Torak

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Lompat ke: navigasi, cari
LPI 003.JPG
Piston dari sebuah mesin kapal sedang dalam perbaikan.

Piston adalah sumbat geser yang terpasang di dalam sebuah silinder mesin pembakaran dalam silinder hidraulik, pneumatik, dan silinder pompa.

Tujuan piston dalam silinder adalah:

  • Mengubah volume dari isi silinder, perubahan volume bisa diakibatkan karena piston mendapat tekanan dari isi silinder atau sebaliknya piston menekan isi silinder. Piston yang menerima tekanan dari fluida dan akan mengubah tekanan tersebut menjadi gaya (linear).
  • Membuka-tutup jalur aliran.
  • Kombinasi dari hal di atas.

Dengan fungsi tersebut, maka piston harus terpasang dengan rapat dalam silinder. Satu atau beberapa ring (cincin) dipasang pada piston agar sangat rapat dengan silinder. Pada silinder dengan temperatur kerja menengah ke atas, bahan ring terbuat dari logam, disebut dengan ring piston (piston ring). Sedangkan pada silinder dengan temperatur kerja rendah, umumnya bahan ring terbuat dari karet, disebut dengan ring sil (seal ring).

Deskripsi[sunting | sunting sumber]

Pistons by MAHLE.jpg
Poros engkol, setang piston dan piston sepeda motor
Piston rings 3.jpg
Piston dan poros engkol dari mesin Formula 1
Proses pembentukan piston forging tempa
Proses forging tempa piston. Bahan baku bakalan adalah potongan aluminium round bar billet slab. Proses berikutnya dibubut dan finishing.
Perbedaan piston tempa dan cetak
Piston cetak yang belum difinishing. Proses pembentukan piston menggunakan mesin CNC sehingga sampai sempurna. Ukurannya sampai benar-benar presisi dari mulai lubang pen, lubang oli dan alur ring piston. Hasil dari proses finishing cast piston adalah badan piston masih lebar kuat namun jadi banyak bidang geseknya dengan dinding liner. Bentuknya masih tebal sehingga berat daripada forging piston. Putaran mesin jadi terbebani.
Forging Piston. Bahan baku dari pipa silinder padat dalamnya tidak bolong, lalu dipotong-potong, mendekati piston yang sudah jadi. Hasil potongan pipa dipanaskan sampai benar-benar membara. Tapi tidak sampai mencair. Bahan piston membara didinginkan sebentar. Lalu dimasukkan ke cetakan dan dipukul agar bentuknya sebesar lubang cetakan. Meski tipis tapi bisa kuat karena dipukul. Proses finshing menggunakan alat permesinan macam mesin bubut CNC. Dibentuk juga lubang pen, ring piston dan lubang oli sepresisi mungkin. Bentuk piston forging serba tipis-tipis namun bisa kuat. Bidang kontak dengan liner sedikit. Gesekannya ringan. Juga lebih ringan, sehingga putaran mesin lebih ringan.
Cyliner liner kits. Silinder liner, Piston, Ring Set, Pin, dan Clip

Piston adalah komponen mesin yang membentuk ruang bakar bersama – sama dengan silinder blok dan silinder head. Piston jugalah yang melakukan gerakan naik turun untuk melakukan siklus kerja mesin, serta piston harus mampu meneruskan tenaga hasil pembakaran ke crankshaft. Jadi dapat kita lihat bahwa piston memiliki fungsi yang sangat penting dalam melakukan siklus kerja mesin dan dalam menghasilkan tenaga pembakaran. Untuknya maka piston harus memiliki syarat – syarat sebagai berikut:

  • Ringan, agar mudah bagi mesin dalam mencapai putaran tinggi. Jika konstruksi piston terlalu berat , maka sulit bagi mesin untuk mencapai putaran tinggi, sehingga akselerasi sepeda motor atau mobil menjadi sangat lambat.. Atau bahasa mudahnya, sepeda motor atau mobil lambat untuk cepat mencapai kecepatan tinggi walau gas sudah ditarik.
  • Tahan terhadap tekanan ledakan karena hasil pembakaran. Pada saat langkah usaha , bensin dan udara terbakar oleh percikan bunga api listrik dari busi. Hasil pembakaran ini akan menimbulkan ledakan dan tekanan yang sangat kuat di dalam ruang bakar, tak terkecuali piston menerima ledakan dan tekanan dari hasil pembakaran tersebut.. Karenanya selain piston harus ringan tetapi piston juga harus kuat dalam menahan ledakan dan tekanan hasil pembakaran untuk diteruskan menggerakkan poros engkol.
  • Tahan terhadap pemuaian. Pembakaran campuran bensin dan udara dalam ruang bakar akan menimbulkan panas, suhu di daerah ruang bakar akan naik sangat tinggi. Seperti telah kita ketahui bahwa dengan naiknya suhu , maka logam akan mengalami perubahan bentuk atau memuai. Piston yang terbuat dari logam – logam khusus pun akan mengalami pemuiaan yang tidak sedikit. Jika pemuaian yang dialami piston berlebihan maka akan membuat piston terkunci atau ngancing ke dinding silinder blok, sehingga piston akan berhenti bekerja naik turun dalam silinder , sehingga bisa dikatakan bahwa mesin telah mati dengan berhentinya piston dalam melakukan gerakan naik turun.

