PEMILIHAN BAHAN DAN PROSES PROSES PEMBUATAN BUSI (SPARK PLUG) FAKULTAS TEKNIK MESIN UNIVERSITAS KRISNADWIPAYANA Disusun Oleh : Tajudin Bilad 1370011053
PEMILIHAN BAHAN DAN PROSES
PROSES PEMBUATAN BUSI (SPARK PLUG)
FAKULTAS TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS KRISNADWIPAYANA
Disusun Oleh :
Tajudin Bilad 1370011053
Kampus UNKRIS Jatiwaringin, Pondok Gede Telp. 8462229/30/31
PO. Box 7774 Jat.CM – Jakarta 13077
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pertama yang akan kita bahas adalah sejarah busi. Busi (dari bahasa Belanda bougie)
adalah suatu suku cadang yang dipasang pada mesin pembakaran dalam dengan ujung
elektroda pada ruang bakar. Busi dipasang untuk membakar bensin yang telah dikompres
oleh piston. Percikan busi berupa percikan elektrik. Pada bagian tengah busi terdapat
elektroda yang dihubungkan dengan kabel ke koil pengapian (ignition coil) di luar busi, dan
dengan ground pada bagian bawah busi, membentuk suatu celah percikan di dalam silinder.
Hak paten untuk busi diberikan secara terpisah kepada Nikola Tesla, Richard Simms, dan
Di era masa kini busi sudah menjadi spare part komponen yang sering digunakan
untuk memperbaiki kondisi kendaraan agar kinerja mesin semakin baik, dan kenapa saya
memilih busi sebagai makalah ini karena pasar sangat membutuhkan banyak spare part busi
sebagai kebutuhan yang sangat mendasar pada kendaraan. Bahan-bahan yang digunakan
untuk pembuatan busi adalah baja karbon, keramik dan elektroda.
Bahan adalah material yang terdiri dari logam (ferrous dan non ferrous) dan logam
(keramik, polymer, dan komposit), bahan ini mempunyai kegunaanya masing-masing. Bila
ditinjau abad ke-19 bahan masih digunakan secara tradisional misalnya kayu, kulit, besi cor,
besi tempa, kuningan dan perunggu dan lain-lainnya. Proses pembentukannya-pun masih
sederhana dan untuk itu untuk perancangan dilakukan berdasarkan coba-coba dan tidak
berpengalaman, maka dalam pelaksanaanya selalu mengalami kegagalan. Kegagalan
dianggap suatu pekerjaan menimbulkan resiko. Tapi bagaimanapun kita ambil hikmahnya
agar dapat untuk perbaikan desain berikutnya. Hal lain dengan peraturan lengkap dan
produksi massal secara modern masih merupakan idaman masa depan.
Memasuki abad ke-20 hingga kini, terjadinya perubahan yang sangat berarti.
Kemajuan ilmu dan Teknologi, tenaga pelestarian sumber daya alam, desakan persaingan
perdagangan, pengaruh peningkatan penerapan peraturan dan rumitnya bahan-bahan modern
tidak memungkinkan kita bekerja sendiri-sendiri. Desain ini merupakan usaha kerja sama
yang sarat antara berbagai ahli yang masing-masing menyumbangkan pengalaman dan
keahlianya. Khususnya kerjasama antara perancang dan ahli bahan. Perancangan atau ahli
desain bertanggung jawab atas pemilihan bahan dan cara produksinya.
Desain akhir pada hakekatnya merupakan kesepakatan antara harga dan kemungkinan
kegagalan (harga harus mencakup kajian akibat kegagalan). Keandalan suatu kontruksi atau
mesin tergantung pada keandalan komponen terlemah yaitu komponen yang gagal terdahulu.
Kegagalan dapat disebabkan oleh ketidak mampuan menilai pengaruh lingkungan,
kekurangan pengetahuan tentang pengaruh suhu rendah dan tinggi atau teknik pembuatan
yang salah. Akibat kegagalan bisa saja tak berarti atau cukup gawat sehingga merupakan
ancaman terhadap kehidupan manusia atau dapat kerugian cukup besar. Patahnya pegangan
poci kopi bisa menyebabkan produsennya menarik produk tersebut dari pasaran dan
menggantinya dengan produk baru. Kerugian yang ditimbulkan bisa mencapai 35 juta dollar.
