![Topic1. AFA1 Engine Bearing PDF [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/topic1-afa1-engine-bearing-pdf.jpg)
5 0 2 MB
TOPIK 1 ENGINE BEARING
Gambar 1
Pendahuluan Presentasi ini mencakup pembahasan mengenai analisa kegagalan pada engine bearing.
Gambar 2
Materi presentasi ini akan membahas fungsi, struktur, proses pembuatan, pemasangan, tampilan bearing setelah dipakai, tampilan bearing tidak normal, dan kemungkinan masalahmasalah yang dapat terjadi pada bearing. Dalam modul ini, analis akan menggunakan delapan langkah analisa kegagalan terapan (AFA) dan prinsip-prinsip manajemen, keausan, dan pemeriksaan visual yang telah tercakup dalam bahasan sebelumnya. Pengetahuan akan hal-hal ini akan mempersiapkan analis untuk dapat melakukan analisa kegagalan pada bearing lebih baik lagi.
Gambar 3. Delapan langkah Applied Failure Analysis
Saat menerapkan delapan langkah analisa kegagalan terapan, analis harus ingat untuk menyelesaikan langkah 6,7,dan 8 kepada pihak-pihak terkait, misal pelanggan, agar usahanya tidak sia-sia. Informasi pada bagian ini akan membantu analis mengidentifikasi akar penyebab kegagalan dan membantu membedakan kegagalan antara yang disebabkan karena sistem bekerja tidak normal atau karena kegagalan bearing itu sendiri.
Gambar 4. Referensi Engine Bearing dan Crankshaft
Media terbitan Caterpillar seperti SEBD 00531, yang berjudul "Engine Bearings and Crankshafts," juga berguna dalam membantu pekerjaan analisa kegagalan.
Gambar 5. Fungsi Engine Bearing
Fungsi Engine Bearing Connecting rod dan main bearing mempunyai 5 fungsi penting bagi engine, yaitu: 1. Menyediakan permukaan yang licin pada saat pertama kali dihidupkan dan pada saat ketebalan oil film berkurang. 2. Melakukan transfer panas dari permukaan bearing menuju bore.
10 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
3.
Menyediakan permukaan aus (wear surface) yang halus agar serpihan kotoran dapat masuk ke dalamnya (embed) dan memungkinkan bearing dapat berkesesuaian bentuk dengan profil crankshaft journal. 4. Menyediakan kekuatan fatique dan mampu menahan beban. 5. Menyediakan wear surfaces yang dapat diganti pada connecting rod dan block bore.
Gambar 6. Pelumasan
Fungsi pertama bearing adalah pelumasan, yaitu melindungi dirinya dan crankshaft journal pada saat pertama kali dihidupkan atau pada saat hanya terdapat sedikit sisa-sisa oli di antara crankshaft dan bearing. Karena permukaan bearing halus dan licin, memungkinkan journal crankshaft yang keras meluncur dengan mudah, meminimalkan terjadinya panasnya. Gambar kondisi permukaan bearing ini diperbesar untuk tujuan mempermudah penjelasan.
Gambar 7. Lapisan lead-tin
Ini merupakan gambar pembesaran sampai 400 kali dari sebuah bearing baru yang bagian atasnya dilapisi bahan lead-tin. Logam berwarna terang di bagian bawah adalah alumunium. Di atasnya terdapat lapisan tipis copper. Lapisan berikut yang berwarna gelap adalah lead-tin. Sedang yang berwarna hitam adalah spesimen yang di dudukkan di atas bearing.
3 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 8. Konduksi panas
Saat pertama kali dihidupkan, panas yang dihasilkan oleh gaya gesek hanya dibuang oleh konduksi yang terjadi antara bearing dengan rod atau block. Oleh karena itu bearing didesain dan dikonstruksikan mampu memberikan perpindahan panas yang baik. Fungsi ini disebut “heat conduction”
Gambar 9. Embedabilty
Serpihan-serpihan kotoran selalu ada di dalam sistem pelumasan dan dapat disaring oleh filter oli yang kondisinya baik. Saat engine dihidupkan pertama kali, atau saat interval penggantian terlalu lama, partikel-partikel dapat melewati filter. Saat serpihan-serpihan memasuki daerah bearing, partikel kotoran terperangkap di dalam lapisan lead-tin memisahkannya dari sistem. Fungsi bearing ini disebut “embedability." Pada saat beban bekerja di atas permukaan bearing, lapisan tipis lead-tin akan mengalami sedikit perpindahan sampai permukaan bearing benar-benar “sesuai” dengan profil/bentuk crankshaft journal. Fungsi bearing ini disebut “conformability.”
Gambar 10. Partikel yang tertanam
Bearing bekas pakai ini dipotong menjadi dua bagian dan diperbesar 400 kali. Terdapat partikel-partikel berwarna hitam yang tertanam (embedded) di dalam lapisan lead-tin, hampir
4 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
sama seperti batu yang tenggelam ke dalam lumpur. Lead tin akan tertekan ke arah atas dan menutup partikel, menjaga crankshaft journal dan bearing dari kerusakan abrasive.
Gambar 11. Kekuatan Fatigue
Selama operasi beban penuh, beban tekan dan beban luncur yang sangat tinggi bekerja pada permukaan rod dan main bearing. Pada putaran 1600 Rpm, masing-masing rod bearing akan merasakan tekanan ini 800 kali tiap menit – dan cyclic load yang serius ini dapat berlanjut selama beberapa ribu jam. Saat sisa-sisa oli yang terperangkap sedikit, seperti saat idling atau saat beban berat diberikan pada putaran engine yang sangat rendah, bearing harus tahan terhadap beban yang lebih serius tanpa mengalami kebengkokan. Fungsi bearing ini disebut “fatique strength.”
Gambar 12. Replacebility
Setelah operasi beberapa ribu jam, keausan normal yang terjadi menyebabkan lapisan lembut di atas permukaan bearing hilang sehingga kemampuan lumas dan kemampuan embedded berkurang. Karena engine bearing dipasang dengan cara disisipkan, maka bearing yang telah aus dapat diganti dengan mudah mengembalikan kemampuan normalnya. Kemampuan bearing ini disebut “replaceability.”
5 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 13. Struktur engine bearing
Struktur Engine Bearing Untuk dapat melakukan ke-5 fungsinya, bahan bearing harus memiliki struktur komposit (banyak material). Gambar bearing ini menunjukkan struktur engine bearing pada umumnya. Bahan pembentuk bearing adalah steel yang dilapisi alumunium atau copper/lead alloy, copper bond, lead-tin, dan lapisan tipis tin flash. Steel back membentuk 90% ketebalan bearing, bagian ini memberikan kekuatan struktur agar bearing tetap berada di tempatnya (dalam bore), menahan lapisan alumunium penopang beban, dan mengkonduksikan panas dengan cepat dari lapisan aluminum ke bagian bore. Lapisan aluminum membentuk sekitar 10 % ketebalan bearing. Alumunium memiliki sifat cukup lunak sehingga dapat memberikan fungsi embedded yang baik, namun tetap kuat dan tangguh untuk dapat menghadapi cyclic loading yang besar. Alumunium juga merupakan konduktor panas yang bagus, saat operasi panas dipindahkan dengan cepat dari permukaan bearing ke steel back. Ketebalan lapisan copper bond sekitar 1/10,000 inch yang bertindak sebagai pengikat lapisan alumunium dengan lapisan lead-tin. Lapisan copper bond juga berfungsi mengonduksikan panas dengan cepat dari lapisan lead-tin ke lapisan alumunium. Saat lapisan lead-tin sudah habis terkikis, copper bond dapat berfungsi sebagai wear surface yang lunak. Ketebalan lead-tin sekitar 1/1,000 inch (atau setengah ketebalan selembar kertas), sifat bahannya sangat lunak dan memberikan fungsi lubricity, embedability, dan conformability. Ketebalan tin flash hanya sekitar 1/1,000,000 inch yang berfungsi menyediakan perlindungan terhadap karat dan memberikan rupa bearing yang bagus.
Gambar 14. Thrust washer
Biasanya thrust washer dan camshaft bearing tidak memiliki lapisan lead-tin karena kedua bearing ini tidak memerlukan fungsi pelumasan dan embedded. Bearing-bearing ini biasanya hanya memiliki steel back, aluminium atau copper/lead alloy dan tin flash.
6 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 15. Proses manufaktur
Proses Manufaktur Biasanya proses produksi bearing dilakukan melalui tiga langkah dasar, yaitu: Persiapan bimetallic strip, pekerjaan pemesinan, dan proses electroplating.
Gambar 16. Persiapan baja
Steel back dibuat dari bahan steel dengan kandungan karbon yang rendah dan ketebalannya sudah ditentukan. Setelah gulungan steel dibuka dan diberi larutan degreaser, steel diampelas dan dibersihkan sebagai persiapan sebelum alumunium ditempelkan di atas permukaannya (grit blasting dan belt sander merupakan dua metode umum yang dilakukan untuk proses ampelas). Sisi bagian belakang steel harus dalam keadaan halus, bebas dari noda, lubang-lubang, atau goresan agar dapat bersentuhan sempurna dengan bore.
Gambar 17. Persiapan Aluminium
Proses pengolahan alumunium dimulai dari proses pengecoran dan pembentukan alumunium menjadi lembaran tipis yang digulung. Selanjutnya gulungan alumunium dikirim ke jalur bimetal bonding untuk menjalani proses pembukaan gulungan, pembersihan, dan pengampelasan sebelum ditempelkan ke bagian steel back.
7 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 18. Persiapan bimetal
Dalam proses bimetal bonding, lembaran aluminium dan lembaran steel dipanaskan dan ditekan bersama-sama oleh rol-rol bertekanan tinggi. Proses ini menghasilkan bimetallic strip (dua metal). Penyatuan kedua bahan tidak memerlukan zat pengikat, pengikatan kedua bahan dilakukan secara mekanis yaitu dengan cara menekan alumunium terhadap permukaan steel yang kasar dengan tekanan dan temperatur tinggi.