Torak (piston) berfungsi untuk memindahkan tenaga yang diperoleh dari hasil pembakaran ke poros engkol. Pada piston terdapat komponen-komponen pelengkapnya, yaitu :

  • Batang penghubung (connecting rod untuk menghubungkan piston dengan poros engkol.
  • Pena torak (piston pin), untuk mengikat piston dengan batang penghubung melalui lubang bushing

Cincin torak (ring piston), berfungsi membentuk perapat yang kedap terhadap kebocoran gas antara celah torak dan silinder,sekaligus mengatur pelumasan torak dan dinding silinder.

Cincin torak terdiri atas cincin kompresi dan cincin pelumas.

Poros engkol (crank shaft), berfungsi mengubah gerak bolak-balik torak menjadi gerak putar yang selanjutnya digunakan untuk memutarkan roda. Poros engkol dilengkapi bantalan-bantaIan yang berfungsi menghindari gesekan-gesekan yang terjadi antara poros

engkol dengan bagian-bagian yang berputar lainnya. Bagian poros engkol yang menumpu torak disisipi bantalan luncur yang disebut metal jalan, sedangkan bagian poros engkol yang menopang pada blok mesin disisipi bantalan luncur yang disebut metal duduk.

Roda gila atau roda penerus, berfungsi menerima sebagian tenaga yang diperoleh dari langkah kerja dan memberikan tenaga kepada langkah-langkah lainnya. Di bagian luar roda gila dipasang roda gigi cincin (ring gear), Roda gigi ini digunakan untuk berkaitan dengan roda gigi pinion pada motor starter pada saat mesin akan dihidupkan.

Fungsi piston adalah untuk menerima tekanan hasil pembakaran campuran gas dan meneruskan tekanan untuk memutar poros engkol (crank shaft) melalui batang piston (connecting rod).

Konstruksi

Piston bergerak naik turun terus menerus di dalam silinder untuk melakukan langkah hisap, kompresi, pembakaran dan pembuangan. Oleh sebab itu piston harus tahan terhadap tekanan tinggi, suhu tinggi, dan putaran yang tinggi. Piston dibuat dari bahan paduan aluminium, besi tuang, dan keramik. Pada umumnya piston dari bahan aluminium paling banyak digunakan, selain lebih ringan, radiasi panasnya juga lebih efisien dibandingkan dengan material lainnya. Gambar berikut menunjukkan konstruksi piston dengan nama komponennya. piston torak

Bentuk kepala piston ada yang rata, cembung, dan ada juga yang cekung tergantung dari kebutuhannya. Tiap piston biasanya dilengkapi dengan alur-alur untuk penempatan ring piston atau pegas piston dan lubang untuk pemasangan pena piston.

Bagian atas piston akan menerima kalor yang lebih besar daripada bagian bawahnya saat bekerja. Oleh sebab itu pemuaian pada bagian atas juga akan lebih besar daripada bagian bawahnya, terutama untuk piston yang terbuat dari aluminium. Agar diameter piston sama besar antara bagian atas dengan bagian bawahnya pada saat bekerja, maka diameter atasnya dibuat lebih kecil dibanding dengan diameter bagian bawahnya, bila diukur pada saat piston dalam keadaan dingin. torak torak

Celah Piston

Celah piston (celah antara piston dengan dinding silinder) penting sekali untuk memperbaiki fungsi mesin dan mendapatkan kemampuan mesin yang lebih baik. Bila celah terlalu besar, tekanan kompresi dan tekanan gas pembakarannya menjadi rendah, dan akan menurunkan kemampuan mesin. Sebaliknya bila celah terlalu kecil, maka akibat pemuaian pada piston menyebabkan tidak akan ada celah antara piston dengan silinder ketika mesin panas. Hal ini menyebabkan piston akan menekan dinding silinder dan dapat merusak mesin. Untuk mencegah hal ini pada mesin, maka harus ada celah yaitu jarak antara piston dengan dinding silinder yang disediakan untuk temperatur ruang lebih kurang 25oC. Celah piston bervariasi tergantung pada model mesinnya dan umumnya antara 0,02 mm─0,12 mm.