Sebagai langkah awal desain, diperlukan kejelasan mengenai fungsi lengkap
komponen, mencangkup kemampuan memikul dan meneruskan beban serta karakteristik fisik
dan kimiawi komponen. Kritis tidaknya komponen terbentuk dinilai berdasarkan besar
kerugian yang ditimbulkan sekiranya terjadi kegagalan. Disamping keterbatasan proses
produksi yang akan digunakan, aspek komersil perlu diketahui pula. Jadi tersedianya saran
pengecoran perusahan pada tahap awal desain turut menentukan cara produksinya. Semua
factor yang disebutkan tadi perlu dipertimbangkan sekiranya akan mengubah geometri.
Proses sifat dan sebagainya seiring dengan itu masalah pengawasan, kendala mutu dan
mengujinya perlu diselidiki pula. Akhirnya kajian mengenai pembebanan sesungguhnya perlu
dilakukan karena ujian terakhir ditentukan oleh daya guna komponen tersebut selama
pemakaian.
1.2 Perumusan Masalah
Perumusan masalah pada makalah ini adalah bagaimana proses pembuatan busi
dengan menjabarkan sifat bahan, parameter letic, struktur Kristal, struktur mikro, fungsi dan
pengaruh bahan terhadap proses pembuatan pada komposisi-komposisi bahan yang
digunakan.
1.3 Tujuan dan Manfaat
Tujuan makalah proses pembuatan busi adalah :
1. Mengetahui proses-proses pembuatan busi
2. Mengetahui pengaruh unsur-unsur pada komposisi bahan yang digunakan
Manfaat makalah adalah :
1. Menambah pengetahuan dalam bidang pemilihan bahan dan proses
2. Menambah pengetahuan tentanag analisa struktur mikro, struktur Kristal,
parameter letic dan pengaruh unsur paduan
1.4 Sistematika Penulisan
Sistematik penulisan Makalah ini adalah sebagai berikut :
BAB I : Pendahuluan menjelaskan tentang latar belakang masalah , perumusan
masalah, tujuan dan sistematik penulisan.
BAB II : Berisi teori dasar tentang pengetahuan umum busi dan penjelasan bahan
BAB III : Pembahasan menjelaskan tentang desain produk pemilihan bahan
BAB IV : Penutup yang berisikan kesimpulan dan saran
BAB II
TEORI DASAR
II.1 Teori Dasar
II.I.1 Tentang busi
Busi (dari bahasa Belanda bougie) adalah suatu suku cadang yang dipasang
pada mesin pembakaran dalam dengan ujung elektrode pada ruang bakar. Busi dipasang
untuk membakar bensin yang telah dikompres oleh piston. Percikan busi berupa percikan
elektrik. Pada bagian tengah busi terdapat elektrode yang dihubungkan dengan kabel ke koil
pengapian (ignition coil) di luar busi, dan dengan ground pada bagian bawah busi,
membentuk suatu celah percikan di dalam silinder. Hak paten untuk busi diberikan secara
terpisah kepada Nikola Tesla, Richard Simms, dan Robert Bosch. Karl Benz juga merupakan
salah satu yang dianggap sebagai perancang busi.
Mesin pembakaran internal dapat dibagi menjadi mesin dengan percikan, yang
memerlukan busi untuk memercikkan campuran antara bensin dan udara, dan mesin kompresi
(mesin Diesel), yang tanpa percikan, mengkompresi campuran bensin dan udara sampai
terjadi percikan dengan sendirinya (jadi tidak memerlukan busi).
Cara kerja Busi tersambung ke tegangan yang besarnya ribuan Volt yang dihasilkan
oleh koil pengapian (ignition coil). Tegangan listrik dari koil pengapian menghasilkan beda
tegangan antara elektrode di bagian tengah busi dengan yang di bagian samping. Arus tidak
dapat mengalir karena bensin dan udara yang ada di celah merupakan isolator, namun
semakin besar beda tegangan, struktur gas di antara kedua elektrode tersebut berubah. Pada
saat tegangan melebihi kekuatan dielektrik daripada gas yang ada, gas-gas tersebut
mengalami proses ionisasi dan yang tadinya bersifat insulator, berubah menjadi konduktor.
Setelah ini terjadi, arus elektron dapat mengalir, dan dengan mengalirnya elektron, suhu di
celah percikan busi naik drastis, sampai 60.000 K. Suhu yang sangat tinggi ini membuat gas
yang terionisasi untuk memuai dengan cepat, seperti ledakan kecil. Inilah percikan busi, yang
pada prinsipnya mirip dengan halilintar atau petir mini.
