LAPORAN Kerja Praktek Bukit Asam

LAPORAN KERJA PRAKTIK

PT BUKIT ASAM, TANJUNG ENIM

JUDUL :

“Material Selection Untuk Aplikasi Tahan Impak dan Tahan Aus

Pada Peralatan Tambang PT Bukit Asam”

Disusun oleh:

RATNO WIJAYA

2712100036

FABIAN DANANDJAYA P

2712100132

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2015

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN KERJA PRAKTIK

DI

PT BUKIT ASAM

TANJUNG ENIM – SUMATERA SELATAN

PERIODE 3 Juni s.d. 3 Juli 2015

Oleh:

Ratno Wijaya

2712100036

Fabian Danandjaya P

2712100132

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Mengetahui:

Manager Perencanaan Perawatan

YusmarNP: 7093130451

Pembimbing Utama

Iman Malik AnasNP: 8009130843

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah

memberikan rahmat, serta karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan kerja

praktik di PT Bukit Asam dengan judul “Material Selection Untuk Aplikasi Tahan Impak dan

Tahan Aus Pada Peralatan Tambang PT Bukit Asam” Laporan kerja praktik ini merupakan

hasil kerja praktik yang penulis laksanakan pada tanggal 3 Juni – 3 Juli 2015 dan dibuat

untuk melengkapi Mata Kuliah Kerja Praktik yang menjadi salah satu syarat kelulusan

mahasiswa di Jurusan Teknik Material dan Metalurgi Fakultas Teknologi Industri Institut

Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, laporan

kerja praktik ini tidak dapat diselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, penulis ingin

mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberi dukungan, dan

bimbingan kepada penulis hingga laporan kerja praktik ini dapat diselesaikan.

1. Orang tua penulis yang selalu mendukung dan menasehati penulis dengan kasih sayang

mereka.

2. Bapak Sungging Pintowantoro, S.T, M.T, Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Material

dan Metalurgi Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya.

3. Bapak Wikan Jatimurti, ST., M.Sc. selaku Koordinator Kerja Praktik Jurusan Teknik

Material dan Metalurgi Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya.

4. Ibu Haryati Purwaningsih ST., M.Sc. selaku Pembimbing Kerja Praktek penulis di

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi

Sepuluh Nopember Surabaya.

5. Bapak Iman Malik Anas selaku Engineer Mesin tempat dimana penulis melaksanakan

kerja praktik. Terima kasih atas kesempatan yang Bapak berikan kepada penulis untuk

kerja praktik di Perencanaan Perawatan Mesin

6. Teman-teman dari Jurusan Teknik Metalurgi dan Material 2012. Terima kasih sudah

banyak membantu dan saling menguatkan selama kita menjalankan kerja praktik di PT

Bukit Asam

7. Keluarga Besar Mas Ryan, yang telah meminjamkan transportasi selama penulis

mengerjakan laporan serta menerima dan menyambut penulis di Tanjung Enim dengan

baik.

8. Pihak lain yang belum penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu kelancaran

kerja praktik penulis selama di PT Bukit Asam. Terima kasih banyak atas bantuan dan

dukungannya.

Penulis berharap laporan kerja praktik ini dapat bermanfaat bagi seluruh pihak yang

membaca. Penulis juga menyadari masih terdapat banyak kekurangan dalam laporan kerja

praktik ini, sehingga penulis mohon maaf jika ada kata-kata yang tidak mengenakan hati.

Penulis sangat menerima kritik dan saran dari para pembaca yang dapat membangun demi

penulisan laporan selanjutnya.

Tanjung Enim, Juli 2015

Penulis

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN........................................................................................................iKATA PENGANTAR...............................................................................................................iiDAFTAR ISI.............................................................................................................................ivBAB I PENDAHULUAN..........................................................................................................1

1.1 Latar Belakang.............................................................................................................11.2 Tujuan..........................................................................................................................21.3 Ruang Lingkup............................................................................................................21.4 Metode Penelitian........................................................................................................31.5 Waktu dan Tempat Pelaksanaan..................................................................................31.6 Sistematika Laporan....................................................................................................3

BAB II GAMBARAN UMUM PT BUKIT ASAM..................................................................52.1 Sejarah PT Bukit Asam...............................................................................................52.2 Lokasi Perusahaan.......................................................................................................62.3 Profil PT Bukit Asam..................................................................................................62.4 Struktur Organisasi Bukit Asam..................................................................................82.5 Anak Perusahaan.........................................................................................................9

BAB III PROSES PENAMBANGAN BATUBARA..............................................................103.1 Proses Penambangan.................................................................................................103.2 BWE System.............................................................................................................133.3 CHF (Coal Handling Facilities).................................................................................15

BAB IV TINJAUAN PUSTAKA............................................................................................184.1 Baja dan Unsur Paduan.............................................................................................184.2 Perlakuan Panas.........................................................................................................224.3 Kekuatan Impak.........................................................................................................224.4 Ketahanan Aus...........................................................................................................24

BAB V HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN......................................................265.1 Hasil Pengamatan......................................................................................................265.2 Pembahasan...............................................................................................................26

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN.................................................................................39DAFTAR PUSTAKA................................................................................................................vLAMPIRAN..............................................................................................................................vi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan dunia teknologi dan ilmu pengetahuan menuntut dunia industri untuk

terus bersaing. Industri yang bergerak di bidang tambang menjadi salah satu bidang dengan

persaingan yang sangat ketat. PT. Bukit Asam (PERSERO) Tbk. merupakan salah satu

perusahaan terbesar di Indonesia yang bergerak dalam bidang tambang. Sumber Daya

Manusia menjadi prioritas utama bagi perusahaan untuk terus bersaing dengan perusahaan

lain dan juga negara berkembang lainnya. Oleh karena itu, perguruan tinggi yang merupakan

tempat dimana sumber daya manusia dilatih kemampuan intelektual yang dimilikinya harus

bisa memiliki lulusan yang dapat memenuhi kompetensi. Untuk mencapai hal tersebut, perlu

adanya kerjasama yang baik antara perguruan tinggi dengan industri itu sendiri.

Pengalaman dan pengetahuan yang dimiliki mahasiswa dirasa masih minim untuk

bisa terjun langsung di dunia industri. Sehingga perlu diadakan suatu kegiatan yang dapat

menunjang hal tersebut, yaitu Kerja Praktek. Melalui program Kerja Praktek ini diharapkan

mahasiswa bisa mendapatkan kesempatan untuk memahami proses secara langsung mengenai

bidang ilmu Jurusan Teknik Material dan Metalurgi ITS khususnya di PT. Bukit Asam

(PERSERO) Tbk. Selain itu mahasiswa diharapkan bisa mendapatkan kesempatan untuk

menganalisa, membandingkan, dan mengaplikasikan teori yang selama ini diperoleh di

perguruan tinggi dengan kondisi yang sesungguhnya. Hal lain yang bisa didapat dari Program

Kerja Praktek ini adalah sebagai sarana pencarian sumber daya manusia yang baru dengan

cara mengevaluasi kualitas kerja dari mahasiswa tersebut.

Proses penambangan yang dilakukan di PT. Bukit Asam (PERSERO) Tbk. (yang

untuk selanjutnya disebut PTBA) mengandung banyak disiplin ilmu yang dipelajari di

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi ITS Surabaya. Salah satu dari disiplin ilmu tersebut

adalah pemilihan material. Pemilihan material yang tepat sesuai dengan kondisi dan beban

kerja yang diterima oleh material merupakan hal yang penting.

Pemilihan meterial juga harus mempertimbangkan desain atau rancangannya. Tentu,

sebelum mempertimbangan faktor desain dan beban, yang pertama perlu diketahui adalah

fungsi dari alat atau produk tersebut. Lalu untuk mengetahui bagaimana desain dan kondisi

kerjanya diperlukan analisa lain seperti, apa yang dilakakukan alat itu, dimana alat itu

1

digunakan, bagaimana cara kerjanya, siapa yang menggunakan, dan berapa biaya yang

dibutuhkan. Dengan hasil analisa tersebut dapat diketahui desain yang tepat dan sifat meterial

apa yang harus dimiliki oleh alat tersebut untuk kondisi kerja demikian.

Dalam pertambangan, permasalahan tentang ilmu material yang sering dihadapi

adalah masalah keausan, ketahanan impak dan korosi. Keausan sering kali terjadi pada

komponen yang memegang peran utama pertambangan seperti pada gear, hopper, dan

crusher. Material dengan ketahanan impak yang tinggi juga memiliki peran penting dan

sering ditemukan di alat alat vital seperti Bucket pada BWE. Dengan laju aus yang tinggi

ditambah lingkungan pertambangan batubara yang memiliki PH sekitar 5, material yang ada

di tambang batubara sering rusak.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan umum dan tujuan khusus dalam kerja praktik ini adalah:

a. Tujuan Umum

1. Mengetahui sejarah dan profil PT Bukit Asam.

2. Mengetahui struktur organisasi dan anak perusahaan PT Bukit Asam.

3. Mengetahui proses penambangan batubara di PT Bukit Asam.

b. Tujuan Khusus

1. Mengetahui bagian apa saja yang memerlukan sifat tahan aus dan tahan impak pada

peralatan tambang PT. Bukit Asam (Persero) Tbk.