Piston mesin[sunting | sunting sumber]

Piston dengan 2 ring kompresi dan 1 ring oli, waktu dikeluarkan dari silinder mesin

Piston pada mesin juga dikenal dengan istilah torak / seher adalah bagian (parts) dari mesin pembakaran dalam yang berfungsi sebagai penekan udara masuk dan penerima tekanan hasil pembakaran pada ruang bakar. Piston terhubung ke poros engkol (crankshaft,) melalui batang piston (connecting rod). Material piston umumnya terbuat dari bahan yang ringan dan tahan tekanan, misal aluminium yang sudah dicampur bahan tertentu (aluminium alloy), atau bahan tempa yang kuat dan ringan. Dikarenakan bahan tersebut maka piston memiliki muaian yang lebih besar dibandingkan dengan rumahnya (cylinder blok). Hal tersebut harus diantisipasi dengan clearence cylinder blok dan piston (selisih diameter piston dengan diameter cylinder blok). Clearance ini bervariasi untuk masing2 piston. Banyak salah pengertian di antara pada mekanik bahwa piston harus sesak atau pas dengan cylinder blok. Hal ini mengakibatkan seringnya terjadi macet (jammed) pada saat mesin panas (overheat). Seharusnya piston longgar terhadap cylinder blok. Banyak orang mengira bentuk dari piston adalah bulat. Sesungguhnya bentuk piston adalah oval dengan bagian terkecil terletak didaerah lubang pin piston. Bagian atas dari piston (tempat ring piston) selalu lebih kecil dari bagian bawah piston (bagian ekor). Pada saat dimasukan ke dalam cylinder blok (yang berbentuk bulat sempurna), bentuk oval dari piston ini akan mengakibatkan bagian yang lebih kecil terlihat lebih renggang.

Ring piston[sunting | sunting sumber]

Bubut ring piston.

Ring piston memiliki dua tipe, ring kompresi dan ring oli. Ring kompresi berfungsi untuk pemampatan volume dalam silinder serta menghapus oli pada dinding silinder. Kemampuan kompresi ring piston yang sudah menurun mengakibatkan performa mesin menurun, dan juga mesin berasap. Ring oli berfungsi untuk menampung dan membawa oli serta melumasi parts dalam ruang silinder. Ring oli hanya ada pada mesin empat tak karena pelumasan mesin dua tak menggunakan oli samping.

Proses Pembuatan Ring Piston[sunting | sunting sumber]

Material Ring Piston

Umumnya ring piston dibuat dari besi cor nodular pearlitik, dengan standart ASTM A48 klas 40. Besi cor ini memiliki 2,5-4% C, serta 1-3% Si.

Proses Pemesinan

Pada proses pemesinan ini dilakukan beberapa persiapan seperti membuat program untuk menentukan gerak pemakanan pada mesin CNC, setelah itu barulah material diproses pemesinan dengan menggunakan mesin bubut. Setiap proses pembubutannya menggunakan mata pisau yang berbeda untuk tiap kedalaman dan penipisan serta dalam menentukan diameter ring piston. pembuatan+ring+piston

Proses Pemotongan Ring Piston

Proses yang kedua adalah proses pemotongan dimana proses ini dilakukan ketika diameter ring piston telah sesuai dengan ukuran,lalu ring piston dipotong untuk mendapatkan daerah bebas yang berfungsi untuk mengantisipasi pemuaian saat ring piston bekerja.

Proses HeatTreament

Pada ring piston dilakukan proses heattreatment,karena ring piston ini terbuat dari besi cor yang sifatnya getas,maka dilakukan proses heattreatment dengan tujuan homogenisasi, proses heat treatmen ini dilakukan pada suhu 900º F, kemudian suhunya ditahan selama 4 jam, kemudian didinginkan diudara terbuka.

Pengecekan Diameter Ring Piston

Setelah ring piston dipotong, diameter dari ring piston dicek, apakah sudah sesuai atau belum, pengecekan ini dilakukan oleh seorang quality control. Jika diameter ring piston telah sesuai maka ring piston siap untuk proses selanjutnya.