II.I.2 Pemilihan Bahan
Bahan adalah material yang terdiri dari logam (ferrous dan non ferrous) dan logam
(keramik, polymer, dan komposit), bahan ini mempunyai kegunaanya masing-masing. Bila
ditinjau abad ke-19 bahan masih digunakan secara tradisional misalnya kayu, kulit, besi cor,
besi tempa, kuningan dan perunggu dan lain-lainnya. Proses pembentukannya-pun masih
sederhana dan untuk itu untuk perancangan dilakukan berdasarkan coba-coba dan tidak
berpengalaman, maka dalam pelaksanaanya selalu mengalami kegagalan. Kegagalan
dianggap suatu pekerjaan menimbulkan resiko. Tapi bagaimanapun kita ambil hikmahnya
agar dapat untuk perbaikan desain berikutnya. Hal lain dengan peraturan lengkap dan
produksi massal secara modern masih merupakan idaman masa depan.
Baja karbon adalah material logam yang terbentuk dari unsur utama Fe dan unsur
kedua yang berpengaruh pada sifat-sifatnya adalah karbon, sedangkan unsur yang lain
berpengaruh menurut persentasenya.
Baja karbon memiliki kandungan antara karbon antara 0,6 – 1,7 % karbon memiliki ciri-ciri
sebagai berikut :
1) Kuat sekali.
2) Sangat keras dan getas/rapuh.
3) Sulit dibentuk mesin.
4) Mengandung unsur sulfur ( S ) dan posfor ( P ).
5) Mengakibatkan kurangnya sifat liat.
6) Dapat dilakukan proses heat treatment dengan baik.
Diagram Fasa Fe-C
Keramik memiliki karakteristik yang memungkinkanya digunakan untuk berbagai
aplikasi termasuk kapasitas panas yang baik dan konduktivitasnya panas yang rendah, tahan
korosi, sifat listriknya dapat isolator, semikonduktor, konduktor bahakan superkonduktor,
sifatnya dapat magnetic dan non magnetic, keras kuat namun rapuh.
Dua jenis ikatan dapat terjadi dalam keramik yakni ikatan ionic dan kovalen, sifat
keseluruhan material bergantung pada ikatan yang dominan
BAB III
PEMBAHASAN
III.1 Desain Produk tentang Pemilihan Bahan
Tabel Sifat Bahan
No Bahan
Sifat Bahan
Mekanis Fisis Kimia Teknik
1 Baja Karbon
G 10060
Kekuatan baik
Konduktifitas Tahan panasMampu tempaGetas
2Keramik
Borida
Kekerasan yang tinggi
Kekuatan dielektrik yang tinggi
Tahan temperatur tinggi dan oksidasi Mampu
PanasSangat getas Sebagai isulator Tahan kimia tinggi
Tabel Parameter Letic
No Bahan Parameter Letic
1 Baja Karbon α Ferrit , atau α besi, memiliki struktur kristal BCC untuk temperatur ruang
austenite, atau γ baja, pada 912 °C(1674 °F), memiliki sturuktur kristal FCC
δ ferrite, dimana titik lebur di 1538 °C (2800°F),memiliki struktur kristal BCC
cementite (Fe3C), hanya dari 6.70 wt% C; pada konsentrasi campuran besi karbida pada kondisi tersebut
Tabel Struktur Kristal
No Bahan Struktur Kristal
1 Baja Karbon
Pada temperature dibawah 900o C sel satuan Body Cubic Center (BCC)
temperature antara 900 dan 1392 o C sel satuan Face Cubic Center ( FCC )
sedangkan temperature dibawa 1392 o C sel satuan kembali menjadi BCC
Struktur Atom BCC Stuktur Atom FCC
Ferit (alpha) :
Merupakan sel satuan (susunan atom-atom yang paling kecil dan teratur)
berupa Body Centered Cubic (BCC=kubus pusat badan)
Ferit ini mempunyai sifat : magnetis, agak ulet, agak kuat
Autenit :
Merupakan sel satuan yang berupa Face Centered Cubic (FCC = kubus pusat muka),
Austenit ini mempunyai sifat : Non magnetis, ulet
Sementid (besi karbida) :
Merupakan sel satuan yang berupa orthorombik, Semented ini mempunyai sifat : keras dan getas
Perlit :
Merupakan campuran fasa ferit dan sementid sehingga mempunyai sifat Kuat
Delta :
Merupakan sel satuan yang berupa Body Centered Cubic (BCC=kubus pusat badan).
