:

atau sama dengan 

3.2  Pembahasan

3.2.1  Sifat Tarik Screw Press
Dari hasil pengujian screw press ini memiliki tegangan tarik sebesar 78 kg/mm2, sementara berdasarkan standar dari material screw press  Laju tegangan tarik untuk screw press 100 kg/mm2. Bila dilihat dari perhitungan analisis gayanya dimana ada perbedaan tegangan tarik antara spesimen uji dengan standar dari screw press sebesar 22 kg/mm2.  Dari hasil pengujian ini juga dapat dikatakan bahwa screw press hampr tidak memiliki sifat ulet, karena dari kurva uji,  bentuk ulet hampir tidak ditemukan, hal ini terjadi karena beberapa faktor antara lain suhu dan bentuk dari material.   Sementara bila dilihat dari patahannya,  patahan yang terjadi berada di tengah-tengah spesimen, hal ini terjadi karena kadar karbon pada sepanjang spesimen merata sehingga patahan yang terjadi berada di tengah-tengah, sedangkan bentuk patahannya lebih kasar, hal ini menunjukkan spesimen memiliki sifat getas karena tidak ditemukan bentuk ulet dari patahannya. Dan dari perhitungan nilai keuletannya hanya 4,64 %.
3.2.2  Sifat kekerasan Screw Press
Dari hasil pengujian spesimen uji memiliki kekerasan sebesar 231,75 kg/mm2 dan 191,52 kg/mm2. Bila dilihat dari ketiga titik penekanan pada titik 1 dan 2  kekerasannya sama tetapi di titik 3 kekerasannya berbeda. Maka pada titik 3 tingkat keausan lebih tinggi dari pada titik 1 dan 2.

3.2.3  Struktur Mikro Screw Press
Berdasarkan komposisi kimia spesimen uji ini termasuk pada golongan baja karbon sedang, dikarenakan kandungan C (karbon) sebesar 0,40% untuk material standar dan 0,18% untuk spesimen uji. Baja karbon sedang memiliki sifat mekanis yang lebih kuat dengan tingkat kekerasan yang lebih tinggi dari pada baja karbon rendah.

Daerah Pengujian 
Struktur Mikro

Gambar 23. Titik Pengujian Mikro Screw Press

Gambar 24. Pengamatan Metalografi Screw Press

3.2.4  Komposisi material Screw Press
Untuk pengujian komposisi material digunakan sampel dari potongan screw press seperti terlihat pada Gambar 25. 

Bagian yang diambil untuk pengujian

Gambar 25. Bagian Screw Press Untuk Pengujian Tarik dan Komposisi Bahan

Kemudian spesimen uji dibentuk seperti pada Gambar 26.

Gambar 26. Bentuk Benda Uji Screw Press 

Spesimen uji yang sudah dibentuk kemudian didrill, hasil dari drill diambil dengan berat ± 2,435 gr yang kemudian diuji guna mendapatkan komposisi kimianya. Dari hasil pengujian dapat dilihat ada beberapa unsur kimia yang tidak ada pada spesimen uji serta beberapa unsur yang tidak sesuai komposisinya, seperti terlihat pada Tabel 8.

4.	Simpulan
Dari beberapa pengujian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
a.	Terdapatnya  perbedaan tegangan tarik dari spesimen uji dengan standar dari material screw press, dimana dari pengujian  tegangan tarik spesimen uji adalah 78 kg/mm2 sementara standar dari material screw press adalah 100 kg/mm2.
b.	Dari pengujian kekerasan dari 3 titik uji didapat 1 titik yang berbeda kekerasannnya, hal ini juga mempengaruhi tingkat aus pada material screw press itu sendiri.
c.	Dari analisis gaya didapat bahwa tekanan 
yang terjadi pada screw sebesar 264 kN/m2, sedangkan tegangan aksialnya sebesar 336,13 kN/m2, dan torsinya 85,50 kN.m2.
d.	Dari pengujian komposisi bahan, material screw press termasuk pada golongan baja karbon sedang karena kadar C (karbon) 0,40% untuk screw standar dan 0,18% untuk screw yang mengalami kerusakan. 

Saran
1.	Diperlukan pengujian lanjutan untuk melihat karakteristik lainnya yang terjadi akibat pengujian terhadap screw press.
2.	Melakukan pengujian lanjutan untuk melihat pengaruh dari karakteristik sawit terhadap screw press.

Daftar Pustaka    

1)	Anonim [Ad], “Uji Keausan”, 2014 
2)	http://ftkceria.wordpress.com/2012/04/28/uji-keausan-wear/
3)	Almutaqqin M Rois, “Pengamatan Struktur Mikro”, 2013
4)	ASM Handbook, "Metallography And Microstructure",  volume 9, American Society For Metal, 1992
5)	http://ardra.biz/sain-teknologi/metalurgi/besi-cor-cast-iron/
6)	Book Company. New York, 2008 Sitepu, T, “Tegangan Tarik”, 2010
7)	Beer Ferdinand P, et al, “Vector Mechanics For Engineers Statics and Dynamics”. Mc Graw Hill, New York, 2007
8)	Subdit Pengelolaan Lingkungan, Direktorat Pengolahan Hasil Pertanian, Ditjen PPHP, departemen Pertanian, Pedoman Pengelolaan Limbah Industri Kelapa Sawit, Jakarta, 2006
9)	Chijiiwa Kenji, Surdia Tata. “Teknik Pengecoran Logam”
10)	Diancoly, Douglas, “Fisika” Erlangga:Jakarta, 2001
11)	Dokumentasi di PTPN V Kebun Sei Intan
12)	GalihWay Hadijaya Prabu. “Pengujian Mikro Hardness“,2009
13)	http://id.wikipedia.org/wiki/Baja
14)	http://id.wikipedia.org/wiki/Bahan
15)	Joni Hamzah, Analisa Kinerja Boiler dengan kapasitas uap 40 ton/jam, skripsi, 2016.
16)	Kanginan, Martheen,”Fisika SMA 2A”. Erlangga: Jakarta, 2004
17)	Mashariyanto. “Pengetahuan Bahan”, 2014
18)	http://mashariyanto.wordpress.com/kuliah/semester-3/pengetahuan-bahan-teknik/
19)	Mukhlisin Hafidz, “Modulus Elastisitas”, 2012
20)	http://agileee46.blogspot.com/2012/11/modulus-elastisitas.html
21)	Novianto Okasatria, “Uji Kekerasan”, 2014
22)	http://www.alatuji.com/article/detail/3/what-is-hardness-test-uji-kekerasan-#.U5XyeEDPhmI
23)	Prehatin, Optimasi Bahan Bakar dan kinerja Boiler, Skripsi, 2016
24)	PT. Sempurna Jaya Laju, “Kempa Ulir Mono dan Dobel Sekrup”, 2014
25)	http://laju.com/id/lp_10_15.php 
26)	Shigley, J.E . Michele. C.R, “Mechanical Engineering Design”. Hill 
27)	Sudarmo, Analisa Kinerja Takuma Water Tube Boiler N 600 SA Kapasitas 20 Ton/jam, Skripsi, 2017
28)	Wiliam, C. Reynold & Hendry C. Perkins, “Thermodinamika Teknik” edisi kedua, Erlangga, Jakarta 1989.