Gambar 19. Proses pembentukan
Pada jalur produksi pemesinan kasar, gulungan bimetal strip dibuka dan dipotong menjadi setengah bagian bentuk bearing shell yang seragam (blank). Lalu masing-masing bagian bearing shell yang seragam ini ditekuk menjadi bentuk akhir. Proses pembentukan dilakukan pada die pembentuk sehingga setiap bearing memiliki free spread (free spread artinya diameter bebas bearing lebih besar di bagian ujung-ujungnya dari pada di bagian bore, sehingga perlu sedikit gaya tekan saat memasukkan bearing ke dalam bore). Kemudian chamfer, alur-alur, lubang oli, dan label ditambahkan pada bearing.
Gambar 20. Proses finishing
Pembentukan crush height dan wall thickness merupakan bagian dari pekerjaan pemesinan akhir dan merupakan pekerjaan yang paling penting. Proses broaching dilakukan untuk pembentukan crush height. Saat proses broaching permukaan kontak antara bearing dengan bore (parting) mengalami proses pemesinan. Wall thickness (bearing thickness) dapat 8 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
dibentuk baik dengan cara pegeboran (radial machining) atau dengan broaching. Masingmasing setengah bagian bearing shell dibuat dengan ukuran yang presisi dan terus diproses secara individual. Tidak terdapat perbedaan antara rod bearing upper half shell dengan lower half shell, perbedaan utama antara keduanya hanya pada alur oli dan lubang oli.
Gambar 21. Electroplating
Setelah proses pemesinan akhir, bearing shell siap dilapisi lead-tin dan tin flash. Karena leadtin tidak dapat langsung menempel pada aluminium, maka alumunium perlu dilapisi terlebih dahulu dengan bahan copper melalui proses electroplating. Lapisan tipis copper ini berfungsi sebagai pengikat antara aluminium dengan lead-tin. Setelah dibilas dengan air, di atas permukaan copper dilapisi bahan lead-tin melalui proses electroplating. Setelah pembilasan lainnya, melalui proses kimiawi lapisan bahan tin yang sangat tipis dilapiskan ke semua permukaan bearing sehingga bearing siap untuk diperiksa dan dikemas. Karena pembuatan bearing dilakukan secara individual (tidak berpasangan), maka tidak terdapat set pasangan, atau bearing upper half dikemas bersama dengan lower half.
Gambar 22. Bearing siap dipasang
Pemasangan Walaupun bearing-bearing baru dibuat dengan ketelitian yang tinggi namun tetap memerlukan prosedur pemasangan yang tepat agar dihasilkan kemampuan yang baik. Jika terdapat garis-garis kecil atau tanda-tanda di atas permukaan bearing, ini adalah tanda pengukuran saat dilakukan pengetesan kendali kualitas terhadap wall thickness, seperti terlihat pada gambar.
9 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 23. Pemasangan
Bearing harus dipasang di dalam bore yang kering dan bersih. Hal ini untuk menjamin terjadi perpindahan panas yang maksimal dari bearing menuju bore, mencegah terjadinya titik-titik panas yang disebabkan karena adanya serpihan kotoran di bawah bearing, dan juga menaikkan koofisien gesek antara bearing dan bore sehingga tidak terjadi slip diantara keduanya. Kesesuaian gesek antara sisi bagian belakang bearing dengan bore inilah yang mencegah terjadinya slip dan gerakan bearing, bukan karena adanya locating tab. Fungsi dari tab hanya untuk mensejajarkan bearing saat pemasangan. Setelah kedua bagian bearing terpasang pada bore yang bersih dan kering, permukaan-permukaanya harus diberi pelumas sebelum mamasang crankshaft, cap dan retaining bolt. Saat pemasangan, lubang-lubang oli pada bearing harus disejajarkan dengan lubang oli pada bore. Perhatikan bahwa ukuran lubang oli pada main bearing lebih kecil dibandingkan dengan ukuran lubang saluran oli yang di bor pada cylinder block, lubang ini berfungsi sebagai orifice yang mengontrol aliran oli menuju rod bearing.
Gambar 24. Crush height
Diameter bearing sedikit lebih besar dibandingkan dengan diameter bore (crush height), dan saat bearing cap dipasang, kedua bagian bearing akan terlebih dahulu bersentuhan sebelum permukaan (parting face) bersentuhan dengan bore. Lalu saat retaining bolt dikencangkan, kedua bagian bearing tertekan masuk kedalam diamater bore yang lebih kecil, sehingga bearing mengalami proses “crushing”. Crushing merupakan fenomena perubahan elastisitas bahan (perubahan sementara bentuk fisik bahan, seperti saat menekan pegas) yang menekan bearing dengan kuat terhadap bore dan mencegah terjadinya gerakan. Oleh karena itu, jika bearing dipasang pada permukaan bore yang kering dan bersih, dan jika bearing crush tepat, maka seharusnya bearing tidak bergerak di dalam bore saat diberikan beban. Gerakan bearing terjadi apabila torsi pengencangan bearing retaining bolt terlalu rendah atau terlalu tinggi, terdapat serpihan kotoran antara permukaan parting bearing saat pemasangan, permukaan parting bearing terlalu kasar, interval service yang terlalu lama, dll. Hal-hal ini dapat mengarah kepada terjadinya korosi fretting (keausan akibat komponen yang longgar) antara bearing dan bore.
10 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 25. Operasi
Operasi Setelah komponen berkualitas bagus dirakit, engine siap melakukan kerja.
Gambar 26. Daerah operasi kritis
Selama operasi, masa pakai bearing tergantung kepada pelumasan yang memadai, beban kerja, dan temperatur. Merupakan ide yang bagus untuk mengingat kembali beberapa fakta pada daerah-daerah kritis ini.
Gambar 27. Bearing saat start up
Saat engine dihidupkan pertama kali, bearing dan permukan crankshaft hanya dipisahkan oleh sisa-sisa oli yang jumlahnya sangat sedikit. Sebelum oli bersih datang untuk melumasi, kekasaran permukaan kedua komponen (asperities) saling bersentuhan dan menghasilkan panas. Oleh karena itu saat pertama kali dihidupkan baik beban dan kecepatan putaran engine harus dipertahankan pada rpm minimumnya agar tidak timbul panas yang berlebihan. 11 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 28. Sirkulasi oli
Dengan cepat oil pump mendorong oli menuju oli cooler dan filter. Oil pump pada engine Caterpillar menyuplai oli dalam jumlah yang lebih banyak dari yang sebenarnya dibutuhkan engine, sehingga secara terus-menerus terjadi proses by-pass oli pada oil pump untuk mengembalikan sejumlah oli kembali ke oil pan. Saat engine mengalami keausan dan clearence antar komponen bertambah besar, engine membutuhkan lebih banyak oli dan semakin sedikit oli yang di by-pass pada oil pump. Hal ini menjelaskan kenapa engine-engine Caterpillar memiliki kemampuan mempertahankan tekanan oli yang tetap tinggi selama masa pakainya. Oli kental, dingin dan hambatan pada sistem pelumasan menyebabkan penambahan tekanan oli. Saat hambatan di dalam sistem terlalu besar, komponen bypass valve memungkinkan oli mengalir mengitari komponen yang tersumbat, bukan melaluinya. Bypass valve terdapat pada oil pump, oil cooler, dan oil filter. Oleh karena itu dengan kondisi oli yang masih dingin, rpm tinggi saat pertama kali dihidupkan menyebabkan bypass valve terbuka sehingga sistem mengirimkan oli yang belum disaring ke bearing-bearing.
Gambar 29. Oil Filter
Oil filter tidak hanya berfungsi mengontrol ukuran tapi juga jumlah partikel yang bersifat erosive dan abrasive. Untuk dapat melakukan hal ini, oil filter dikonstruksikan untuk dapat bekerja dengan komponen oil filter bypass valve; yaitu karena tekanan pembukaan bypass valve pada oli filter sangat tinggi dan kertas filter tidak hanya bertugas menangkap serpihanserpihan yang berbahaya pada kecepatan aliran yang tinggi, namun kertas filter juga harus tahan terhadap tingginya perbedaan tekanan saat sebagian elemen filter tersumbat oli serpihan kotoran tanpa mengalami robek. 12 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Karena lokasi oil filter pada engine sangat mudah diraih dan harus diganti secara berkala, maka terdapat potensi penjualan yang sangat besar. Para kompetitor telah memproduksi dan menjual produk oil filter mereka yang dapat dipasang pada engine Caterpillar namun dengan kualitas yang tidak sesuai. Setiap saat terjadi keausan abrasive pada bearing (sering disebut sebagai kerusakan akibat adanya serpihan kotoran – debris damage), analis harus membuka oli filter dan memeriksa dengan teliti adanya kerusakan oil filter dan partikel-partikel yang terperangkap.
Gambar 30. Aliran oli di dalam crankshaft
Saat aliran oli tiba pada permukaan bearing, pergeseran antara crankshaft dan bearing menyebabkan oli yang berada diantara wear surface ikut tertarik dan membentuk lapisan oli (oil film). Oil film memisahkan wear surface dan memindahkan sebagian panas yang dihasilkan saat pertama kali dihidupkan. Saat operasi normal, lapisan oli yang terperangkap memindahkan beban ke permukaan bearing sehingga pembangkitan panas dapat dikurangi dengan drastis. Hanya pada saat pertama kali dihidupkan dan kondisi kekurangan pelumasan saja yang menyebabkan permukaan bearing bersentuhan langsung dengan crankshaft. Lubang pada upper bearing shell bertindak sebagai orifice terakhir untuk membatasi jumlah oli yang mengalir ke arah bawah menuju rod bearing.
Gambar 31. Kecepatan mempengaruhi ketebalan oli
Kebanyakan orang beranggapan bahwa yang menghasilkan ketebalan oli film pada permukaan bearing adalah tekanan oli, namun sebenarnya tekanan oli sistem pelumas hanya berfungsi menyuplai oli ke daerah bearing. Adalah perputaran crankshaft yang menghasilkan ketebalan oil film – saat crankshaft berputar cepat ia akan menarik semakin banyak oli dan membuat ketebalan oli film bertambah. Oleh karena itu, ketebalan oli film dapat berkurang saat kecepatan putaran crankshaft juga berkurang. Ketebalan oli film juga dapat berkurang karena terjadi pengenceran oli (dilution), biasanya saat temperatur tinggi dan tekanan oli berkurang.