2. Mengetahui jenis material apa saja yang digunakan pada peralatan tambang yang

memerlukan sifat tahan aus dan tahan impak

1.3 Ruang Lingkup

Ruang lingkup kerja praktek di PT Bukit Asam Tanjung Enim, meliputi kegiatan:

1. Orientasi secara umum mengenai PT BUKIT ASAM Tanjung Enim.

2. Pengenalan struktur organisasi, tinjauan di lapangan dan kegiatan rutin dari masing-

masing bagian tiap satuan kerja.

3. Mempelajari proses penambangan batubara.

4. Mempelajari material yang digunakan pada peratan tambang yang memerlukan sifat

tahan aus dan tahan impak.

2

1.4 Metode Penelitian

Metode yang digunakan dalam menyusun laporan Kerja Praktek ini antara lain:

a) Studi Literatur

Merupakan metode penulisan berdasarkan informasi dan literatur yang bersangkutan

dengan objek yang dibahas. Metode ini digunakan terutama untuk memperoleh teori-

teori yang menunjang laporan ini.

b) Studi Lapangan / Observasi

Merupakan metode penulisan yang dilakukan dengan cara melihat langsung objek

pengamatan atau proses yang terjadi di lapangan. Dalam metode ini penulis juga

melakukan proses wawancara dengan pekerja lapangan yang berada pada cakupan

observasi penulis.

c) Diskusi

Merupakan metode yang dilakukan dengan cara berkonsultasi kepada pembimbing

Kerja Praktek dan dosen pembimbing. Yang mana dapat menambah sumber data

berdasarkan pengalaman di lapangan ataupun informasi yang tidak didapatkan

melalui sumber yang tertulis.

1.5 Waktu dan Tempat Pelaksanaan

Pengambilan data ini berlangsung selama 1 bulan dimulai pada tanggal 3 Juni 2015

dan berakhir pada tanggal 3 Juli 2015 bertempat di PT BUKIT ASAM Tanjung Enim,

Sumatera Selatan

1.6 Sistematika Laporan

Sistematika Laporan Tugas Umum Kerja Praktek ini adalah sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Berisi latar belakang, tujuan, ruang lingkup, waktu dan tempat

pelaksanaan, dan sistematika laporan Kerja Praktik.

BAB II : GAMBARAN UMUM PT BUKIT ASAM

Berisi tentang sejarah, lokasi, profil perusahaan, stuktur

organisasi, serta anak perusahaan.

BAB III : PROSES PENAMBANGAN BATUBARA

Berisi proses penambangan batubara dari BWE hingga proses

3

coal handling system di PT Bukit Asam.

BAB IV : TINJAUAN PUSTAKA

Berisi literatur – literatur yang berkaitan dengan masalah yang di

bahas pada laporan ini.

BAB V : HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

Berisi pengamatan dan pembahasan pada peralatan – peralatan

tambang PT Bukit Asam yang menggunakan material tahan aus

dan tahan impak.

BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan hasil pembahasan mengenai material tahan aus

dan tahan impak yang digunakan dan saran untuk laporan ini.

4

BAB II

GAMBARAN UMUM PT BUKIT ASAM

2.1 Sejarah PT Bukit Asam

Perusahaan ini didirikan sejak penjajahan Belanda tahun 1919 dengan metode

penambangan terbuka (Open Pit Mining) dengan daerah pertambangan pertama di daerah Air

Laya. Lalu pada tahun 1923 metode penambangan diubah menjadi penambangan bawah

tanah (Underground Mining). Tetapi metode ini hanya bertahan hingga 1940.

Setelah Indonesia merdeka, pemerintah mulai melakukan pembebasan perusahaan

yang dinamakan nasionalisasi. Lalu setelah Belanda mengakui bahwa Indonesia sudah

merdeka, pada tahun 1950 pemerintah Indonesia mengesahkan berdirinya Perusahaan Negara

Tambang Arang Bukit Asam (PN. TABA). Lalu pada tahun 1981, PN. TABA resmi berubah

nama menjadi Perusahaan Terbuka Tambang Batubara Bukit Asam (persero) Tbk. , yang

selanjutnya disebut perseroan.

PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Pelabuhan Tarahan atau di sebut juga dengan

PTBA merupakan salah satu perusahaan BUMN yang bergerak dalam bidang distribusi

batubara yang berpusat di Tanjung enim, Sumatera Selatan. PT Bukit Asam (Persero) Tbk.

adalah perusahaan milik negara yang bertujuan mengembangkan usaha pertambangan

nasional khususnya batubara. PTBA yang berdiri sejak 1981 termasuk dalam daftar lima

besar produsen batubara di Indonesia. Bahkan penjualan PTBA di dalam negeri termasuk

terbesar kedua.

Di era awal 1970-an saat melambungnya harga minyak, mata dunia terbuka bahwa

batubara merupakan sumber energi alternatif yang murah dan memiliki cadangan besar. Di

awal tahun 1976, Unit Produksi TABA yang merupakan bagian dari Perum Batubara

mendapatkan kunjungan dari pihak Bank Dunia. Unit yang memiliki kapasitas produksi

tahunan 122,000 ton saat itu telah memiliki studi kelayakan sederhana dan memiliki angka

produksi yang tidak melebihi 1 juta ton per tahun. Kemudian diputuskan untuk mengubah

coal mining projectmenjadi coal mining transportation atau pertambangan terpadu.

Pertambangan Terpadu ini dalam perencanaannya transportasi batubara akan

menempuh perjalanan darat sejauh 420 kilometer dan perjalanan laut 100 kilometer dari

lokasi awal (hulu) di area penambangan batubara Tanjung Enim, dan berujung (hilir) di

PLTU Suralaya. Untuk studi kelayakan terpadu program pengembangan ini sendiri, Bank

Dunia dan pemerintah RI masing-masing mengeluarkan anggaran 10 juta dolar AS.

5

2.2 Lokasi Perusahaan

PT Bukit Asam berlokasi di sekitar Pulau Sumatera dan kantor di Jakarta, serta 3

dermaga di Teluk Buyur, Kertapati, dan Tarahan. Lokasi PT Bukit Asam dapat dilihat di

bawah ini dengan luas daerah operasi tambang seluas 90.823 ha :

Gambar 2. 1 Lokasi PT Bukit Asam

Tambang batubara Tanjung Enim seluas 66.414 ha yang meliputi Kabupaten Muara

Enim dan Kabupaten Lahat, Sumatera Selatan, yang terdiri dari Air Laya (7.621 ha),

Muara Tiga Besar (3.300ha), Banko Barat (4.500 ha), Banko-Tengah Blok Barat

(2.423 ha), Banko-Tengah Blok Timur (22.937 ha), Banjarsari, Kungkilan, Bunian,

Arahan Utara, Arahan Selatan (24.751 ha).

Anak Perusahaan PT Bukit Kendi (882 ha).

Tambang batubara Ombilin seluas 2.950 ha, yang meliputi Lembah Segar dan Talawi.

Lokasi Peranap, Indragiri Hulu Riau (18.230 ha).

Lokasi Kecamatan Palaran, Kotamadya Samarinda melalui anak perusahaan PT

Internasional Prima Coal (3.238 ha).

2.3 Profil PT Bukit Asam

PT Bukit Asam (Persero) Tbk. merupakan perusahaan tambang batubara di Indonesia

yang sebagaian besar sahamnya dimiliki oleh Pemerintah Indonesia sebesar 65,02% dan

publik sebesar 34,98%. Perusahaan tambang yang berdiri pada tanggal 2 Maret 1981 6

berdasarkan dasar hukum Peraturan Pemerintah No 42 tahun 1980 ini memiliki besar modal

dasar senilai Rp 4.000.000.000.000 ( Rp 4 triliun). PT Bukit Asam (Persero) Tbk. ini

beralamat pusat di Jl. Parigi No. 1 Tanjung Enim, Sumatera Selatan. Berdasarkan laporan

keuangan perusahaan tahun 2014, PT Bukit Asam (persero) Tbk. mendapatkan laba bersih

senilai Rp 2,02 trilliun dengan volume penjualan sebesar 17,96 juta ton. Perusaahan yang

baru saja bertransformasi bisnis untuk menjadi perusahaan energi kelas dunia yang peduli

lingkungan ini, memiliki visi dan misi sebagai berikut :

Visi

Perusahaan energi kelas dunia yang peduli lingkungan

Misi

Mengelola sumber energi dengan mengembangkan kompetensi korporasi dan keunggulan

insani untuk memberikan nilai tambah maksimal bagi stakeholder dan lingkungan

Untuk mewujudkan visi, misi dari PTBA dan untuk mendirikan budaya perusahaan sebagai

dasar dari keberhasilan jangka panjang,

PTBA memiliki nilai nilai yaitu sebagai berikut :

1. Visioner : Mampu melihat jauh kedepan dan membuat proyeksi jangka panjang

dalam pengembangan bisnis.

2. Integritas : Mengedepankan perilaku percaya, terbuka, positif, jujur, berkomitmen

dan bertanggung jawab.

3. Inovatif : Selalu bekerja dengan kesungguhan untuk memperoleh terobosan baru

untuk menghasilkan produk dan layanan terbaik dari sebelumnya.