Finishing

Setelah dilakukan pengecekan diameter ring piston, proses selanjutnya adalah proses finishing. Pada proses ini ring pistong dipoles untuk membuat ring piston lebih bersih dan mengkilap, hal ini dilakukan agar ketika dijual akan dapat menarik perhatian pembeli, dan menghindari berbagai pengotor yang akan merusak ring piston jika tidak dibersihkan.

Kerusakan Piston[sunting | sunting sumber]

Kerusakan yang sering terjadi pada blok silinder adalah tergores / aus / lubang silinder membesar, sehingga hal ini dapat mengakibatkan piston menjadi rusak / kocak/ longgar di dalam silinder. Penyebabnya mungkin ring piston patah atau rusak sehingga oli pelumas naik ke ruang bakar atau habis dalam jangka waktu yang lama (oli pelumas habis dapat pula disebabkan oli seal atau seal stik klep katub rusak atau bocor sehingga perlu diganti ;oli pelumas habis dapat menyebabkan poros piston macet tidak dapat bergerak ;selama oli pelumas mesin kendaraan penuh mesin akan aman aman saja). Apabila blok silinder mengalami kerusakan yaitu dinding silinder bagian dalam tergores / aus, maka cara perbaikannya adalah dengan meng-korter oversize tabung silinder liner yaitu dengan merubah ukurang lubang dan mengganti piston dan ring piston sesuai ukuran oversize. Alternatif perbaikan tabung silinder liner adalah mengganti dengan yang baru standard, disokkan/overboss.
Ring Piston lemah/ patah

Ring piston yang sudah lemah atau patah menyebabkan kompresi yang terjadi pada ruang bakar tidak maksimal, celah pada patahan maupun gap yang ditimbulkan akibat lemahnya ring piston tersebut menyebabkan oli mesin ikut terangkut ke ruang bakar dan terbakar bersama dengan bbm dan udara. Hal tersebut selain menimbulkan asap putih kebiruan yang volumenya seirama dengan raungan mesin, juga berdampak pada penurunan performa mesin yang signifikan, bbm menjadi boros. Lemahnya ring piston terjadi karena faktor pemakaian usia part, sedangkan patahnya ring piston sebagian besar terjadi karena kesalahan pemakaian dan perawatan mesin (kesalahan penggunaan oli mesin, pemakain mesin untuk kompetisi/kebut-kebutan sehingga mesin lebih sering dipacu pada rpm tinggi). Bila owner mendapati masalah ini, yang perlu dilakukan adalah Over Houl (turun mesin). Bukan berarti hanya ring piston yang diganti, tetapi terlebih dahulu di cek kondisi cylinder dan pistonnya, jika masih dalam batas toleransi bisa dipakai maka cukup diganti ring pistonnya saja. Tetapi jika kondisi cylinder sudah baret maka harus dilakukan over size pada cylinder dan piston.

Cylinder Baret

Sama halnya dengan ring piston yang patah/ lemah, baretnya cylinder juga menyebabkan kompresii yang dihasilkan oleh piston pada ruang bakar tidak maksimal. Oli ikut terangkut keruang bakar melalui celah pada cylinder yang baret tersebut. Baretnya cylinder bisa terjadi karena patahnya ring piston, piston baret maupun adanya material (kerak/kotoran pada ruang bakar) yang menyangkut pada celah piston sehingga saat piston bekerja menyebabkan hal tersebut. Gejala dan solusi dari cylinder yang baret pun sama dengan ring piston yang lemah ataupun patah.

Piston baret

Seperti yang sudah diulas tadi, piston yang baret selain menyebabkan cylinder ikut tergores juga menyebabkan kompresi yang dihasilkan menjadi lemah dan oli ikut terangkut ke ruang bakar. Penanganannya pun sama, yaitu harus dilakukan turun mesin dan mengganti part tersebut diikuti dengan oversize.

Untuk mendeteksi kerusakan yang diikuti dengan gejala asap putih kebiruan akan lebih sempurna jika diikuti dengan tes kompresi. Tes kompresi tidak bisa kita lakukan sendiri, harus menggunakan alat khusus. Dengan tes kompresi tersebut kita bisa tahu apakah cylinder, ring, piston yang rusak ataukah cuma seal klep yang bermasalah, karena salah analisa bisa menimbulkan pengeluaran yang tidak seharusnya.

Lihat pula[sunting | sunting sumber]

Pranala luar[sunting | sunting sumber]

Sumber: Bagas Prahara