13 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 32. Sirkulasi oli pelumas
Biasanya kegagalan pada main bearing dan rod bearing tidak menyebabkan terjadinya gangguan berupa kekurangan pelumas untuk bearing yang lain kecuali apabila engine digunakan dengan rpm yang rendah. Saat bearing mulai mengalami kegagalan (namun belum berputar), kebocoran oli akan dibatasi oleh lubang orifice yang terletak di main bearing, dan bypass valve pada oil pump mulai menutup dan mengirimkan lebih banyak oli ke engine, sehingga tekanan sistem pelumas dapat dipertahankan. Saat rpm rendah, walaupun relief valve dalam kondisi tertutup, oil pump tidak dapat menyuplai oli dalam jumlah yang cukup dan main bearing atau rod bearing yang gagal dapat membocorkan sejumlah oli sehingga suplai oli menjadi berkurang dan menyebabkan terjadinya kerusakan pada bearing-bearing yang lain.
Gambar 33. Bearing saat ini
Saat ini beban bearing jauh lebih besar dibandingkan saat masa operasi engine diesel terdahulu, hal ini menuntut peningkatan kualitas dan perbaikan rancangan dari crankshaft dan bearing. Banyak dari engine diesel terdahulu yang kecepatan putarannya kurang dari 1500 rpm, tekanan puncak di dalam cylinder kurang dari 10.3 MPa (1500 PSI), dan memiliki luas permukaan bearing yang sangat besar. Engine diesel saat ini dapat berputar melebihi 3000 rpm, tekanan puncak di dalam cylinder dapat melebihi 13.8 MPa (2000 PSI), dan memiliki luas permukaan bearing yang lebih kecil. Kondisi-kondisi ini artinya menuntut kualitas crankshaft, pelumas, dan bearing harus lebih baik dari sebelumnya, dan aplikasi penggunaan engine, operasi, dan maintenance juga harus tepat.
14 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 34. Mengontrol temperature bearing
Bearing akan mengalami kerusakan apabila di atas permukaan bearing mengalami kenaikan temperatur di atas 176 OC (350 OF). Operator harus memastikan rpm saat pertama kali dihidupkan rendah dan kondisi pelumasan bagus.
Gambar 35. Keausan normal pada bearing
Tampilan Bearing Bekas Pakai Yang Normal Apabila penggunaan, operasi, dan maintenace tepat, main bearing dan rod bearing akan menghasilkan pola keausan yang “normal”. Keausan normal berlanjut melalui lapisan tipis tin flash, melalui lapisan lead-tin, melalui copper bond, dan terakhir lapisan alumunium. Seharusnya tidak terdapat tanda-tanda bahan yang meleleh dan atau terjadi perubahan warna.
Gambar 36. Keausan lead-tin
Karena lapisan tin flash sangat tipis (mikro inch), ia akan segera aus saat bersentuhan dengan profil permukaan yang tinggi. Setelah lapisan tin flash aus, lapisan lead-tin berwarna lebih gelap yang terletak di bawahnya akan terlihat. Bearing yang belum lama terpakai ini memiliki keausan lapisan tin flash yang normal.
15 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 37. Keausan lead-tin
Pembesaran di atas permukaan bearing menunjukkan detail keausan dengan lebih jelas. Dengan pembesaran analis dapat melihat bahwa lapisan tin flash telah mengalami keausan di bagian ridge yang lebih tinggi. Ridge ini dihasilkan melalui proses pemesinan akhir (finish machining) pada lapisan aluminium, dan proses finish machining pada bearing ini berupa radial machining.
Gambar 38. Ketidaksamaan permukaan
Saat menggunakan metode pembesaran, analis dapat melihat ketidaksamaan permukaan, yang sebenarnya normal, terlihat terlalu besar dan menyebabkan kekhawatiran berlebihan. Dibutuhkan waktu dan latihan dengan penggunaan kaca pembesar untuk dapat mengenali kondisi keausan permukaan yang normal dan yang tidak normal. Adalah normal menemukan lecet-lecet kecil di atas permukaan bearing, seperti ditunjukkan disini.
Gambar 39. Bearing setelah beroperasi lama
Pada jarak tempuh yang jauh atau waktu operasi yang lama, lapisan lead-tin pada daerah yang mengalami beban tinggi dapat mengalami dua hal, yaitu mengalami keausan atau retak fatique dan longgar, seperti terlihat pada main bearing yang telah menempuh jarak 644,000 km (400,000 miles) ini.
16 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 40. Bit pada lead-tin
Beberapa bearing memiliki bit-bit yang banyak baik pada lapisan lead-tin dan copper bond sehingga lapisan alumunium di bawahnya dapat terlihat. Masih terdapat lapisan lead-tin yang cukup untuk memberikan fungsi pelumasan dan embedded sehingga hal ini tidak menjadi masalah.
Gambar 41. Lead-tin overlay fatigue
Ini adalah tipe fatigue yang terjadi pada lapisan lead-tin, fatique disebabkan karena lapisan lead-tin bergerak saat mendapatkan beban yang berat. Keausan ini normal untuk jarak tempuh yang jauh. Semakin lama daerah di mana lead-tin menghilang semakin melebar.
Gambar 42. Keausan di seluruh lapisan lead-tin
Setelah operasi ribuan jam lamanya, seluruh lapisan lead-tin dapat mengalami keausan, sehingga lapisan copper bond dan lapisan alumunium dapat terlihat. Biasanya lapisan copper bond berwarna gelap karena oksidasi sedangkan lapisan alumunium berwarna lebih terang. Pembacaan hasil analisa oli tidak akan menunjukkan tingkat kandungan copper yang tinggi walaupun keausan terus berlanjut karena lapisan copper bond sangat tipis.
17 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 43. Keausan mencapai lapisan tembaga
Lapisan copper bond akan menunjukkan warna aslinya (tembaga) hanya apabila terjadi keausan abrasive tidak normal.
Gambar 44. Keausan di daerah beban tinggi
Lapisan tin flash, lead-tin, dan copper bond akan mengalami keausan pada daerah yang mendapatkan beban tinggi setelah menempuh jarak yang jauh. Bila ini terjadi akan menyebabkan fungsi pelumasan dan embedded bearing menjadi berkurang, ini adalah saatnya untuk memasang bearing baru. Baik warna dan bentuk taper pada rod bearing ini normal karena ia telah menempuh jarak yang jauh.
Gambar 45. Variasi pola keausan setelah ribuan jam
Kadang-kadang analis menemukan pola keausan bearing yang tidak sama (erratic) dan ia mengira terdapat masalah pada keselarasan atau bentuk journal crankshaft. Ia harus ingat bahwa lapisan tin flash dan lead-tin sangat tipis, dan variasi dimensi journal yang normal itu menyebabkan luas daerah yang mengalami keausan besar. Hal ini dapat memberikan kesan awal bahwa ketidakselarasan yang terjadi lebih parah dari yang sebenarnya. Walaupun pada rod bearing terlihat variasi pola keausan, namun pada rod bearing yang telah menempuh jarak jauh ini tidak terdapat keausan adhesive di atas permukaan lapisan alumuniumnya. Ketidak sejajaran komponen yang ada dapat ditoleransi. Dalam hal ini hanya diperlukan penggantian bearing baru. 18 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 46 Variasi tampilan warna
Kadang-kadang saat proses keausan terjadi beberapa warna berbeda dapat terlihat di atas permukaan bearing. Hal ini dapat disebabkan saat pembuatan bearing baik karena proses pembersihan dengan bahan kimiawi atau karena terjadi variasi saat proses electroplating.
Gambar 47. Keausan akibat fungsi embedded berkurang
Engine dapat terus berputar walaupun lapisan lead-tin pada bearing telah mengalami keausan, seperti yang telah terjadi pada rod bearing ini. Telah terjadi proses polishing dan abrasive cutting pada daerah di mana bearing mendapatkan beban tinggi. Hal ini terjadi karena fungsi pelumasan dan embedded dari bearing telah berkurang. Di atas permukaan bearing terdapat sedikit serpihan kotoran yang tertanam dan tidak terdapat tanda-tanda logam lumer, hal ini menunjukkan bahwa tidak pernah terjadi masalah pada kualitas dan jumlah oli pelumas. Pola keausan yang hanya memiliki sedikit bentuk tapper menandakan keselarasan komponen bagus. Terdapat sejumlah tanda terjadinya erosi kavitasi (cavitation erosion) yang menunjukkan bahwa bearing-bearing ini telah menempuh jarak tempuh yang jauh. Informasi-informasi ini memberitahukan kepada analis bahwa semuanya normal dan yang perlu dilakukan hanya penggantian bearing.
19 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 48 Kavitasi erosi
Erosi kavitasi terjadi pada daerah bearing yang tidak mendapatkan beban berat. Setelah beberapa ribu jam kerja, erosi kavitasi yang terjadi pada lapisan lead-tin kemudian berlanjut ke lapisan alumunium membentuk kantung-kantung kecil karena partikel alumunium pada permukaan terlepas. Ukuran partikel alumunium yang terlepas ukurannya sangat kecil dan dapat dengan mudah mengapung di dalam oli yang terperangkap di antara permukaan journal dan bearing, biasanya saat partikel alumunium mengalir bersama oli ia akan menyebabkan keausan abrasive yang sangat kecil. Walaupun sangat kecil, partikel alumunium terlalu besar untuk dapat dilihat dengan tes analisa oli.
Gambar 49. Spalling
Apabila bearing dibiarkan beroperasi terlalu lama, lapisan alumunium dapat mengalami retak fatigue. Spalling akan terjadi saat retakan pada permukaan bearing terus terjadi ke arah bawah dan saling bertemu. Biasanya di bagian bawah bearing yang mengalami spalling masih terdapat alumunium yang menempel pada steel. Rod bearing pada gambar ini telah beroperasi selama hampir satu juta mil dan lapisan alumunium telah mengalami kerusakan spalling yang parah.
Gambar 50. Bagian gelap di O. D bearing
Bearing yang terlalu lama digunakan biasanya memiliki tampilan yang tidak beraturan dan berwarna gelap. Pada bearing Caterpillar harus terdapat merek Caterpillar dan nomor 20 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
komponennya. Daerah yang berwarna gelap merupakan bagian permukaan bearing yang lebih tinggi dan bersentuhan dengan bore, sedangkan daerah yang berwarna terang tidak mengalami kontak dengan bore.