4. Profesional : Melaksanakan semua tugas sesuai kompetensi dengan kreativitas,

penuh keberanian, komitmen penuh, dalam kerjasama untuk keahlian yang terus

menerus meningkat.

5. Sadar biaya dan lingkungan : Memiliki kesadaran tinggi dalam setiap pengelolaan

aktivitas dengan menjalankan usaha atas asas manfaat yang maksimal dan

kepedulian lingkungan.

7

2.4 Struktur Organisasi Bukit Asam

8

Gambar 2. 2 Struktur Organisasi PT Bukit Asam

2.5 Anak Perusahaan

Gambar 2. 3 Data Anak Perusahaan PT. Bukit Asam (PERSERO) Tbk.

9

BAB III

PROSES PENAMBANGAN BATUBARA

3.1 Proses Penambangan

PT Bukit Asam (Persero) Tbk. Tanjung Enim memiliki 3 sumber tambang yaitu

tambang utama yang berada di Airlaya, lalu di Muara Tiga Besar yang biasa disebut MTB,

dan di Banko Barat. PT Bukit Asam ini merupakan pertambangan open pit atau tambang

terbuka, dimana kegiatan penambangan dilakukan di permukaan bukan di bawah tanah.

Tentunya proses penambangan yang pertama dilakukan adalah proses eksplorasi untuk

mengetahui potensi batubara yang dapat ditambang. Setalah itu, proses penggalian pun

dilakukan. Hasil galian lalu akan diangkut ke tempat penyimpanan batu bara sementara atau

yang biasa disebut dengan stock pile . Lalu, batu bara akan diangkut dengan kereta dan

selanjutnya dengan kapal untuk dikirim ke konsumen. PT Bukit Asam sendiri memiliki

beberapa grade batubara yang digali dan secara garis besar aktifitas penambangan di PT

Bukit Asam dapat dilihat di gambar 3.1 Grade batubara yang diproduksi oleh PTBA dapat

dilihat di tabel 3.1

Tabel 3.1 Grade batubara yang diproduksi oleh PT. Bukit Asam (PERSERO) Tbk.

Pada dasarnya proses penambangan yang terdapat di PT Bukit Asam memiliki 2 tipe

penambangan. yang pertama pertambangan kontinyu (continuous mining) dan penambangan

manual. Dimana metode Penambangan kontinyu ( BWE System ) dioperasikan oleh

perusahaan PTBA sendiri sedangkan untuk metode penambangan manual ( Shovel/Truck )

sebagian besar dilakukan oleh pihak ketiga/Kontraktor. Pada penambangan manual, proses

penanmbangan hanya dilakukan secara sederhana menggunakan alat bantu Shovel dan truk

pengangkut/Dump Truck. Sedangkan penambangan kontinyu dilakukan secara terus menerus

dengan menggunakan alat BWE dan didukung sistem CHF.

10

Gambar 3.1 Aktifitas Tambang PT Bukit Asam

Gambar 3.2 Continuous MiningProses penambangan dimulai dari sumber tambang yang berada di kawasan Airlaya,

Muara Tiga Besar dan Banko Barat. Ketiga kawasan tersebut menjadi sumber utama tambang

batubara di PTBA. Proses penambangan utama menggunakan alat Bucket Wheel Excavator

(BWE) sebagai alat pengeruk. Alat ini berfungsi untuk mengeruk batubara dari tanah

penutup. BWE menggunakan listrik sebagai sumber tenaga. Setelah batubara dikeruk, lalu

batubara akan jatuh pada conveyor yang sudah terpasang pada BWE sehingga batubara akan

jatuh di ujung BWE yang lainnya. Dalam pengerjaanya, BWE dibantu oleh Belt Wagon

(BW). BW adalah alat yang digunakan sebagai perpanjangan tangan BWE. BW membantu

mengalirkan batubara menuju conveyor excavating (CE).

Setelah batubara sampai di conveyor, batubara akan di antarkan ke distribution point.

Distribution Point adalah tempat dimana batubara dan tanah dipisahkan. Tanah yang berhasil

dipisahkan akan diarahkan menuju outside dump menggunakan Conveyor Dumping (CD),

sedangkan batubara akan dialirkan menuju ke stock pile menggunakan Coal Conveyor (CC).

Stock pile adalah kawasan untuk menimbun batubara. Stock pile terdiri dari gundukan

gundukan batubara yang disusun berdasarkan grade. Stock pile berguna untuk menyimpan

pasokan batubara, karena pada saat hujan tidak ada kegiatan penambangan sehingga

permintaan batubara dipasok dari stock pile ini. Stock pile dilengkapi dengan alat

Stacker/Reclaimer. Sistem operasi Stacker/Reclaimer dapat dibedakan menjdi dua system

yaitu:

Stacking yaitu sistem operasi untuk menumpukkan batubara di stockpile jika TLS

tidak membutuhkan batubara.

12

Reclaiming yaitu system operasi untuk mengambil batubara dari stock pile jika TLS

membutuhkan batubara untuk dimuat ke gerbong.

S/R merupakan suatu mesin sejenis BWE tetapi lebih kecil, kelebihan dari mesin ini bisa

mengambil batubara dan menimbun batubara. Sesuai dengan namanya Stacker/Reclaimer

yang berarti mengambil kembali dan menimbun batubara ke lokasinya.

Setelah ditumpuk di stock pile, batubara sesuai permintaan akan diangkut

menggunakan S/R ke Coal Conveyor (CC) menuju Train Loading Station (TLS). TLS

berfungsi untuk penyimpanan batubara sementara sebelum akhirnya dimasukkan ke dalam

kereta. TLS dilengkapi oleh hopper pembantu, sehingga batubara dari CC akan masuk ke

dalam hopper. Lalu ketika kereta datang, hopper akan terbuka dan batubara akan jatuh pada

gerbong yang kosong. Kereta lalu di distribusikan ke berbagai macam tujuan salah satunya ke

PLTU, pelabuhan untuk kebutuhan pengiriman dosmetik maupun ekspor.

3.2 BWE System

BWE adalah sebuah alat berat tambang yang digunakan untuk surface mining. Fungsi

utama BWE adalah pengeruk utama dalam penambangan skala besar dan kontinyu. Faktanya

BWE adalah alat penambangan terbesar yang pernah dibuat, dan kendaraan terbesar di darat.

BWE hanya digunakan untuk penambangan batubara.

Secara umum, BWE memiliki 4 bagian yaitu bucket wheel, lengan, conveyor, dan

penggerak. Sebelum pengerukan dilakukan, ahli geologi memastikan ada tidaknya batubara

dibawah tanah tersebut, grade apa yang ada dan batas areal pengerukan. Jika sudah

ditetapkan arealnya, lalu dilakukan analisa ada tidaknya penghalang seperti pohon atau batu.

Penghalang harus disingkirkan sebelum dilakukan pengerukan. Jika ada pohon, harus

ditebang terlebih dahulu dan jalur penambangan harus mampu menahan beban BWE.

Sedangkan jika penghalang berupa batu, maka dilakukan metode bombing jika dibutuhkan.

Setelah semua persiapan selesai, lalu BWE akan mulai menggali. Biasanya, batubara

akan tertutupi oleh tanah, sehingga BWE harus menggali tanah terlebih dahulu. Ketika

menggali tanah, conveyor diarahkan menuju outside dump. Setelah selesai, BWE akan mulai

mengeruk batubara. Bucket wheel bertugas sebagai bagian pertama yang menyentuh bahan

tambang. Maka dari itu, tingkat keausan bucket wheel sangat tinggi.

Karena sulitnya medan yang harus ditempuh BWE, BWE menggunakan chain link

untuk memudahkan gerak maju mundur BWE. Selain itu dengan adanya gear rim pada poros

BWE, maka memungkinkan BWE untuk berputar ke kanan dan ke kiri (slewing). Material

13

tahan impak dan tahan aus yang dibutuhkan pada alat ini adalah : gear rim segment, crawler

chain link, cam for drive thumbler, wheel boogie, dan gigi bucket.

Gambar 3.3 Spefikasi BWE

14

3.3 CHF (Coal Handling Facilities)

CHF atau Coal Handling Facilities adalah sebuah fasilitas atau sistem yang bertujuan

untuk memindahkan batubara dari satu tempat ke tempat lain, pada pertambangan batubara di

PT Bukit Asam ini CHF digunakan untuk memindahkan batubara dari area tambang sampai

ke tempat penampungan atau stockpile yang selanjutnya akan dikirim ke konsumen. Di PT

Bukit Asam selain menangani batubara, fasilitas ini juga untuk menangani tanah hasil

penggalian. Diagram CHF yang terdapat pada PT Bukit Asam dapat dilihat pada gambar di

bawah ini :

Gambar 3.4 Coal Handling Facilities

Secara garis besar CHF PT Bukit Asam terdiri dari, conveyor system, dump hopper,

crusher, stacking/reclaiming, spreader, stockpile dan TLS (Train Loading Station). Stockpile

merupakan tempat penampungan sementara batubara dimana di PT Bukit Asam, salah satu

stockpile-nya dapat menampung 250.000 ton batubara. Batubara yang berada di stockpile ini

nantinya akan dikirim menggunakan kereta api setelah melalui proses pemuatan batubara di

TLS. Salah satu TLS PT Bukit Asam dapat memuat batubara ke dalam gerbong kereta api

dengan kapasitas curah sebesar 2.800 ton/jam. Stacking/reclaiming merupakan alat untuk

membantu proses penumpukan atau pengambilan batubara yang biasanya ditempatkan di

stockpile. Stacking berarti batubara ditumpuk menggunung pada stockpile, sedangkan

reclaiming berarti mengambil batubara dari stockpile. Stacking/reclaiming bisa dilihat pada

15

gambar 3.5 Spreader merupakan alat untuk menyebarkan tanah sisa penggalian pada tambang

yang dibawa conveyor dumping seperti pada gambar diagram CHF. Spreader ini memiliki

kapasitas 5600 bcm (bucket per minute) dengan berat total 960 ton.