2 Keramik
Tabel Struktur Mikro
No Bahan Struktur Mikro
1
Baja Karbon
Struktur Mikro Karbon seluruh Ferritnya ׀ Stuktur Mikro Karbon
2 Keramik
Tabel Unsur Komposisi dan Fungsi
No Bahan Unsur Komposisi ( % )
Fungsi
1 Baja Karbon G10060
C 0.08 Menaikan pada kekuatan tarik ( tensile strength ), menaikan keuletan (ductility) dan
sifat mampu las (weldability) akan menurun dengan naiknya kandungan karbon
Mn 0.45 Sebagai deoksidasi dari baja dan dapat mengikat sulfur dengan
membentuk senyawa MnS yang titik cairnya lebih tinggi dari titik cair baja
P 0.04 Menaikan kekuatan dan kekerasan
Si 0.08 Sebagai deoksidasi , menaikan hardenability jika dalam
jumlah banyak dapat menurunkan keuletan
2 Keramik Si 50 Menaikan hardenability dan tahan dioksida
Fs 20 Sebagai bahan pelebur (Fluks), tidak plastis
Cl 10 Memberikan sifat getas, kuat
Mg 10 Menambah isolatot listrik yang baik
Kl 10 Sebagai penyusut yang baik
Tabel Pengaruh Unsur Paduan
No
Bahan Unsur
Pengaruh Unsur Paduan
Solid Silibility
Pembentukan Ferrit
Pembentukan Austenit
Carbide Carbide Temperatur Tempering
1 Baja Karbon
Cr
20% & 0.5%
Tidak terbatas
Kekerasan sedikit
Meningkatkan kekerasan
Terbaik dari Mn , kurang dari W
Sedikit melawan kehalusan
Co
Tidak terbatas
75% Kekerasan Mengurangi kekerasan
Mirip besi Kekerasan
Mn
Tidak terbatas
3% Sangat kuat Meningkatkan kekerasan
Kurang dari Cr
Sangat kecil
Mo
8% & 0.3%C
38% Memberikan usia pengerasan Mo-Fe
Meningkatkan kekerasan
Kekuatan terbaik daripada Cr
Pengerasan sekunder
W 11% & 0.25%C
33% Memberikan usia pengerasan Ni-Fe
Mengurangi kekerasan per % menaikan
Kuat Pengerasan sekunder
Va
1% & 0.2%
Tidak terbatas
Kekerasan sedikit oleh SS
Sangat Kuat meningkatkan kekerasan
Sangat Kuat
Maksimal untuk pengerasan
2 Keramik Si 2% Rendah
Kekerasan sedikit
Kekerasan meningkat
Sedikit unsur besi
Penyusutan
Fs
13% - 15
70% Kuat Mengurangi kekerasan
Sedikit unsur besi
Pelarutan
%
Cl
Tidak terbatas
3% Kekerasan Menaikan kekerasan
Kurang dari Fs
Sangat kecil
Mg
4% - 10%
25% Memberikan pelarutan
Menaikan kekerasan
Sangat Kuat
Pengerasan
Kl
Tidak terbatas
3% Kekerasan Kuat
Mengurangi kekerasan
Kuat Memberikan kehalusan
BAB IV
PENUTUP
IV.1 Kesimpulan
Dengan mengerjakan makalah ini maka saya dapat mengerti bagaimana proses
pembuatan busi (spark pulg) yang sangat sering dan penting pada suatu komponen disuatu
kendaraan, pemilihan bahan pada proses ini sangat berpengaruh terhadap kualitas hasil busi
yang ingin dibuat maka sebisa mungkin pada tahap ini kita harus benar dalam memilih bahan
yang tepat agar busi yang dihasilkan bagus dan berkualitas serta mampu memuaskan
pelanggan mengenai permintaan busi yang sangat tinggi di dunia pasar otomotif.
IV.2 Saran
Mahasiswa sebisa mungkin mengerti dan memahami materi yang disampaikan pada
saat pembelajaran, karena sangat berpengaruh terhadap hasil tugas yang dibuat dan
seharusnya jam pada mata kuliah ini diperpanjang.