Gambar 51. Garis-garis di belakang bearing
Kadang-kadang di bagian belakang bearing terdapat garis-garis radial berwarna hitam. Garisgaris hitam di bagian belakang bearing ini timbul karena terdapat ridge radial yang sangat kecil akibat dari proses pemesinan connecting rod. Bagian yang terdapat garis-garis merupakan daerah yang tinggi, namun hal ini tidak menyebabkan gangguan pada bearing dan dapat dianggap normal.
Gambar 52. Tampilan tidak normal pada bearing
Tampilan Bearing Bekas Pakai Yang Tidak Normal Bearing-bearing ini merupakan contoh keausan yang umumnya terjadi pada kondisi tidak normal. Dari kiri ke kanan: kerusakan akibat benturan (impact), abrasi oleh serpihan halus (soft debris abration), abrasi oleh serpihan kasar (hard debris abration), keausan adhesive dengan oli (adhesive wear with oil), lead-tin meleleh (lead-tin melting), dan adhesive wear tanpa oli (adhesive wear without oil).
21 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 53. Hati-hati dengan dugaan-dugaan
Prosedur Analisa Kegagalan Karena setiap keausan tidak normal dapat memiliki banyak akar penyebab kegagalan, maka analis harus berhati-hati dengan sikap yang tidak fleksibel. Hanya karena seorang pelanggan mengalami kebocoran oli akibat terjadi keausan adhesive pada bearing bukan berarti semua pelanggan yang mengeluhkan terjadi keausan adhesive juga mengalami kebocoran oli.
Gambar 54. Menganalisa keausan bearing
Cara yang paling aman untuk dilanjutkan dalam menganalisa keausan bearing adalah dengan menggunakan 8 langkah dari analisa kegagalan terapan. 8 langkah ini membantu analis dalam mengumpulkan fakta-fakta yang perlu, mengidentifikasi tipe-tipe keausan, dan untuk dapat mengikuti tanda-tanda menuju akar penyebab kegagalan yang sesungguhnya.
Gambar 55. Delapan langkah AFA
Saat melakukan langkah ke-3, fakta-fakta mengenai latar belakang pengunaan engine, operasi, dan perawatannya harus selalu dikumpulkan. Perlu dicatat bahwa fakta-fakta yang dikumpulkan harus akurat dan menyeluruh. Level oli pada dipstick, jumlah oli yang dikuras dari oil pan, selang yang bocor atau rusak, dan tanda-tanda dari lingkungan kerja yang keras juga harus dicatat dengan cermat. Analis juga harus ingat untuk menyelidiki riwayat kondisi 22 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
engine satu atau dua bulan sebelum terjadinya kegagalan dan mencari kondisi yang secara khusus dapat menyebabkan kegagalan seperti pembebanan engine yang tidak semestinya, temperatur yang rendah atau tinggi, perbaikan kebocoran yang telah dilakukan, atau terjadi penurunan tekanan oli yang dapat memulai terjadinya kegagalan bearing.
Gambar 56. Komponen yang terkait dengan kegagalan
Agar dapat menjadi personel analis yang baik, analis perlu mendapatkan, mengidentifikasi, dan menjaga semua komponen yang terkait dengan kegagalan dengan baik.
Gambar 57. Contoh oli
Bagi seorang analis, sampel oli dan sampel oil filter juga sama pentingnya dengan bearing yang mengalami kegagalan.
Gambar 58. Identifikasi bearing
Analis harus mengidentifikasi dan memeriksa kondisi bearing saat melepaskannya dari engine. Bearing-bearing harus diberi kode penomoran saat dilepas dari engine dengan menggoreskan satu kode angka di atas permukaan parting. Setengah bagian lower bearing dapat diidentifikasikan dengan angka dan huruf L sedang setengah bagian upper bearing cukup diberi kode angka saja.
23 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 59. Menyusun bearing
Apabila proses pemeriksaan dilakukan di tempat lain dan butuh proses pemindahan bearing, maka bearing-bearing ini perlu diikat dengan tape sebagai satu pasangan dan berurutan serta harus dilindungi dari kerusakan fisik dan karat. Bearing tidak boleh ditape pada wear surface, dan bearing tab harus disusun seperti terpasang pada engine. Contoh, pada engine tipe vee, tab slot berselang-seling dari satu rod ke rod yang lain dan baering harus di tape bersama-sama dengan tab slot yang juga berselang-seling. Bearing sering kali hilang, rusak, atau terbuang apabila tidak segera dikumpulkan, diidentifikasi dan dilindungi.
Gambar 60. Pengumpulan yang salah
Sebelum pengiriman dilakukan sering kali bearing-bearing tidak diberi tanda identifikasi dan dilindungi dengan benar sehingga mengalami kerusakan sekunder yang pada akhirnya dapat menyulitkan dan membingungkan analis.
Gambar 61. Membersihkan bearing
Sangat baik apabila bearing-bearing dilindungi dari kontaminasi sehingga nantinya tidak perlu pembersihan sebelum pemeriksaan. Jika pada bearing yang baru dilepas terdapat material asing, maka cara terbaik untuk membersihkannya adalah dengan mencuci pada cairan solvent yang mudah menguap. Apabila kontaminan sulit dibersihkan, maka cuci dengan kuas lembut pada solvent bersih yang tidak bersifat menyebabkan korosi. Metode pembersihan yang keras, seperti menggosok dengan kuas yang kaku atau menggosok dengan kain kering harus dihindari.
24 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 62. Bearing sebelum dibersihkan
Ini adalah satu set bearing yang telah aus dan kotor sebelum dibersihkan.
Gambar 63. Bearing setelah dibersihkan dengan media berbeda
Ini adalah bearing-bearing yang sama setelah dibersihkan dengan cara yang berbeda. Bearing yang terdapat di bagian kiri belum dibersihkan. Bearing di bagian tengah dibersihkan dengan cara digosok dengan kain bersih dan kering. Sedang bearing yang terdapat di bagian kanan dicuci dengan cermat dengan menggunakan solvent bersih. Terdapat perbedaan warna yang lebih gelap pada bearing yang terletak di bagian tengah. Kondisi keausan permukaan bearing berupa lecet atau kondisi kerusakan lainnya dapat dengan mudah menjadi tidak jelas atau rusak apabila wear surface bearing digosok.
Gambar 64. Pembesaran permukaan bearing
Pembesaran sebanyak 400 kali memperlihatkan permukaan bearing yang dibersihkan dengan menggunakan cairan solvent bersih tidak menimbulkan kerusakan pada lapisan leadtin bearing.
25 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 65. Pemeriksaan menyeluruh
Setelah material asing yang tidak diinginkan pada bearing dibersihkan, lakukan pemeriksaan visual pada bearing secara menyeluruh. Bearing harus diletakkan dengan posisi seperti terpasang pada engine. Pencahayaan harus bagus dan kaca pembesar harus tersedia untuk memeriksa permukaan bearing lebih teliti lagi. Dengan melihat bearing-bearing ini, analis dapat menentukan apakah terdapat masalah pada sistem pelumasan atau hanya masalah pada bearingnya saja. Kerusakan pada bearing-bearing ini memberi informasi bahwa terdapat masalah pada sistem pelumasan yang menyebabkan terjadinya masalah kekurangan oli untuk semua bearing.
Gambar 66. Mengetahui jenis keausan
Selanjutnya analis harus mempelajari tipe-tipe keausan dari masing-masing bearing untuk dapat menemukan pada kondisi tertentu seperti apa bearing mengalami kerusakan. Contohnya, keausan adhesive telah menyebabkan kerusakan bearing-bearing ini, menandakan telah terjadi masalah berupa kekurangan oli pelumas dan bearing terkena temperatur tinggi. Analis sekarang mengarah kepada penyelidikan kualitas dan jumlah oli pelumas.
26 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 67. Periksa seluruh permukaan
Seluruh permukaan bearing harus diperiksa, tidak hanya bagian dalam wear surface namun seluruh permukaan bearing. Sering kali bagian atas, bagian bawah, bagian depan, belakang, tab slot, dan masing-masing sisi memiliki bagian dalam menjelaskan keausan. Analis harus meluangkan waktu melihat setiap permukaan bearing dan menyimpulkan apa yang telah terjadi.
Gambar 68. Fakta tambahan
Sebagai tambahan dalam mengidentifikasi tipe dan jumlah keausan, analis harus mencari bukti-bukti yang menunjukkan komponen telah terkena panas yang tidak biasanya, ketidaksejajaran atau penggunaan komponen yang bukan asli. Panas menjelaskan kondisi lingkungan yang keras. Ketidaksejajaran menjelaskan komponen bengkok atau pengerjaan yang tidak bagus. Komponen yang bukan asli menjelaskan untuk berhati-hati dalam menemukan fakta-fakta akar masalah.
Gambar 69. Kerusakan akibat perubahan temperature tinggi
Connecting rod dan bearing ini menunjukkan bukti-bukti bahwa komponen telah terkena panas yang sangat tinggi, dapat dilihat dari adanya perubahan warna pelangi dan perubahan bentuk fisik. Tanda-tanda yang ditunjukkan oleh kegagalan seperti ini mengharuskan analis untuk mencari tahu kenapa tidak terdapat suplai oli untuk mendinginkan dan melumasi bearing. Analis harus terlebih dahulu memeriksa kondisi bearing yang lain untuk melihat 27 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
apakah mengalami kerusakan yang sama, lalu mengikuti tanda-tanda ke arah akar penyebab masalah kurangnya suplai oli.
Gambar 70. Keausan karena misalignment
Ketidaksejajaran komponen menyebabkan konsentrasi beban hanya pada permukaan yang aus dan akhirnya mempercepat keausan bagian salah satu sisi bearing. Disini setengah bagian upper dan lower rod bearing mengalami keausan pada sisi yang berlawanan setelah dijalankan selama 20 menit pada dynamometer. Operator melaporkan terdengar bunyi-bunyi ketukan yang tidak normal sebelum menghentikan pengetesan. Bearing-bearing yang lain terlihat normal. Penyelidikan mengungkapkan bahwa connecting rod bengkok pada kegagalan sebelumnya dan tidak diperiksa kembali sebelum digunakan ulang.