Gambar 3.5 Spreader

Gambar 3.6 Stacker/Reclaimer di Stockpile

Pada penambangan manual menggunakan excavator, tidak terdapat conveyor system yang

dapat langsung memindahkan batubara secara cepat seperti pada penambangan kontinyu

dimana terdapat BWE yang terhubung dengan conveyor distribution point seperti pada

gambar 3.4 di penambangan manual ini batubara yang telah ditambang dikumpulkan pada

satu tempat terlebih dahulu baru dilanjutkan dengan conveyor system. Tempat penampungan

tersebut disebut dump hopper. Secara sederhana hopper dapat dijelaskan seperti wadah atau

corong untuk menampung batubara dan menuangkannya kembali ke conveyor.

Apabila dilihat dari fungsi dump hopper ini, dapat diketahui bahwa dump hopper ini

akan menerima gaya impak dan gaya gesek yang cukup besar dari batubara. Gaya impak

timbul saat batubara di jatuhkan dari atas dan berbenturan dengan dinding hopper, sedangkan

gaya gesek timbul saat batubara meluncur turun ke arah conveyor. Tentu agar hopper dapat

bertahan dari beban demikian, dinding hopper haruslah dilindungi dengan material yang

16

tepat. Pada dinding hopper ini untuk dapat bertahan dari gaya impak maka dibutuhkan

material yang memiliki ketangguhan yang tinggi. Akan tetapi, dinding yang tangguh tidaklah

cukup, karena dinding hopper juga harus menahan beban gaya gesek dari batubara agar tidak

aus. Untuk mendapat ketahanan terhadap gaya gesek, material dinding hopper juga harus

memiliki kekerasan yang tinggi.

Pada dump hopper juga ditemukan crusher, karena batubara yang masuk ke dump

hopper relatif masih berukuran besar. Crusher ini digunakan untuk mengecilkan ukuran

batubara hingga 200 mm. Pada crusher ini dibutuhkan material dengan kekerasan yang tinggi

untuk menghancurkan batubara. Conveyor merupakan alat untuk memindahkan batubara

yang bentuknya seperti rel panjang. Seperti yang terlihat pada gambar 3.4 diagram CHF,

terdapat beberapa conveyor seperti coal conveyor dan conveyor dumping. Saat batubara

ditambang oleh BWE, batubara tersebut akan didistribusikan ke conveyor distribution point

untuk memisahkan antara material batubara dan tanah. Conveyor ini memiliki panjang rel

berbeda tergantung kebutuhan. Di PT Bukit Asam sendiri memiliki conveyor dengan panjang

jalur yang berbeda diantaranya 500 m hingga lebih. Conveyor ini bergerak dengan kecepatan

5,5 m/detik. Dari satu conveyor ke conveyor lain biasanya dihubungkan dengan transfer

chute. Di transfer chute ini juga biasa ditemukan hopper tanpa ada crusher.

17

BAB IV

TINJAUAN PUSTAKA

4.1 Baja dan Unsur Paduan

4.1.1 Baja

Baja karbon merupakan salah satu jenis baja paduan yang terdiri atas unsur besi

(Fe) dan karbon (C). Dimana besi merupakan unsur dasar dan karbon sebagai unsur

paduan utamanya. Dalam proses pembuatan baja akan ditemukan pula penambahan

kandungan unsur kimia lain seperti sulfur (S), fosfor (P), slikon (Si), mangan (Mn)

dan unsur kimia lainnya sesuai dengan sifat baja yang diinginkan. Baja karbon

memiliki kandungan unsur karbon dalam besi sebesar 0,2% hingga 2,14%, dimana

kandungan karbon tersebut berfungsi sebagai unsur pengeras dalam struktur baja.

Dalam pengaplikasiannya baja karbon sering digunakan sebagai bahan baku

untuk pembuatan alat-alat perkakas, komponen mesin, struktur bangunan, dan lain

sebagainya. Menurut pendefenisian ASM handbook vol.1:148 (1993), baja karbon

dapat diklasifikasikan berdasarkan jumlah persentase komposisi kimia karbon dalam

baja yakni sebagai berikut:1. Baja Karbon Rendah (Low Carbon Steel)

Baja karbon rendah merupakan baja dengan kandungan unsur karbon dalam

sturktur baja kurang dari 0,3% C. Baja karbon rendah ini memiliki

ketangguhan dan keuletan tinggi akan tetapi memiliki sifat kekerasan dan

ketahanan aus yang rendah. Pada umumnya baja jenis ini digunakan sebagai

bahan baku untuk pembuatan komponen struktur bangunan, pipa gedung,

jembatan, bodi mobil, dan lain-lainya.

2. Baja Karbon Sedang (Medium Carbon Steel)

Baja karbon sedang merupakan baja karbon dengan persentase kandungan

karbon pada besi sebesar 0,3% C – 0,59% C. Baja karbon ini memiliki

kelebihan bila dibandingkan dengan baja karbon rendah, baja karbon sedang

memiliki sifat mekanis yang lebih kuat dengan tingkat kekerasan yang lebih

tinggi dari pada baja karbon rendah. Besarnya kandungan karbon yang

terdapat dalam besi memungkinkan baja untuk dapat dikeraskan dengan

memberikan perlakuan panas (heat treatment) yang sesuai. Baja karbon

18

sedang biasanya digunakan untuk pembuatan poros, rel kereta api, roda gigi,

baut, pegas, dan komponen mesin lainnya.

3. Baja Karbon Tinggi (High Carbon Steel)

Baja karbon tinggi adalah baja karbon yang memiliki kandungan karbon

sebesar 0,6% C – 1,4% C. Baja karbon tinggi memiliki sifat tahan panas,

kekerasan serta kekuatan tarik yang sangat tinggi akan tetapi memiliki

keuletan yang lebih rendah sehingga baja karbon ini menjadi lebih getas. Baja

karbon tinggi ini sulit diberi perlakuan panas untuk meningkatkan sifat

kekerasannya, hal ini dikarenakan baja karbon tinggi memiliki jumlah

martensit yang cukup tinggi sehingga tidak akan memberikan hasil yang

optimal pada saat dilakukan proses pengerasan permukaan. Dalam

pengaplikasiannya baja karbon tinggi banyak digunakan dalam pembuatan

alat-alat perkakas seperti palu, gergaji, pembuatan kikir, pisau cukur, dan

sebagainya.

19

Gambar 4.1 Diagram kesetimbangan Fe-Fe3C

4.1.2 Unsur Paduan

Besi murni sangat lunak untuk digunakan dalam keperluan yang membutuhkan

material dengan sifat yang kuat. Sehingga dalam aplikasinya, penambahan unsur

paduan lain dalam jumlah kecil dapat meningkatkan kekuatan baja tersebut. Ini terjadi

karena adanya perbedaan ukuran atom yang mendesak masuk ke dalam struktur baja

sehingga menyebabkan baja sulit untuk terdeformasi secara atomik. Maka dari itu

seberapa kecil pun penambahan unsur lain dalam baja akan merubah sifat

mekaniknya. Berikut adalah pengaruh unsur paduan terhadap sifat mekanik dalam

baja.

a. Karbon (C)

Karbon adalah salah satu unsur yang terpenting dan paling berpengarh dalam

paduan baja. Dengan ditambahkannya karbon pada baja menyebabkan

meningkatnya kekuatan dan kekerasan tetapi menurunkan sifat elastis, sifat

mampu tempa dan sifat machining baja tersebut. Penambahan carbon pada

baja tidak mempengaruhi sifat anti korosi pada gas, asam dan air.

b. Aluminium (Al)

Aluminium adalah salah satu de-oksidator yang paling bagus jika ditambahkan

nitrogen. Selain sebagai de-oksidator, efek lainnya adalah baja akan lebih

tahan terhadap strain aging. Penambahan sedikit aluminium akan

menyebabkan struktur semakin halus.

c. Krom (Cr)

Penambahan krom akan menaikkan tensile strength dan yield strength baja.

Tensile strength bertambah 0.8-10 MPa untuk setiap penambahan 1% krom.