Gambar 71. Keausan pada komponen kompetitif
Kadang kala engine Caterpillar menjalani proses rebuild dengan komponen yang bukan asli Caterpillar sehingga mengalami kerusakan lebih awal. Bearing yang bukan asli ini mengalami kegagalan karena terjadi pemisahan ikatan antar lapisan.
Gambar 72. Tidak ada merek Caterpillar
Pada bagian belakang bearing yang rusak ini terdapat part number caterpillar, tetapi tidak terdapat merek Caterpillar. Tampaknya tidak terdapat lapisan tin flash yang melindungi bearing dari korosi. Terdapat korosi fretting yang cukup parah, yang mengindikasikan bearing tidak duduk dengan kuat pada bore.
28 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 73. Bearing asli Caterpillar
Bearing-bearing Caterpillar tidak hanya ditandai dengan part number tetapi juga dengan merek dagang, identifikasi supplier, dan kode tanggal produksi. Kode tanggal pada bearing ini adalah 5NEOA.
Gambar 74. Numeral kod
Kode tanggal disebut NUMERAL KOD dan menjelaskan bulan dan tahun produksi bearing. Arti dari kode ini adalah: NUMERALKOD 0 12 3 456 78 9 Contoh, bearing pada sampel di atas memiliki kode tanggal 5NEOA. Angka 5 menjelaskan bearing ini menggunakan bahan aluminium alloy. Kode NEOA menjelaskan bulan dan tahun produksi bearing. N = 0 dan E = 3, sehingga produksi bearing dibulan maret. O = 8 dan A = 5, yang menjelaskan tahun produksi adalah tahun 1985. Bearing ini diproduksi pada bulan Maret 1985. Analis dapat menggunakan informasi tanggal produksi untuk memverifikasi apakah bearing yang digunakan asli atau telah diganti dengan bearing nonorisinal, atau apakah bearing yang digunakan baru atau lama.
29 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 75. Keausan tidak normal
Keausan Tidak Normal Kebanyakan keausan tidak normal bearing merupakan hasil dari adhesive, abrasive, cavitation erosion, fretting corrosion atau kerusakan akibat benturan. Terdapat beberapa akar penyebab masalah yang dapat menyebabkan terjadinya tipe-tipe keausan di atas. Juga terdapat kemungkinan terdapat masalah pada kualitas bearing yang menyebabkan kegagalan. Jika analis mengetahui fakta-fakta kunci mengenai masalah-masalah mendasar yang terjadi pada bearing, maka ia akan dapat mengenali tanda-tanda kerusakan bearing lebih cepat di masa yang akan datang.
Gambar 76. Adhesive wear
Adhesive Keausan adhesive pada bearing terjadi saat temperatur pada permukaan menjadi terlalu tinggi sehingga lapisan lead-tin atau lapisan alumunium mencair dan menempel pada crankshaft. Terdapat banyak sekali akar penyebab masalah yang dapat menyebabkan keausan adhesive, seperti: 1. Tidak terdapat oli pada pipa masuk 2. Level oli terlalu rendah sehingga oil pump kehilangan daya sedotnya. 3. kekentalan dan tipe oli yang digunakan salah. 4. Additives oli yang tidak tepat 5. Dilution akibat adanya fuel atau coolant 6. Overspeed 7. Ketidaksejajaran 8. Celah yang terlalu besar 9. Kerusakan komponen bypass valve 10. dll.
30 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 77. Keausan adhesive di bagian tengah
Proses keausan adhesive pada bearing dimulai dengan proses polishing lapisan tin flash. Jika temperatur bertambah, lapisan lead-tin segera lumer dan terjadi tersebar (smear). Satu set rod bearing engine 3208 ini dioperasikan dengan suplai oli yang terganggu. Terdapat lebih banyak kerusakan pada bearing bernomor ganjil dibandingkan dengan bearing yang bernomor genap. Terdapat dua alasan mengapa bagian tengah bearing menjadi panas dan meleleh terlebih dahulu sebelum terjadi pada bagian sisi-sisinya 1. Pada kondisi kekurangan suplai oli, terdapat oli dalam jumlah yang lebih sedikit pada bagian tengah bearing dibandingkan pada bagian ujung-ujungnya karena lubang oli pada crankshaft mengumpulkan oli dari bagian tengah bearing. Hal ini mengurangi oli film yang terperangkap di bagian tengah bearing dan menyebabkan gesekan dan pembangkitan panas yang lebih besar. 2. Saat bagian tengah journal semakin panas, ia akan membengkak dan diameternya bertambah sehingga semakin memperbesar gesekan dan panas di bagian ini.
Gambar 78. Tipikal suplai oli pada engine 3208
Pada engine 3208 terdapat saluran oli yang menghubungkan rod bearing bernomor genap dengan rod bearing bernomor ganjil. Seperti terlihat pada gambar, saluran oli rod bearing bernomor ganjil posisinya miring. Saat crankshaft berputar, tekanan oli dan gaya sentrifugal mendorong material di dalam saluran oli yang miring keluar dari persimpangan saluran menuju rod bearing bernomor genap. Jika tekanan oli turun, hanya terdapat sedikit oli berada di dalam crankshaft yang berputar dan gaya sentrifugal akan membuatnya pindah menuju rod bearing bernomor genap. Sehingga rod bearing bernomor ganjil pada engine 3208 akan menerima jumlah oli yang lebih sedikit dan mengalami tingkat kerusakan yang lebih besar dibandingkan dengan rod bearing bernomor genap.
31 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Hal yang sama juga terjadi apabila terdapat serpihan kotoran di dalam sistem pelumasan engine 3208, gaya sentrifugal akan memindahkannya ke rod bearing bernomor genap sehingga bearing-bearing ini mengalami kerusakan yang lebih parah dibandingkan dengan rod bearing bernomor ganjil. Terdapat perbedaan lokasi saluran oli pada tipe engine yang berbeda, tetapi gaya sentrifugal akan tetap menyebabkan material-material yang lebih besar keluar terlebih dahulu. Jika analis mempelajari tata letak fisik saluran-saluran oli, ia dapat menentukan bearing mana yang akan mengalami pengaruh paling besar apabila terjadi kekurangan oli pelumas atau terdapat serpihan-serpihan kotoran.
Gambar 79. Adhesive wear karena kualitas oli yang jelek
Kadang-kadang bukan jumlah oli yang menyebabkan keausan adhesive tapi kualitasnya. Sebagai contoh, pelanggan ini mengoperasikan engine miliknya dengan kondisi telah terjadi kebocoran coolant sampai engine berhenti beroperasi. Salah satu rod bearing telah mengalami kondisi melekat (seized) total, sedang bearing yang lain mengalami keausan adhesive dengan kondisi yang beragam. Main bearing belum mengalami seize. Seperti terlihat pada gambar warna bearing berubah menjadi lebih gelap. Tanda terjadinya kegagalan akibat keausan adhesive ini sama dengan tanda kegagalan karena kekurangan oli, namun karena pada kasus ini juga terjadi dilution akibat akibat kebocoran coolant, maka terdapat tanda kerusakan tambahan berupa lapisan lead-tin yang menjadi berwarna gelap.
Gambar 80. Adhesive wear karena fuel dilution
Serangkaian rod bearing ini telah dioperasikan dengan kondisi telah terjadi dilution oli pelumas oleh 20% fuel sampai akhirnya terdengar suara ketukan dari dalam enginel. Semua rod bearing ini telah mengalami keausan adhesive dan terputar. Sedangkan dua buah bearing yang lain masih menunjukkan bukti-bukti di atas permukaan wear surface.
32 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 81. Penurunan viskositas oli karena fuel dilution
Pemeriksaan lebih teliti pada kedua buah bearing ini menunjukkan bahwa masih terdapat sisa-sisa lapisan lead-tin di bagian ujung bearing. Sedangkan di bagian tengah dan di bagian paling ujung bearing yang terkena panas tinggi telah mengalami keausan adhesive. Juga perhatikan bahwa juga terdapat perbedaan warna antara bearing yang mengalami keausan adhesive karena kekurangan oli dengan bearing yang mengalami keausan adhesive karena coolant dilution. Setiap akar penyebab masalah tertentu menghasilkan tanda kerusakan tertentu pula. Fuel dilution menyebabkan kekentalan oli pelumas berkurang, oli film menipis, dan terjadi benturan “hammering” yang melonggarkan bearing dan menyebabkan bearingbearing berputar tanpa mengalami keausan adhesive.
Gambar 82 Adhesive wear karena tidak ada suplai oli
Keausan adhesive dapat terus berlanjut dengan sangat cepat melalui lapisan alumunium menuju steel back. Saat engine beroperasi, biasanya bearing crush akan mencegah bearing berputar saat lapisan alumunium mencair. Namun karena keausan adhesive terus berlanjut sampai pada steel back akan menyebabkan gaya dari seizure (lengket) akan lebih besar dari pada gaya crush sehingga bearing akan menempel pada crankshaft dan berputar di dalam bore. Bearing-bearing ini mengalami kegagalan saat operator menghidupkan engine sedangkan ia lupa belum mengisi kembali oli baru setelah mengeluarkan oli untuk melakukan penggantian oli. Hanya dibutuhkan beberapa menit saja sehingga dihasilkan kerusakan seperti ini. Pada upper bearing terdapat tanda-tanda bahwa TIDAK ADA oli pada lubang oli atau alur oli. Petunjuk-petunjuk lainnya adalah: 1. Oil pan penuh dengan oli (jumlahnya benar) 2. Oli sangat bersih (kualitasnya bagus) 3. Oil filter yang digunakan adalah produk Caterpillar dan terlihat masih baru. 4. Tidak terdapat serpihan oli atau serpihan kotoran di dalam oil filter terlihat kering & baru. 5. Tidak terdapat serpihan-serpihan kotoran di dalam oli pan (kualitasnya bagus)
33 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 83. Keausan karena tidak ada pelumasan
Saat bearing dioperasikan tanpa pelumasan sampai mengalami kegagalan, panasnya akan melebihi temperaturnya 430°C (1500°F) dan sifat steel back akan menjadi lebih lunak dan mengalami ekstrusi seperti terlihat pada gambar. Kegagalan-kegagalan ini biasanya lebih mudah dianalisa karena kadang-kadang penyebab kurangnya pelumasan masih ada pada saat kegagalan terjadi.