Semakin tinggi kadar krom, baja akan semakin tahan karat. Ini disebabkan

karena krom menutupi baja dengan lapisan oksida.

d. Mangan (Mn)

Penambahan unsur mangan akan meningkatkan kekuatan, sifat mampu tempa,

sifat mampu las dan yang paling penting adalah meningkatkan kedalaman

21

kekerasan. Hal inilah yang menyebabkan baja manganese steel memiliki sifat

semakin tangguh jika terus dipakai.

e. Molybdenum (Mo)

Penambahan unsur molybdenum akan meningkatkan tensile strength, sifat

mampu las, dan sifat tahan terhadap panas tetapi mengurangi sifat mampu

tempa baja tersebut. Jika dikombinasikan dengan unsur krom dan nikel,

molybdenum akan menambahkan kekuatan baja secara drastis.

f. Nikel (Ni)

Penambahan nikel secara signifikan akan menambahkan ketangguhan, dan

sifat mampu laku panas. Jika dikombinasikan dengan krom, maka kekerasan

baja akan naik dan tahan terhadap korosi. Jika aplikasi yang diinginkan adalah

proses las, maka penambahan nikel tidak di rekomendasikan.

g. Fosfor (P)

Unsur fosfor sangat dihindari dalam baja sehingga dalam aplikasinya dibatasi

untuk unsur ini. Menghilangkan unsur ini dalam baja hampir tidak mungkin,

maka dari itu hanya dibatasi maksimal 0.05%.

h. Timah (Pb)

Penambahan timah pada baja akan meningkatkan sifat machinability baja

tanpa menurunkan tensile strength. Meski begitu, penambahan timah dibatasi

dengan kadar diantara 0.2-0.5%. Ini disebabkan karena timah cenderung

terserbar secara merata pada baja.

i. Sulfur (S)

Penambahan sulfur sangat bagus untuk material tool steel. Dengan

bertambahnya sulfur, maka umur tool steel akan bertambah karena sulfur

mengurangi friksi tool steel dengan benda kerja (hot hardness). Selain itu,

penambahan sulfur mengurangi adanya crack saat proses pengelasan.

j. Silikon (Si)

Bertambahnya kadar silikon pada karbon akan mengakibatkan adanya

peningkatan kekuatan, tahan aus, dan sifat elastis. Inilah kelebihan

penambahan unsur silikon, kekuatan dan sifat elastis material akan bertambah

padahal kedua sifat tersebut saling berbanding terbalik. Ini dikarenakan silikon

membantu terbentuknya presipitasi grafit. Maka dari itu silikon sangat bagus

untuk aplikasi baja per. Di sisi lain, sifat kondutifitas material sangat menurun

22

drastis, akibatnya unsur silikon harus di minimalisir dalam aplikasi material

elektrik.

k. Vanadium

Vanadium adalah unsur paduan utama untuk memperhalus butir. Selain itu,

vanadium adalah salah satu unsur pembentuk karbida dan mengakibatkan sifat

tahan aus, kekuatan saat temperature tinggi, sifat mudah dibentuk, dan sifat

tahan creep pada baja meningkat.

4.2 Perlakuan Panas

Heat Treatment merupakan proses pengubahan sifat logam, terutama baja, melalui

pengubahan struktur mikro dengan cara pemanasan dan pengaturan laju pendinginan. Heat

treatment merupakan mekanisme penguatan logam dimana logam yang akan kita ubah

sifatnya sudah berada dalam kondisi solid. Dalam heat treatment kita memanaskan specimen

sampai dengan temperature austenisasinya.

Tujuan dari heat treatment adalah :

Mempersiapkan material untuk pengolahan berikutnya.

Mempermudah proses machining.

Mengurangi kebutuhan daya pembentukan dan kebutuhan energi.

Memperbaiki keuletan dan kekuatan material

Mengeraskan logam sehingga tahan aus dan kemampuan memotong meningkat.

Menghilangkan tegangan dalam.

Memperbesar atau memperkecil ukuran butiran agar seragam.

Menghasilkan pemukaan yang keras disekeliling inti yang ulet.

Perlakuan panas terdiri dari 2 pendekatan, yakni near equilibrium (mendekati

kesetimbangan) dan non equilibrium (tidak setimbang). Near equilibrium dilakukan

mendekati kondisi equilibrium, sehingga menghasilkan struktur mikro yg mendekati diagram

fasenya. Bertujuan untuk melunakkan struktur kristal, menghaluskan butir, menghilangkan

tegangan dalam, dan memperbaiki machineability. Perlakuan panas near equilibrium dapat

berupa annealing, spheroidizing, normalizing, dan homogenizing.

Sedangkan non quilibrium bertujuan untuk mendapatkan kekerasan dan kekuatan

yang lebih tinggi. Perlakuan Panas non-equilibrium dapat berupa pengerasan (Hardening),

Tempering, Austempering, Martempering ,dan surface hardening Carburizing, Nitriding,

Cyaniding, Flame hardening, Induction hardening).

23

4.3 Kekuatan Impak

Kekuatan impak adalah kemampuan material untuk menyerap energi dari

pembebanan tiba - tiba tanpa mengalami patahan. Biasanya untuk mengukur kekuatan impak

digunakan pengujian izod ataupun charpy test.

Metode Charpy merupakan pengujian tumbuk dengan meletakkan posisi spesimen uji

pada tumpuan dengan posisi horizontal/ mendatar, dan arah pembebanan berlawanan

dengan arah takikan.

Metode Izod merupakan pengujian tumbuk dengan meletakkan posisi spesimen uji

pada tumpuan dengan posisi , dan arah pembebanan searah dengan arah takikan.

Metode Charpy banyak digunakan di Amerika sedangkan Izzod digunakan di Eropa.

Kekuatan impak ini sangat mempengaruhi umur pemakaian material pada desain untuk

aplikasi tertentu. Kekuatan impak dipengaruhi beberapa faktor, yaitu volume, modulus

elastisitas, distribusi pembebanan, dan yield strength. Untuk mendapatkan kekuatan impak

yang tinggi beban yang diterima harus terdistribusi keseluruh material secara merata. Serta

harus memiliki volume yang besar dengan modulus elastisitas rendah dan yield strength yang

tinggi.

Kekuatan impak sangat berkaitan dengan sifak mekanik material yang dimilikinya

terutama sifat ketangguhan. Ketangguhan (toughness) merupakan kemampuan material untuk

menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Energi yang diserap

digunakan untuk berdeformasi, mengikuti arah pembebanan yang dialami. Dengan adanya

ketangguhan material akan terdeformasi platis sebelum terjadi patahan, akan tetapi material

yang ductile bukanlah material yang memiliki ketangguhan yang paling baik.

Kunci ketangguhan yang baik merupakan kombinasi dari kekuatan dan ductility.

Material yang memiliki kekuatan yang tinggi dan duktilitas yang tinggi akan menghasilkan

ketangguhan yang tinggi pula. Ketangguhan dapat diukur dengan menghitung luas area

dibawah kurva tegangan regangan dengan satuan berupa energi per volume. Perbandingan

beberapa material dapat dilihat pada kurva di bawah :

24

Gambar 4.2 Perbandingan Kurva Strain Stress Beberapa hal yang mempengaruhi ketangguhan material adalah sebagai berikut :

Strain rate ( rate of loading)

Temperature

Notch effect

Sebuah material dapat memiliki ketangguhan yang baik dibawah beban static tetapi

juga dapat mengalami kegagalan dibawah beban dinamik. Ketangguhan menurun seiring

peningkatan pembebenan. Sedangkan saat temperatur rendah, duktilitas dan ketangguhan

menurun. Material mungkin menunjukan ketangguhan yang baik ketika tegangan yang

dikenainya berupa uniaxial, tetapi ketika multiaxial diberikan karena adanya notch, material

tersebut akan tidak dapat bertahan terhadap deformasi plastis dan elastis yang simultan pada

arah yang bervariasi.

4.4 Ketahanan Aus

Setiap benda yang bergerak dan bersentuhan antara satu dengan yang lainnya pasti

mengalami gesekan. Gesekan atau biasa disebut dengan friksi adalah gaya yang menahan

gerakan sliding atau rolling suatu benda terhadap benda lainnya. Penyebab utama gesekan

antara dua benda kelihatannya adalah gaya tarik (adhesi) daerah kontak dari permukaan yang

secara mikroskopik tidak beraturan, jika diperbesar permukaannya menyerupai bukit dan

25

lembah. Gesekan yang teradi secara terus menerus dapat menyebabkan terjadinya keausan

atau hilangnya partikel suatu benda.

Keausan terjadi apabila dua buah benda yang saling menekan dan saling bergesekan.

Keausan yang lebih besar terjadi pada bahan yang lebih lunak. Faktor faktor yang

mempengaruhi keausan adalah kecepatan, tekanan, kekasaran permukaan dan kekerasan

bahan. Semakin besar kecepatan relatif benda yang bergesekan, maka material semakin

mudah aus. Demikian pula sebaliknya, semakin besar tekanan pada permukaan benda yang

berkontak, material akan cepat aus, begitu pula sebaliknya. Keausan yang mengakibatkan

berkurangnya partikel pada benda akan menyebabkan kerusakan pada benda tersebut. Berikut

adalah sifat sifat yang dibutuhkan material tahan aus

Kekerasan (Hardness) dan kekerasan panas (Hot Hardness)

Material tahan aus diharuskan memiliki kekerasan yang tinggi untuk mencegah

terjadinya kerusakan pada material tersebut saat terjadi kontak dengan material lain.

Secara logika juga dapat dipahami bahwa material yang keras akan lebih tahan

terhadap gesekan jika dibandingkan dengan material yang lunak.

Selain kekerasan secara umum, material tahan aus juga harus memiliki sifat hot

hardness yang tinggi. Sifat ini artinya material tahan aus tetap dapat mempertahankan

kekerasannya walaupun pada suhu tinggi sekalipun. Hal ini dikarenakan ketika kontak

antara material terjadi, akan timbul friksi atau gesekan yang disertai dengan pelepasan

panas sehingga suhu permukaan kontak pun dapat meningkat drastis.

Ketangguhan (Toughness)

Material tahan aus harus memiliki ketangguhan yang baik agar material tersebut tidak

mengalami premature failure (pecah / fracture) saat digunakan. Ketangguhan

merupakan kombinasi antara sifat kekuatan dan keuletan dari suatu material. Material

yang tangguh tentunya tidak akan cepat mengalami failure ketika mengalami

pembebanan atau kontak dengan material lain.

Stabilitas Kimia (Chemical Stability)

Material tahan aus harus harus memiliki stabilitas kimia yang baik karena ketika

kontak terjadi dan ada kenaikan suhu, maka ada kemungkinan terjadinya difusi atom-

atom antara material yang mengalami kontak. Hal ini tentunya tidak diinginkan

karena proses difusi atom tersebut dapat menimbulkan segregasi komposisi dan

mengubah sifat mekanis material tahan aus.

26

BAB V

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

5.1 Hasil Pengamatan

Material tahan impak adalah material yang memiliki ketangguhan yang cukup untuk

menerima beban kejut. Material tahan impak biasanya diberikan perlakuan berupa tempering.

Tempering bertujuan untuk memperbaiki sifat material. Material tahan impak harus memiliki

ketangguhan yang bagus, sehingga harus dilakukan proses tempering. Sedangkan material

tahan aus adalah tahan terhadap abrasi dari gaya gesek sehingga biasanya material ini

memiliki kekerasan yang tinggi. Setelah diamati di lapangan, diketahui penerapan komponen

tambang yang membutuhkan material tahan impak dan tahan aus berada pada :

1. Gear Rim Segment Main Slewing pada BWE

2. Crawler Chain Link pada BWE

3. Cam for Drive Thumbler

4. Wheel Bogie (Travel Wheel)

5. Gigi Bucket pada BWE

6. Transfer Chute pada Hopper

7. Breaker Assy

8. Chain Feeder Breaker

5.2 Pembahasan

Gear Rim Segment Main Slewing pada BWE

Gear rim segment adalah gear utama penggerak utama BWE. Gear ini berfungsi untuk

memutar BWE ke kanan dan ke kiri. Gear ini terbuat dari material GS30CrMoV64II.

Komposisi kimia material ini dapat dilihat di tabel 5.1.

Tabel 5.1 Komposisi Kimia GS30CrMoV64II

Unsur %C %Si %Mn %P %S %Cr %Mo %V

KadarMin 0.27 0.6 1.3 0.3 0.05Max 0.34 0.6 1 0.02 0.015 1.7 0.5 0.15

Material ini termasuk baja karbon medium. Pada kasus ini, material membutuhkan

sifat tahan aus yang cukup tinggi. Penambahan unsur Cr, Mn, dan Si secara signifikan

menaikkan sifat tahan aus. Penggunaan baja karbon medium pada spare part gear bertujuan

untuk menghindari adanya sifat getas. Sifat getas pada gear harus dihilangkan agar gear tidak 27

failure saat dikenakan beban kejut. Maka dari itu diperlukan perlakuan panas berupa surface

hardening.

Jenis aus yang biasa terjadi di bagian ini adalah fatigue wear dan melt wear. Fatigue

wear terjadi karena beban yang terus menerus diberikan sehingga material mengalami

fatigue. Selain itu, saat gear ini bekerja, memungkinkan terjadinya panas akibat dari gesekan.

Hal ini juga mempercepat keausan gear.

Gambar 5.1 (a) posisi gear pada BWE (b) gear rim segment dari bawah

Selain itu, masalah yang seringkali terjadi di lapangan adalah gear rim segment

mengalami microcrack. Microcrack terjadi karena material tidak homogen. Dalam hal ini,

komposisi gear memang tidak homogen karena sebuah gear pasti diberikan perlakuan panas

berupa carburizing ataupun surface hardening. Pada skala mikroskopis, material ulet adalah

tidak homogen. Ketika ada beban yang berisolasi (beban dinamik) di daerah yang tidak

homogen tersebut akan menyebabkan local yielding pada daerah tersebut. Yielding plastis

yang terlokalisasi tersebut menyebabkan distorsi dan membentuk “slip band” sepanjang batas

kristal material. Slip band adalah daerah yang sangat intens mengalami deformasi akibat

shear motion. Dengan semakin banyaknya tegangan yang berosilasi maka slip band terus

bertambah dan akan bergabung membentuk mikroskopis crack. Walaupun tidak ada notch

mekanisme ini tetap terjadi sepanjang beban dinamik melampaui yield strength di suatu

daerah mikroskopik pada material. Keberadaan void atau inclusion membantu terjadinya

crack.

Mekanisme lain penyebab crack propagation adalah korosi. Apabila ada suatu

komponen mesin yang terdapat crack di dalamnya berada di lingkunagan korosif maka crack

dapat tumbuh ketika menerima beban statik. Kombinasi tegangan dan korosi memiliki efek

yang saling bersinergi satu sama lain yang mana material akan cepat terkorosi ketika

28

menerima tegangan dibandingkan material yang tidak menerima tegangan. Kondisi akibat

kombinasi tersebut dapat berbentuk stress-corrosion (tegangan yang mempercepat korosi)

atau environmentally assisted cracking (lingkungan korosif yang membantu crack

propagation). Jika komponen mesin tersebut menerima beban dinamik di lingkungan korosif,

maka akan lebih cepat pertumbuhan crack-nya dibandingkan jika tidak berada di lingkungan

korosif.

Dengan kondisi lingkungan asam batubara, ditambah beban kerja berlebih untuk

mengejar target produksi akan mempercepat proses microcrack ini. Selama ini, PTBA hanya

melakukan proses polishing untuk menanggulangi microcrack ini. Umur gear ini tidak bisa

diprediksi, tetapi rata rata penggantian gear ini 3 tahun sekali.

Crawler Chain Link

Crawler chain link adalah bagian pada BWE yang berfungsi sebagai penggerak utama

untuk maju dan mundur. Crawler chain link terbuat dari material Austenitic Manganese Steel

seperti ASTM A 128 (A) dengan komposisi kimia pada tabel 5.2.

Tabel 5.2 Chemical composition for crawler chain link

Unsur %C %Si %Mn %P %S %Cr

KadarMin 0.9 11 1.5Max 1.3 0.8 14 0.07 0.04 2.5

Austenitic manganese steel sangat bagus digunakan untuk keperluan alat berat karena

material ini memiliki toughness yang paling bagus dari material lainnya. Ciri khas Austenitic

manganese steel apabila menerima tumbukan dengan besaran tumbukan tertentu yang

berulang ulang semakin meningkatkan nilai kekerasan tanpa terjadi retak atau cracking.

Austenitic manganese steel atau lebih dikenal dengan Baja mangan Hadfield berbeda dari

baja lain yang mendapatkan pengerasan permukaan dengan kedalaman kekerasan tetapi

seperti nitriding atau carburizing. Kekerasan yang dimiliki baja mangan terdapat keuletan

tinggi di dalamnya sehingga dapat dikatakan baja mangan Hadfield memiliki ketangguhan

yang tinggi.

Tabel 5.4 Sifat Mekanik Crawler Chain Link

29

Mechanical Properties

Tensile Strength Yield Strength Shear Streangth

600 N/mm2 300 N/mm2 580 N/mm2

Gambar 5.2 Crawler Chain Link

Permasalahan yang sering terjadi pada chain link adalah patah. Ini terjadi karena

beban geser yang diterima crawler chain link sangat besar. Ini dapat dijelaskan karena adanya

konsenterasi panas di salah satu bagian crawler chain link. Distribusi beban dapat dilihat pada

gambar 5.4.

Gambar 5.3 Posisi crawler chain link dan sayap (sheet wings)

Gambar 5.4 Distribusi beban crawler chain link.Karena adanya beban geser yang melebihi kapasitas maka seringkali crawler chain

link mengalami patah. Maka dari itu, proses manufaktur dari crawler chain link sangat

menentukan umur dari crawler chain link.

Cam for Drive Thumbler

30

Cam adalah salah satu unit pembentuk gerigi. Material utama pembentuk cam

biasanya adalah ASTM 4135 atau JIS SCM3H atau DIN 1.7225 (GS42CrMo4). Komposisi

material dan spesifikasi dapat dilihat pada tabel 5.3.