Gambar 84. Keausan pada satu bearing
Sering kali hanya satu buah bearing yang berputar sedangkan bearing yang lain terlihat normal, seperti terlihat di sini. Kegagalan bearing ini sering kali sulit untuk dianalisa karena: 1. Penyebab kegagalan mungkin telah terjadi dalam hitungan bulan atau ratusan jam sebelumnya, 2. Dan karena bearing berputar, fakta-fakta yang dapat menjadi petunjuk akar penyebab kegagalan menjadi hilang. Sering kali hanya fakta-fakta tidak langsung yang ada pada lokasi pelanggan, atau pada logam yang gagal, yang membantu analis menentukan akar penyebab kegagalan yang paling mungkin.
Gambar 85. kegagalan single bearing
Yang ditunjukkan oleh bearing yang gagal ini hanya informasi bahwa ia mendapatkan pelumasan dan pendinginan saat terakhir kali engine berhenti. Nama lain dari kegagalan ini 34 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
adalah “kegagalan single bearing yang tidak dapat dijelaskan” dan akan terus menjadi tantangan yang paling sulit dalam analisa kegagalan bearing.
Gambar 86. Abrasive wear
Abrasive Keausan abrasive terjadi saat material asing atau ketidaksamaan permukaan menjadi jembatan antara permukaan bearing dengan journalnya. Saat serpihan keras masuk maka akan menyebabkan permukaan bearing tergores dan terpotong, sedang bila serpihan lunak yang masuk akan menyebabkan permukaan menjadi lecet dan serpihan tertanam (embedded). Karena pelumas dengan cepat membuang panas yang dibangkitkan, temperatur pada permukaan bearing dalam kondisi normalnya saat awal mula keausan abrasive terjadi. Saat permukaan menjadi sangat kasar oil film kehilangan kemampuannya untuk memisahkan kedua permukaan sehingga panas akibat gesekan bertambah dan keausan adhesive dimulai. Terdapat banyak kemungkinan akar penyebab masalah yang menyebabkan keausan abrasive, antara lain: 1. Material asing tertinggal di dalam saluran-saluran oli saat perakitan 2. Oli yang tidak disaring mengandung partikel karbon dan serpihan-serpihan 3. Wear surface yang kasar 4. Serpihan-serpihan yang ditimbulkan oleh pekerjaan perbaikan 5. Kerusakan akibat las busur (arc welding) dan electrical discharge pitting Telah diperkirakan bahwa lebih dari setengah kegagalan bearing di lapangan diakibatkan karena kerusakan abrasive, dan proses kerusakan dimulai dari kondisi penyaringan oli yang tidak tepat.
Gambar 87. Partikel penyebab keausan
Jika keausan abrasive menjadi penyebab kegagalan, selanjutnya analis harus mengidentifikasi partikel-partikel yang menyebabkan keausan. Jika mungkin, analis harus mengorek partikel-partikel abrasive dari komponen yang gagal, dan mencari partikel di dalam filter, saluran oli, saluran hisap oil pump, dan lubang-lubang lainnya. Ini adalah partikelpartikel abrasive yang umum ditemukan di dalam oli filter sistem pelumasan. Walaupun perhatian yang lebih diberikan saat perakitan engine, operasi, dan maintenance, namun serpihan-serpihan cat, kotoran, dan karbon akan menemukan jalannya masuk ke dalam oli.
35 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Penggunaan oil filter Caterpillar merupakan cara yang paling aman untuk mencegah materialmaterial ini masuk ke dalam oli pelumas.
Gambar 88. Keausan karena partikel keras dan besar
Kerusakan akibat partikel abrasive berukuran besar dan keras sangat mudah diidentifikasi. Rod bearing dari engine 3600 yang telah beroperasi selama 200 jam di dalam pabrik ini telah rusak karena ada pecahan baja yang tertingal pada crankshaft saat perakitan. Saat engine dihidupkan pertama kali, aliran oli mendorong pecahan baja ini kedalam bearing sehingga terjadi goresan yang parah di bagian tengah bearing dan secara acak terdapat serpihan yang tertanam (embedded) di atas permukaan bearing.
Gambar 89. Goresan dalam pada bearing
Pemeriksaan yang lebih teliti pada lower bearing (tidak mendapatkan beban) menunjukkan bahwa pecahan baja telah menyebabkan terjadinya goresan-goresan berbentuk vee, dan banyak serpihan-serpihan baja yang tertanam di atas permukaan lead-tian yang lunak dan lapisan alumunium. Karena kebanyakan serpihan baja telah lepas, pemotongan abrasive terjadi lebih awal pada masa pakai bearing yang normal. Terlihat bahwa bearing telah terkena panas yang tinggi, bisa dilihat dari lead-tin yang mengkilap di dekat daerah yang rusak.
36 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 90. keausan sekunder (adhesive)
Pemeriksaan yang lebih teliti pada upper bearing (mendapatkan beban) ini menunjukkan bahwa permukaan yang kasar telah menyebabkan kerusakan adhesive sekunder. Permukaan yang menjadi kasar menyebabkan oli film lepas dan bearing dapat menyentuh crankshaft. Temperatur permukaan yang tinggi telah mengoksidasi dan warna menggelapkan lapisan lead-tin di bagian tengah bearing. Operasi yang terus berlanjut (terutama saat pertama kali dihidupkan sebelum oli sampai) memungkinkan kekasaran permukaan menghasilkan lebih banyak panas, hal ini pada akhirnya mengarah kepada keausan adhesive pada steel back. Hasil akhirnya dapat mengarah kepada “kegagalan bearing yang tidak dapat dijelaskan” lainnya.
Gambar 91. Keausan akibat kebococran filter
Bearing ini mengalami kerusakan abrasive yang lebih sedikit dan merupakan kerusakan khas yang disebabkan karena terjadi kebocoran internal di dalam filter oli atau oli dan serpihan di by-pass.
Gambar 92. Keausan sekunder (adhesive)
Bearing yang warnanya menjadi gelap ini, karena partikel karbon tertanam di atas permukaannya, mulai kehilangan fungsi pelumas dan embedded. Saat pertama kali dihidupkan akan semakin banyak gesekan yang terjadi sehingga panas yang dihasilkan juga 37 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
bertambah. Secara perlahan bearing rusak sampai keausan adhesive sekunder terjadi dan bearing berputar.
Gambar 93. Embedded material memenuhi bearing
Pemeriksaan yang lebih teliti pada bearing yang kondisinya buruk ini menunjukkan bahwa permukaan bearing telah dipenuhi dengan material asing (tertanam). Dan tampaknya lapisan lead-tin di bagian di mana material asing tertanam sudah lepas saat pertama kali dihidupkan, yaitu saat kekasaran-kekasaran (asperity) pada permukaan crankshaft dan bearing saling bersentuhan. Lalu, seperti layaknya kertas ampelas, material yang lepas telah menyebabkan pemotongan abrasive sebelum suplai oli sampai untuk membuang material lepas ini dari daerah bearing. Kerusakan hampir sama dengan kerusakan pemotongan karbon (carbon cutting) yang sering kali dapat dilihat di atas ring atas pada piston setelah operasi beberapa ribu jam.
Gambar 94. Kondisi lapisan lead tin menipis
Dengan memotong dan membesarkan bearing yang telah tertanam (embedded) secara tidak normal ini menunjukkan kondisi lapisan lead-tin. Pada gambar penampang bearing ini, lapisan alumunium yang berwarna terang hanya membentuk sekitar 10% tebal bearing. Sangat sulit untuk melihat lapisan lead-tin karena sangat tipis.
38 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 95. Partikel karbon pada lapisan lead-tin
Gambar pembesaran sebanyak 400 kali ini menunjukkan bahwa banyak bagian lapisan leadtin yang telah tercabik. Juga terdapat partikel karbon hitam yang tertanam. Setiap kali engine dihidupkan, maka semakin banyak lapisan yang rusak dan hilang. Pada akhirnya bearing yang rusak dapat kehilangan oli film, lalu dimulailah keausan adhesive dan berputar.
Gambar 96. karbon pada lapisan lead-tin
Permukaan kusam dan hitam ini menandakan karbon tertanam pada permukaan bearing. Saat bearing terlihat berwarna hitam, dengan lapisan lead-tin yang hilang karena pemotongan oleh material abrasive yang halus, seperti terlihat di sini, analis harus memulai analisa dengan mengumpulkan fakta-fakta mengenai kemungkinan penyebab masuknya karbon dalam jumlah banyak ke dalam oli.
Gambar 97. Electric discharging arching
Saat main bearing mengalami keausan dan menjadi mengkilap dengan rupa seperti logam chrome (mungkin dengan salah satu bearing mengalami gagal total), dan saat rod bearing relatif dalam kondisi bagus, analis harus mencurigai bahwa telah terjadi electric discharging arching. Seseorang yang ceroboh mungkin langsung beranggapan bahwa yang telah terjadi adalah adhesive wear tanpa melakukan pemeriksaan lebih mendalam di bagian wear surface pada bearing dan crankshaft. 39 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 98. Keausan akibat partikel abrasive
Pemeriksaan yang lebih detail pada permukaan bearing menunjukkan terdapat potonganpotongan akibat partikel abrasive halus dan titik-titik kecil yang terlihat seperti “jerawat”.
Gambar 99. Kerusakan pada main bearing journal
Crankshaft rusak hanya pada main bearing journal, sedangkan rod journal masih dalam kondisi bagus.
Gambar 100. Frosted pada main bearing jounal
Pemeriksaan yang lebih mendalam dari main bearing journal yang rusak ini menunjukkan rupa seperti “frosted” kecuali di daerah di sekitar lubang oli. Rod kournal menunjukkan gelombang perubahan warna yang disebabkan karena terjadi grinding chatter yang dapat diterima.