Tabel 5.5 Komposisi Kimia EN 10083

Unsur %C %Si %Mn %P %S %Cr %Mo

KadarMin 0.38 0.6 0.8 0.2Max 0.45 0.6 1 0.05 0.15 1.2 0.3

Sementara itu dibutuhkan mechanical properties seperti pada tabel 5.4

Tabel 5.6 Mechanical Properties for Cam Drive Tumbler

Dengan

permintaan mechanical

properties seperti itu,

dibutuhkan perlakuan

pada material tersebut. Dengan kadar karbon medium, baja ini dapat di quench untuk

mendapatkan kekerasan yang diinginkan. Setelah itu, baja ini di temper untuk memperbaiki

sifat mekaniknya. Setelah itu, baja diberikan perlakuan surface hardening hingga

mendapatkan hardness sebesar 330 HB.

Gambar 5.5 Cam untuk Drive ThumblerWheel Boogie

31


Tensile Strength Hardness Limit of Elasticity

90 MPa 270-330 HB 800 MPa

Wheel Boogie adalah pasangan dari cam drive. Saat cam berputar, maka wheel boogie

akan berputar juga. BWE membutuhkan roda berbentuk wheel boogie karena desainnya yang

fleksibel dan seimbang untuk jalur yang bergelombang (tidak rata). Untuk mencegah adanya

kegagalan akibat berbedanya mechanical properties cam dengan wheel boogie, maka dari itu

material dan mechanical properties wheel boogie sama dengan cam drive.

Gambar 5.6 Wheel Bogie BWE

Material yang digunakan untuk wheel bogie berupa ASTM 4135. Dimana material tersebut

telah melalui proses oil quench dan kemudian melalui proses tempering. Material ini harus

mampu dalam menahan beban bobot hingga 554 ton dengan jumlah 16 wheel bogie dalam

satu BWE. Material wheel bogie ini, bukannya hanya keras tetapi juga memiliki nilai elastis.

Tabel 5.7 Komposisi Kimia Wheel Bogie


KadarMin 0.38 0.6 0.8 0.2Max 0.45 0.6 1 0.05 0.15 1.2 0.3

Tabel 5.8 Sifat mekanik Wheel Bogie

32


Tensile Strength Limit of Elasticity Hardness900 – 1100 N/mm2 800 N/mm2 270-330 HB

Gigi Bucket BWE

Tugas utama BWE adalah mengeruk batubara. BWE sendiri memiliki Bucket sebagai

pengeruk utama. Bucket inilah yang pertama kali menyentuh tanah ketika proses

penambangan berlangsung. Bucket sendiri terdiri dari beberapa bagian, tetapi bagian yang

bertugas sebagai penghancur adalah gigi bucket. Gigi bucket terbuat dari baja karbon

menengah dengan komposisi seperti pada tabel 5.5.

Tabel 5.9 Komposisi kimia gigi bucket


KadarMin 0.38 0.6 0.8 0.2Max 0.45 0.6 1 0.05 0.15 1.2 0.3

Sementara itu, gigi bucket membutuhkan tensile strength yang sangat tinggi. Mechanical

properties yang dibutuhkan seperti pada tabel 5.6.

Tabel 5.10 Sifat mekanik yang dibutuhkan gigi bucket

Fungsi utama gigi bucket adalah untuk menghancurkan. Hanya dibutuhkan untuk

menghancurkan batubara. Untuk mengoptimalkan kerja mesin dan untuk memangkas

pengeluaran digunakan baja karbon rendah. Selain murah, mudah ditemukan di pasaran, baja

karbon rendah juga memiliki toughness yang tinggi. Artinya, ketahanan impak yang cukup

tinggi untuk menerima beban kejut dari batubara, selain itu baja ini juga memiliki kekerasan

yang cukup. Karena memiliki kekerasan yang cukup, ketahanan aus juga cukup tinggi.

Diperlukan penggantian gigi secara berkala jika gigi sudah aus.

Dalam satu wheel, terdapat 14 bucket yang masing masingnya memiliki 6 gigi.

Tingkat keausan minimal 70 mm per 300 jam. Kerusakan utama yang sering terjadi pada gigi

bucket adalah aus, patah dan bengkok. Patah dan bengkok gigi bucket terjadi karena adanya

tumbukan gigi bucket dengan batu pack yang menyerupai batubara. Batu ini memiliki warna

yang hampir mirip dengan batubara tetapi memiliki kekerasan yang lebih dibanding batubara.

Seringkali gigi bucket patah karena tertumbuk batu ini. Aus juga menjadi masalah utama.

33


Tensile Strength Yield Strength Hardness

163.1-165.6 MPa 140.1-143.9 MPa 472 HB

Keausan pada gigi bucket tidak merata. Perawatan dilakukan secara visual. Jika ada gigi yang

sudah aus, akan ditangani sebelum BWE beroperasi.

Gambar 5.7 Gigi Bucket

Transfer Chute

Transfer Chute merupakan bagian dari CHF ( Coal Handling Facilities ). Pada bagian

CHF ini material yang memerlukan sifat tahan aus dan tahan impak adalah pada bagian

hopper yang di tunjukkan pada gambar 5.8. untuk melapisi dinding hopper tersebut

digunakan material yang mampu menahan impak akibat dari hantaman batubara saat jatuh

dan tahun aus karena batubara akan mnegalami sliding. Kekuatan impak yang diterima

dinding hopper ini harus mampu menahan batubara yang jatuh dari ketinggian hingga enam

meter lebih dengan kecepatan dari conveyor hingga 4 m/detik. Material batubara yang masuk

ke hopper dalam sehari dapat mencapai 750 ton/jam. Selain itu, dinding hopper juga harus

mampu tahan terhadap korosi karena batubara memiliki tingkat keasaman yang cukup tinggi.

Untuk dapat bekerja pada kondisi demikian, pelapis untuk dinding hopper

menggunakan wearplate. Wearplate merupakan material yang memiliki sifat tahan terhadap

abrasi sangat baik tetapi juga memiliki ketahanan terhadap temperatur dan impak yang baik

pula. Ketahanan terhadap abrasi dan impak ini didapatkan dari sifat materialnya yang

memiliki kekerasan dan ketangguhan yang baik sekaligus. Wearplate biasa dikembangkan

dalam berbagai produk. Salah satu produk tersebut yang digunakan di PT Bukit Asam adalah

produk duaplate D60.

34

a. b.

Gambar 5.8 a. Transfer Chute b. Plate pada Hopper

Duaplate D60 adalah dua plat, yaitu wearplate dan base plate, yang digabungkan

dengan proses welding. Duaplate D60 merupakan material austenitic chromium carbide yang

digunakan untuk wearplatenya dan sebagai base material menggunakan mildsteel ASTM

A36. Material austenitic chromium carbide iron ini secara mikrostruktur terdiri dari karbida

chromium yang keras yang telah melalui proses quenching dan tempering. Kemudian untuk

menggabungkan material wearplate dengan base metalnya, biasanya digunakan cara

pengelasan baik secara vertikal maupun horizontal ditambah dengan adanya pemasangan

baut. Baut ini dipasangkan ke wearplate dan base metal memiliki jumlah yang berbeda

tergantung besar dimensi dari plate tersebut dan dimensi hoppernya. Dimensi plate yang

dipakai PT Bukit Asam dapat ditemukan dengan ukuran 13x650x800, 10x630x470, dsb,

sehingga diantara dimensi plate tersebut ada yang membutuhkan 4 hole baut atau 12 hole

baut. Baut tersebut juga akan dilas untuk melindungi dari keausan. Komposisi material dan

sifat mekanik austenitic chromium carbide iron dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 5.11 Komposisi kimia


KadarMin 4 28Max 5 0.8 2.2 36

35

Tabel 5.12 Sifat mekanik

Dengan komposisi kimia dan sifat mekanik demikian didapatkan bahwa material D60

ini dapat digunakan dengan laju keausan 0,5 mm dengan lama jam operasi 2.186 jam ( ± 6

bulan). Akan tetapi tidak tentu pada waktu 6 bulan tersebut terjadi penggantian terhadap plate

yang rusak. Kerusakan dilapangan dapat berupa material aus, pecah, retak, dan korosi. Selain

itu, tidak secara keseluruhan dinding hopper terjadi kerusakan. Kerusakan lebih sering terjadi

pada daerah yang sering menerima beban impak, yaitu pada bagian bawah yang memiliki

sudur kemiringan. Pada daerah ini, dengan pengecekan visual, sering terjadi pecah dan retak

dibanding keausan, sehingga membutuhkan perbaikan dengan cara penggantian yang baru.

Gambar 5.9 Wearplate yang mengalami kerusakan

Breaker Assy

Breaker assy merupakan komponen dalam alat crusher. Sesuai dengan namanya,

crusher berfungsi untuk menghancurkan dalam hal ini batubara yang berukuran besar

menjadi ukuran kecil sesuai yang diinginkan. Breaker assy merupakan komponen penting

dalam crusher karena breaker assy bertujuan untuk menghancurkan batubara tersebut. Pada

breaker assy ini haruslah memiliki sifat material yang cukup keras untuk menghancurkan dan

tahan aus. Namun sifat tersebut juga harus didukung dengan sifat tahan terhadap korosi

karena batubara bersifat asam. Dalam satu breaker assy, terdapat sekitar 30 gigi pemecah atau 36


VFC Primary Carbide Vickers Hardness Macro

20 - 40 % 620 - 690

pick breaker. Pick breaker inilah yang sifatnya konsumtif karena cepat mengalami keausan.