40 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 101. Lubang-lubang kecil di bagian belakang bearing
Di bagian belakang steel back terdapat deposit oksida berwarna hitam yang tidak seragam pada satu atau dua daerah. Di dalam daerah yang berwarna hitam terdapat beberapa lubanglubang kecil. Tanda identifikasi menjelaskan bahwa ini adalah bearing Caterpillar. Keausan abrasive ini disebabkan karena terjadi electric arc discharge yang kecil dari crankshaft melalui main bearing menuju block. Sumber dari kenaikan voltase ini biasanya berasal karena alternator tidak di-ground-kan, hal ini mungkin karena kabel ground yang menghubungkan engine dengan chassis hilang atau putus. Karena kabel ground ini hilang, maka arus listrik yang mengalir dari alternator tidak dapat mengalir balik dengan mudah. Jalur aliran arus listrik yang paling mudah adalah melalui crankshaft dan main bearing, membuat lubang (pitting) baik pada permukaan bearing dan crankshaft. Pitting pada bearing akan hilang, sedangkan tepian lubang (pit) yang tajam pada crankshaft akan memotong lapisan lead-tin dan alumunium. Hal ini akan menghasilkan serpihan-serpihan lunak yang sangat kecil sehingga dapat mengapung di dalam oli saat oli mengalir ke arah bawah menuju rod bearing dan menyebabkan kerusakan disana.
Gambar 102. Keausan akibat electric discharge
Fakta-fakta yang menjelaskan telah terjadi pitting akibat electric discharge adalah hilangnya tekanan oli sekitar 70 kPa (10 psi) pada rpm beban penuh, atau terdengar suara ketukanketukan pada rpm rendah.
41 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 103. Kerusakan akibat electric discharge
Pada bearing ini terdapat serpihan yang tertanam dan keausan abrasive. Analis mungkin dengan segera ingin mengikuti tanda-tanda kerusakan yang ada, katakanlah oli telah terkontaminasi oleh kotoran, dan analis mulai mencari fakta-fakta mengenai penyaringan dan maintenance. Analis perlu ingat untuk memeriksa semua permukaan dan mendapatkan tanda-tanda kerusakan saat melakukan pemeriksaan masing-masing komponen sebelum melanjutkan mencari fakta-fakta pada daerah lain. Bearing ini rusak karena arc welding electric discharge melalui main bearing crankshaft.
Gambar 104. Lubang-lubang pada bagian belakang bearing
Secara spesifik, bagian belakang bearing ini memiliki informasi yang tidak biasa. Terdapat banyak lubang-lubang yang dikelilingi oleh perubahan warna, hal ini menandakan bahwa lubang-lubang ini telah terkena panas yang tinggi. Saat ini analis diarahkan mencari fakta yang lain, seperti terjadinya electric arc discharge yang dapat menghasilkan tanda kerusakan seperti terlihat pada bagian depan dan belakang bearing ini. Ternyata diketahui bahwa telah dilakukan pengelasan pada machine sedangkan kabel ground masih dalam keadaan terpasang pada engine block sehingga menyebabkan aliran arus yang besar mengalir melalui jalur yang paling mudah yaitu melalui main bearing.
42 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 105. Kavitasi erosi
Erosi Kavitasi Erosi kavitasi normal terjadi pada rod dan main bearing sebuah engine yang telah beroperasi dalam jangka waktu yang lama. Uap yang terperangkap di dalam oli pelumas akan membentuk buih/gelembung di daerah bertekanan rendah. Buih akan pecah apabila masuk ke daerah bertekanan tinggi di dalam oil film antara dua permukaan. Saat buih pecah oli akan mengalir mengisi ruang kosong, tempat buih sebelumnya berada, dengan kecepatan tinggi. Aliran oli (oil jet) bisa secepat supersonik sehingga dapat mengeluarkan gaya yang sangat besar saat menabrak suatu penampang kecil di atas permukaan bearing. Lapisan lead-tin itu lunak, dan setelah terjadi ledakan-ledakan kecil di atas permukaannya akan menimbulkan fatique crack. Lambat laun serpihan-serpihan kecil lead-tin lepas dan mengalir bersama oli ke arah bawah dan menyebabkan kerusakan pada saat serpihan ini berusaha keluar. Erosi kavitasi artinya jumlah uap yang membentuk buih bisa terlalu besar, terlalu banyak, atau keduanya. Beberapa kemungkinan buih penyebab erosi kavitasi bisa berada dalam sistem antara lain, hambatan pada saluran masuk oil pump, by-pass valve bekerja mengalirkan oli (dan juga buih yang terperangkap) kembali ke saluran masuknya, kekentalan oli yang tidak tepat, atau interval penggantian oli yang diperpanjang sehingga oli menjadi terlalu kental dan meningkatkan kavitasi oli, jumlah oli yang terlalu banyak sehingga crankshaft dapat terendam di dalam oli sehingga buih-buih dapat masuk, level oli yang terlalu rendah yang memungkinkan udara terhisap masuk melalui suction bell, atau terjadi kebocoran udara di bagian penghisap oli sehingga buih bisa masuk.
Gambar 106. Kavitasi erosi
Proses erosi kavitasi yang menghilangkan lapisan alumunium pada bearing ini telah dimulai dan telah terjadi kerusakan abrasive ke arah bawah. Di antara set bearing ini banyak yang mengalami kerusakan yang sama. Kerusakan yang telah terjadi cukup parah untuk menyebabkan lepasnya potongan alumunium yang lebih besar. Terdapat tiga buah potongan alumunium di bagian ujung bawah lubang yang longgar dan siap untuk lepas dan bergerak ke arah bawah. Kavitasi erosi semakin parah sehingga dapat menyebabkan keausan abrasive sekunder yang menyebabkan oil film mengalir keluar melalui alur-alur goresan sehingga umur bearing menjadi berkurang. Penyebab terjadinya erosi kavitasi harus ditentukan dan tindakan koreksi yang tepat harus dilakukan. Jika erosi disebabkan karena operasi dan aplikasi yang
43 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
berat namun sangat diperlukan, maka tindakan koreksi yang dapat dilakukan adalah penggantian bearing pada saat/waktu yang tepat.
Gambar 107. Kavitasi erosi pada daerah beban ringan
Karena tekanan oil film bertambah pada daerah beban berat, kerusakan erosi kavitasi terjadi pada daerah yang tidak mendapatkan beban berat. Kondisi ini dapat diamati dan dapat digunakan untuk mengingatkan pelanggan, namun jarang menyebabkan kegagalan asalkan area yang mendapatkan beban tidak rusak.
Gambar 108. Fretting korosi
Korosi Fretting (Fretting Corrosion) Korosi fretting terjadi saat bearing bergerak di dalam bore ketika sedang menanggung beban. Hal ini bisa disebabkan karena: 1. Ukuran bearing terlalu kecil 2. Bore terlalu besar 3. Torque bolt atau mur terlalu kendur. 4. Baban terlalu besar. 5. Bentuk bore menjadi taper atau profil (bentuk) tidak sama 6. Terdapat serpihan kotoran di antara permukaan parting face saat pemasangan bearing. Bukan korosi fretting penyebab kerusakan utama pada bearing, namun lubang-lubang di dalam bore (penaik tegangan yang dapat menyebabkan patah) atau titik tinggi yang dapat mengganjal bearing baru. penggantian. Bearing pengganti kadang kala dapat mengangkat bore karena terjadi penumpukan serpihan akibat korosi fretting dari bearing asli. Hal ini dapat menyebabkan titik-titik panas dan keausan adhesive pada bearing pengganti. Bore harus bersih dan mulus sebelum memasang bearing yang baru.
44 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 109. Bearing berputar pada main bore
Main bearing dari engine 3208 ini baru dioperasikan selama beberapa jam setelah rebuild. Bearing no 1 telah berputar di dalam bore cylinder block sehingga merusak crankshaft dan liner pada block perlu dilakukan boring. Tidak terdapatnya perubahan warna menunjukkan bahwa bearing didinginkan oleh oli walaupun bearing ini telah gagal, namun tanda-tanda kerusakan lain pada bearing telah hilang saat bearing berputar. Analis perlu melihat faktafakta yang tidak langsung pada bearing yang lain untuk mendapatkan beberapa gagasan mengenai penyebab utama kegagalan pada bearing.
Gambar 110. Tumpukan partikel korosi pada bearing
Saat bearing yang rusak dipindahkan, terlihat tumpukan partikel akibat korosi fretting pada bore. Ini adalah tumpukan korosi fretting dari bearing sebelumnya yang bergerak di dalam bore. Tumpukan ini telah “mengungkit” bearing yang baru, menyebabkan bearing bersentuhan dengan crankshaft dan menghasilkan titik-titik panas hanya setelah beberapa jam operasi. Mungkin bahwa main bearing bagian depan yang gagal ini lebih ketat dibandingkan bearing yang lain sehingga ia menjadi panas dan berputar.
Gambar 111. Fretting korosi di bagian belakang bearing
Pemeriksaan pada bagian belakang bearing menunjukkan bahwa daerah yang luas pada bagian belakang tidak pernah bersentuhan dengan bearing bore sehingga mengurangi laju 45 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
perpindahan panas pada daerah tersebut. Karena di bagian bawah bearing-bearing terdapat banyak tumpukan korosi fretting, maka mungkin telah terjadi korosi fretting pada bearing ini yang menyebabkan seize dan berputar. Saat bearing lama dilepas, teknisi yang bersikap hati-hati harus memeriksa bagian belakang setiap bearing untuk mencari bukti-bukti terjadinya korosi fretting, dan pada saat ia menemukannya, ia melakukan tindakan yang perlu saat memasang bearing yang baru.
Gambar 112. Kerusakan karena benturan
Kerusakan Benturan (Impact Damage) Kerusakan benturan dapat terjadi saat bearing terlepas dari bore saat operasi. Kerusakan ini memiliki tanda yang berbeda dari yang lain, seperti deformasi fisik atau keausan abrasive sekunder yang disebabkan setelah bearing menjadi longgar dan menggores komponenkomponen lainnya.
Gambar 113. Keausan permukaan normal
Umumya tidak terdapat keausan adhesive dan biasanya wear surface dalam kondisi normal.
46 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 114 Bekas benturan pada bagian belakang
Bagian belakang connecting rod bearing biasanya memiliki tanda bekas benturan dimana permukaan parting dari rod yang longgar telah digerakkan ke arah bawah bagian belakang rod bearing ini, hal ini menyebabkan terjadi lekukan dan sedikit memutarkan bearing. Beberapa tanda bekas benturan biasanya dapat terlihat, menunjukkan bahwa bearing mengalami benturan berulang kali dan berputar di dalam bore.