Pick breaker ini ditempat pada holder dan ring untuk menyambungkan pada main body

breaker assy sehingga dapat diganti. Breaker Assy ini biasa terpasang pada dump hopper.

Breaker assy bekerja dengan motor penggerak sebesar 1500 rpm yang tereduksi hingga 39

rpm, 39 rpm inilah kecepatan yang diterapkan pada breaker assy. Output batubara yang telah

dihancurkan, ukurannya akan berkurang hingga 200 mm.

Gambar 5.10 Breaker Assy

Material utama yang digunakan adalah HB500 dan AISI 4145. Baik HB500 dan AISI

4145 memiliki kekerasan yang cukup dengan kandungan karbon dan molydebnumnya.

Material ini juga memiliki ketahanan terhadap korosi yang cukup baik dengan adanya unsur

chromium. Kondisi aktual dilapangan, breaker assy ini mampu bekerja hingga ± 8 bulan.

Dalam waktu 8 bulan ini dapat terjadi keausan, patah, korosi dan crack. Keausan tentu terjadi

karena crusher bergesekan terus – menerus dengan batubara sehingga terjadi abrasi pada

permukaan pick breaker. Biasanya bagian yang paling aus terjadi pada pinggir breaker assy.

Breaker assy ini juga dapat mengalami patahan dikarenakan beberapa kali ada batuan lain

yang masuk kedalam crusher yang kekerasan diatas batubara. Breaker assy juga mengalami

korosi namun karena bagian yang terkorosi mengalami gaya gesek terus menerus dan

mengerus bagian yang terkorosi, daerah yang terkorosi tidak terlihat. Breaker assy ini apabila

tingkat keausan masih rendah, dapat di las atau hard facing pada pick breakernya. Sedangkan

bila sudah parah pick breaker ini akan langsung diganti.

37

Tabel 5.13 Komposisi Kimia


HB 500AISI 4145

0.26 1.3 1.9 0.030.45 0.9 1 0.2

Tabel 5.14 Sifat Mekanik

Gambar 5.11 Breaker Assy yang mengalami kerusakan

Chain Feeder Breaker

Gambar 5.12 Chain Feeder Breaker

Sama halnya dengan breaker assy, chain feeder breaker merupakan bagian komponen

pada alat crusher. Rantai ini berfungsi untuk menggerakan belt pada crusher, sehingga 38


Tensile Strength Yield Strength EllongationHB 500 1350 – 1700 Mpa 1350 MPa 10 %

AISI 4145 140 ksi 120 ksi 13 %

material batu bara dapat di hancurkan. Sama halnya breaker assy, rantai ini bekerja pada

hopper yang tiap jamnya mampu menampung batubara hingga 750 ton. Rantai ini bergerak

dengan pompa hidrolik. Pada rantai ini dapat digunakan SAE 1045. SAE 1045 merupakan

baja karbon medium.

Baja 1045 memiliki sifat weldabilty dan machinibilty yang baik. Dengan perlakuan

panas berupa hardening, baja ini akan memiliki kekerasan yang cukup tinggi. Oleh karena itu,

menggunakan bahan material tersebut sudah cukup memiliki kekerasan dan kekuatan untuk

menahan keausan akibat gaya gesek dan cukup kuat untuk menghantarkan belt. Pada kondisi

normal, rantai ini hingga mencapai titik keausan yang tidak layak pakai lagi dapat bertahan

hingga pemakain selama 9 bulan. Namun pada praktiknya, rantai ini dapat mengalami

patahan seperti pada gambar 5.13. hal ini terjadi karena adanya batu pack atau batu asing

selain batubara yang memiliki nilai kekerasan cukup tinggi dan masuk kesela – sela rantai

sehingga menyebabkan patahan, sehingga perbaikan yang dilakukan adalah berupa

penggantian.

Tabel 5.15 Komposisi Kimia


KadarMin 0.38 0.75 0.8 0.15Max 0.43 10. 0.0035 0.0035 1.1 0.25

Tabel 5.16 Sifat Mekanik

Gambar 5.13 Chain Feeder Breaker yang mengalami kerusakan

39


Tensile Strength Yield Strength Hardness

565 MPa 310 MPa 163 HB

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari hasil pengamatan didapatkan kesimpulan bahwa pada peralatan tambang banyak

ditemukan komponen yang memerlukan material bersifat tahan aus dan tahan impak sebagai

berikut :

1. Gear Rim Segment Main Slewing pada BWE (Cast Steel)

Memerlukan sifat tahan aus yang tinggi, ketangguhan yang cukup dan kekerasan yang

tinggi. PTBA menggunakan material GS30CrMoV64II. Penambahan unsur Cr dan Si

secara signifikan menaikkan sifat tahan aus.

2. Crawler Chain Link pada BWE (Austenitic Manganese Steel)

Ciri khas Austenitic manganese steel apabila menerima tumbukan dengan besaran

tumbukan tertentu yang berulang ulang semakin meningkatkan nilai kekerasan tanpa

terjadi retak atau cracking. Cocok untuk aplikasi tahan aus. PTBA menggunakan

material ASTM A-128 (A).

3. Cam for Drive Thumbler (Cast Steel)

Dengan kadar karbon medium, baja ini dapat di quench untuk mendapatkan kekerasan

yang diinginkan. Setelah itu, baja ini di temper untuk memperbaiki sifat mekaniknya

untuk bekerja dalam aplikasi tahan aus d an impak. PTBA menggunakan material

ASTM 4135.

4. Wheel Bogie (Travel Wheel) (Cast Steel)

Merupakan material yang melalui oil quenching dan tempering, memiliki kekerasan

yang cukup tinggi dengan elastisitas yang memadai. Cocok untuk menahan beban

besar dan aplikasi tahan aus. PTBA menggunakan material ASTM 4135.

5. Gigi Bucket pada BWE (Cast Steel)

Untuk mengoptimalkan kerja mesin dan untuk memangkas pengeluaran digunakan

baja karbon rendah. Selain murah, mudah ditemukan di pasaran, baja karbon rendah

juga memiliki toughness yang tinggi dan memiliki kekerasan yang cukup.

6. Transfer Chute pada Hopper (Austenitic Chromium Carbide Iron)

Memiliki kekerasan yang tinggi untuk menahan keausan dan ketangguhan yang tinggi

pula untuk menahan beban impak. PTBA menggunakan material Duaplate D60.

7. Breaker Assy (Chromium Molybdenum Alloy Steel)

40

PTBA menggunakan material ASTM 4145. Material tersebut memiliki kekerasan dan

ketangguhan yang cukup untuk aplikasi tahan aus dan tahan impak.

8. Chain Feeder Breaker (Medium Carbon Steel)

Merupakan baja dengan kekerasan yang cukup tinggi, sehingga tahan terhadap

keuasan akibat gaya gesek dan adanya unsur Cr untuk mencegah korosi. PTBA

menggunakan material SAE 1045.

41

DAFTAR PUSTAKA

A Macsteel Group Company. 2005. MACSTEEL : SPECIAL STEELS CATALOGUE. Lea

Road Dunswart, South Africa.

Albar, M. Ekaditya. 2012. Material Selection. Jakarta, Indonesia.

ASM Internationals. 1991. ASM Handbook Volume 4 Heat Treating. America.

Bonšjak, Srđan M. dkk. 2011. Failure Analysis of the Stacker Crawler Chain Link. Berlin :

Germany. Procedia Engineering 2010.

Callister, William D. 2007. Materials Science and Engineering : an Introduction. America.

John Wiley & Sons, Inc.

Erinofiardi, dkk. 2013. Perancangan Roda Gigi Lurus, Roda Gigi Miring dan Roda Gigi

Kerucut Lurus Berbasis Program Komputasi. Bengkulu, Indonesia.

Kaelani, Yusuf dan Dwi Tarina W. 2012. Studi Eksperimental Laju Keausan (Specific Wear

Rate) Resin Akrilik dengan Penambahan Serat Penguat pada Dental Prosthesis.

Surabaya, Indonesia.

Marinković, Zoran dan Goran Petrović. 2004. Processing the Lifetime of Bucket Wheel

Excavator Parts in Strip Mine Technologies. Facta Universitatis : Serbia and

Montenegro. Mechanical Engineering vol.2.

Mukti. 2011. Kriteria Kegagalan Lelah. Solo : Indonesia. Universitas Negeri Solo.

Nurdiansyah, Yanto Ahmad. 2011. Perhitungan Keausan berbasis FEM pada Sistem Rolling

Sliding Contact. Semarang, Indonesia.

Ramachandran, V., dkk. 2005. Failure Analysis of Engineering Structures : Metodolgy and

Case Histories. Bangalore : America. ASM International.

Setiyorini, Yuli dan Mohammad Ismanhadi S. 2013. Pengaruh Media Pendingin pada Proses

Hardening terhadap Struktur Mikro Baja Mangan Hadfield AISI 3401 PT Semen

Gresik. Surabaya, Indonesia.

Suherman, Wahid. 2001. Diktat Perlakuan Panas. Surabaya, Indonesia.

v

LAMPIRAN

vi

vii

Gambar dimensi Crawler Chain Link

LAPORAN Kerja Praktek Bukit Asam

Documents

Transcript of LAPORAN Kerja Praktek Bukit Asam