Gambar 115. Masalah bearing
Masalah Bearing Saat analis melihat akar penyebab kegagalan pada bearing, ia harus ingat bahwa terdapat kemungkinan bahwa bearing itu sendirilah yang menjadi akar penyebab kegagalan. Namun, ia harus ingat bahwa walaupun kualitas bearing rendah, ia tidak akan mengalami kegagalan dalam waktu yang singkat tapi akan gagal kira-kira setengah umur bearing normal. Pemasangan bearing yang tidak tepat, bearing bekerja dengan beban sangat berat dan temperatur tinggi, dan lingkungan kerja yang tidak bersahabat merupakan penyebab utama kegagalan bearing. Sering kali orang tidak cukup berhati-hati saat mengumpulkan fakta pada daerah ini sebelum menyalahkan bearing itu sendiri sebagai penyebab kegagalan. Analis harus mencari fakta-fakta dan tanda-tanda untuk dapat mengidentifikasi penyebab masalah, dan membiarkan fakta-fakta tersebut berbicara apakah bearing itu sendiri yang mengalami kegagalan, atau karena lingkungan yang tidak bersahabat.
47 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 116. Bintik-bintik pada lapisan lead tin
Biasanya pada lapisan lead-tin bearing baru terdapat bintik-bintik (blister) seperti terlihat pada gambar bearing yang diperbesar ini. Kondisi ini bisa disebabkan karena gelembung gas hydrogen yang terbentuk di atas permukaan bearing saat proses electroplating untuk memberikan lapisan lead-tin.
Gambar 117. Lubang hitam di atas lapisan
Saat bearing digunakan, bagian atas blister hilang, meninggalkan lubang-lubang hitam di atas lapisan. Tampilan ini dapat mengarahkan analis mencurigai bahwa telah terjadi korosi atau material abrasive tertanam di atas permukaan bearing, kedua pendapat ini salah. Walaupun tidak ada kegagalan yang diakibatkan karena ada blister di atas permukaan bearing, namun blister ini harus tetap diperhitungkan apabila kegagalan bearing yang tidak dapat dijelaskan terjadi.
Gambar 118. Lead-tin terkelupas
Kadang kala lapisan lead-tin dapat mulai terkelupas dari lapisan copper bonding. Hal ini terjadi dalam skala yang besar, kondisi ini disebut “sheeting”
48 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 119. Ikatan lapisan lead tin lemah
Pemeriksaan yang lebih teliti menunjukkan dengan jelas bahwa lapisan lead-tin lepas dari lapisan copper bond. Mungkin pada saat produksi terjadi masalah yang menyebabkan ikatan lapisan lead-tin lemah.
Gambar 120. Lapisan lead tin terkelupas
Pemisahan total dari lapisan lead-tin dari lapisan alumunium, seperti terlihat di sini, jarang sekali terjadi. Masalah pada bearing ini tidak menyebabkan kegagalan namun keefektifan lapisan lead-tin menjadi berkurang. Pemeriksaan lebih teliti menunjukkan bahwa prosedur pembersihan setelah proses electroplating belum tuntas sehingga terdapat sisa residu yang melemahkan ikatan antara copper dan alumunium. Hanya dengan beban normal, lapisan lead-tin akan terpisah dari lapisan alumunium. Serpihan-serpihan lead-tin yang terlepas terbawa aliran oli ke arah bawah dan menyebabkan kerusakan abrasive ringan.
Gambar 121 Fatigue crack pada lapisan alumunium
Akibat beban berat, pelumasan yang tidak cukup, atau kekuatan alumunium rendah dapat menyebabkan terjadinya fatigue crack pada lapisan alumunium. Bearing-bearing ini berasal dari sebuah engine yang mendapatkan beban yang sangat berat saat aplikasinya sehingga menimbulkan stress bahan yang sangat tinggi. Ini merupakan bearing yang telah digunakan dalam jangka waktu yang lama, dapat terlihat dari adanya erosi kavitasi dan keausan lapisan 49 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
lead-tin. Bearing menunjukkan bahwa bentuk lapisan lead-tin yang aus telah menjadi tapper, yang menandakan kemungkinan beban yang bekerja pada bearing tidak sejajar sehingga analis perlu mengumpulkan fakta mengenai bentuk journal crankshaft dan kemungkinan perlunya regrinding journal. Bearing yang terletak di bagian paling kanan memiliki kerusakan yang lebih parah dibandingkan yang lain sehingga perlu pemeriksaan lebih detail.
Gambar 122. Fatigue crack pada lapisan alumunium
Pada lapisan alumunium telah terjadi crack ke arah bawah menuju steel back pada daerah yang mendapatkan beban, dan patah akibat lelah bahan (fatigue fracture) dari alumunium yang longgar telah menyebabkan terjadinya beberapa retak sehingga sedikit demi sedikit alumunium terbawa aliran oli menuju bearing. Bearing ini belum mengalami kegagalan atau menyebabkan bearing yang lain menjadi gagal.
Gambar 123. Lapisan alumunium lepas dri steel back
Lapisan alumunium (atau copper alloy) dapat lepas dari steel back dan mengirimkan serpihan material bearing ke arah bawah. Kadang steel back dapat terlihat. Hal ini dapat menyebabkan keausan abrasive dan meterial ini dapat terkumpul di dalam oil pan maupun filter. Bila lapisan alumunium terpisah dari steel back, dan (1) tidak ada beban tidak normal atau perpanjangan waktu operasi telah terjadi, atau (2) tidak ada kerusakan adhesive (lapisan lead-tin dan alumunium tidak meleleh dan smearing), maka analis boleh mencurigai bahwa ikatan alumunium ke steel back lemah.
50 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 124. Retak akibat fatigue crack
Pemeriksaan yang lebih detail menunjukkan bahwa tanda pemesinan sisi-ke-sisi pada steel back dan retak kecil akibat fatigue pada daerah permukaan lead-tin yang mendapatkan beban tinggi. Tidak terdapat tanda terkena panas yang tinggi dan hanya kerusakan akibat partikel abrasive saja yang terjadi karena partikel alumunium yang terlepas melalui bearing.
Gambar 125. Bearing menempel pada crankshaft
Pada akhirnya lapisan alumunium akan berpisah jika bearing yang mengalami kegagalan ikatan dibiarkan terus bekerja. Bearing ini hanya membawa beban hanya pada titik-titik tinggi dari alumunium yang tersisa (jumlahnya sedikit). Jika dibiarkan terus beroperasi lebih lama lagi akan menyebabkan kontak antara logam dengan logam dan membangkitkan panas yang cukup untuk terjadinya fenomena menempel (adhere) ke crankshaft dan memutarkan bearing.
Gambar 126. Pemisahan lapisan karena temperature tinggi
Terpisahnya lapisan alumunium seperti ini sering kali disalahkan karena kualitas bearing, namun pemisahan ikatan ini hanya terjadi di bagian tengah permukaan bearing yang sangat panas. Saat permukaan temperatur naik di atas 370 OC (700 OF), dan steel back tetap dalam keadaan dingin karena konduksi panas yang baik dengan bore, maka ikatan antara alumunium dan steel back mengalami stress akibat pemuaian panas. Saat keausan adhesive dan pemisahan ikatan alumunium terjadi pada saat yang bersamaan menandakan bahwa 51 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
terjadinya pemisahan ikatan alumunium sebagai efek dari temperatur yang tinggi. Tanda kerusakan yang ada memberitahukan analis untuk mencari akar penyebab masalah kenapa terjadi temperatur permukaan yang tinggi dan perlu juga memeriksa cara pelanggan mengoperasikan engine dan maintenance.
. Gambar 127 Kompetisi
Apabila komponen yang menyebabkan kegagalan, analis harus selalu memastikan untuk menggunakan komponen Caterpillar bukan komponen nonorisinal.
Gambar 128
Bearing Caterpillar tidak hanya dirancang dan diproduksi dengan cermat, tapi juga diperiksa dengan hati-hati setelah proses produksi untuk menjamin kualitasnya. Beberapa masalah yang terjadi pada bearing telah menyebabkan kegagalan. Bearing Caterpillar jarang mengalami kegagalan. Kebanyakan kegagalan bearing disebabkan karena kualitas pekerjaan yang tidak bagus, aplikasi, operasi dan masalah maintenace.
52 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 129 Kesimpulan
Kesimpulan Pada akhir langkah analisa kegagalan, sebelum menyatakan pendapatnya, analis harus menggunakan pertanyaan “double check”, apakah ada kemungkinan lain yang menyebabkan kegagalan ini? Sebagai contoh, saat analis menemukan tanda-tanda keausan adhesive pada bearing, ia harus mendata apakah dealer Caterpillar atau pabrik yang mungkin mengakibatkan terjadi masalah kekurangan pelumas (seperti kegagalan oil pump, dipstick yang salah, atau oil pan yang salah) sebelum menyatakan bahwa pelanggan mungkin telah menjalankan engine dalam kondisi kekurangan oli.
Gambar 130 Gunakan delapan langkah AFA
Presentasi ini mencakup fungsi, struktur, pemasangan, operasi, analisa kegagalan, dan kemungkinan-kemungkinan masalah pada bearing dan menekankan penggunaan 8 langkah untuk melakukan analisa.
Gambar131 Selalu berhati-hati dengan dugaan-dugaan
Analis harus menjauhi sikap tidak fleksibel atau menebak akar penyebab masalah.
53 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
TT036 APPLIED FAILURE ANALYSIS 1
Gambar 132
Analis yang menebak dan salah dalam membuat kesimpulan akan menyebabkan hilangnya kepercayaan pelanggan.
Gambar 133
Pelanggan yang puas akan kembali untuk membeli produk, spare part, dan service.
Gambar 134
Setelah mengorganisir, mengumpulkan fakta-fakta, menganalisa fakta, dan menentukan kemungkinan akar penyebab masalah, analis harus ingat untuk mengomunikasikan, melakukan perbaikan yang bermutu, dan melakukan kegiatan tindak lanjut kepada pelanggan.
Ini akan membantu memastikan setiap pelanggan kembali membeli produk-produk, spare part, dan service Caterpillar.
54 PT TRAKINDO UTAMA TRAINING CENTER CILEUNGSI
