Dalam sistem mekanisme penggerak mesin, hubungan antara cam (nok) dan roller/cam follower merupakan salah satu bagian yang bekerja dengan beban tinggi dan kontak berulang. Gerakan cam yang berputar diteruskan melalui roller untuk menghasilkan gerakan naik-turun atau gerakan mekanis tertentu pada komponen yang digerakkan.
Meskipun konstruksinya relatif sederhana, pasangan cam dan roller bekerja dalam kondisi yang cukup berat: beban kontak tinggi, kecepatan relatif tinggi, gesekan, temperatur, serta tuntutan pelumasan yang kontinu.
Kerusakan pada permukaan cam maupun roller tidak boleh dianggap sebagai keausan biasa. Jika dibiarkan, kerusakan dapat berkembang menjadi scuffing, scoring, pitting, spalling, bahkan menyebabkan roller macet atau pecah.
Pada kasus yang ditunjukkan pada foto diatas, terlihat kerusakan cukup berat pada permukaan roller/cam follower berupa area kasar, terkelupas dan mengalami kerusakan permukaan yang jelas berbeda dengan permukaan normal.
1. Kondisi Kerusakan
Pada komponen yang diperiksa terlihat beberapa kondisi:
- Permukaan roller normal seharusnya memiliki finishing yang relatif halus dan seragam.
- Salah satu roller menunjukkan kerusakan lokal pada permukaan kontak.
- Area kerusakan tampak kasar dan tidak lagi memiliki permukaan machining yang normal.
- Terlihat indikasi material permukaan mengalami pengelupasan atau penghancuran.
- Pada bagian lain terlihat adanya goresan/jejak kontak.
- Kerusakan bersifat lokal, sehingga perlu dicari penyebab mengapa beban atau temperatur terkonsentrasi pada area tersebut.
Kondisi tersebut mengindikasikan bahwa kontak antara roller dengan cam telah mengalami kondisi kerja yang tidak normal.
Secara visual, kerusakan dapat mengarah pada scuffing/galling yang berkembang menjadi surface fatigue atau spalling. Namun, identifikasi jenis kerusakan secara pasti tetap harus dikonfirmasi melalui pemeriksaan dimensi, kondisi bearing, hardness/material, pola kontak dan kondisi pelumas.
2. Bagaimana Kerusakan Ini Bisa Terjadi?
Pada kondisi normal, roller berputar mengikuti profil cam. Kontak antara kedua permukaan harus berlangsung dengan distribusi beban yang baik dan didukung oleh lapisan pelumas.
Ketika pelumasan tidak mencukupi, clearance berubah, roller tidak dapat berputar bebas, atau terdapat ketidaksejajaran, maka kondisi kontak berubah.
Area kontak menjadi semakin berat.
Akibatnya dapat terjadi:
beban kontak tinggi → film pelumas gagal → kontak metal-to-metal → temperatur meningkat → permukaan tergores/terkikis → material terkelupas → kerusakan semakin cepat.
Setelah permukaan mulai rusak, partikel logam hasil keausan juga dapat masuk ke dalam sistem pelumasan. Partikel tersebut kemudian berpotensi mempercepat keausan pada komponen lain.
3. Analisis Penyebab
Kerusakan seperti pada foto sebaiknya tidak langsung disimpulkan hanya karena "kurang oli". Ada beberapa kemungkinan yang harus diperiksa secara sistematis.
A. Pelumasan Tidak Mencukupi
Ini merupakan salah satu penyebab utama kerusakan permukaan cam dan roller.
Kemungkinan yang perlu diperiksa:
- Tekanan atau debit oli pelumas tidak mencukupi.
- Lubrication passage tersumbat.
- Lubang oli menuju cam/roller tersumbat.
- Nozzle atau jet pelumas tidak mengarah dengan benar.
- Temperatur oli terlalu tinggi sehingga viskositas turun.
- Grade oli tidak sesuai.
- Oli mengalami kontaminasi.
- Interval penggantian oli terlalu panjang.
Ketika oil film tidak mampu memisahkan kedua permukaan, terjadi kontak langsung antarlogam.
Kondisi ini dapat menghasilkan scuffing atau galling.
B. Roller Tidak Berputar Bebas
Roller harus dapat berputar dengan bebas pada pin atau bearing-nya.
Apabila bearing roller mengalami:
- seizure,
- kerusakan raceway,
- kerusakan needle bearing,
- clearance tidak sesuai,
- kekurangan pelumasan,
roller dapat kehilangan kemampuan rolling-nya.
Akibatnya, gerakan yang seharusnya berupa rolling berubah menjadi kombinasi rolling dan sliding, atau bahkan terjadi sliding berat.
Inilah kondisi yang sangat berbahaya bagi permukaan cam dan roller.
C. Kerusakan Bearing atau Pin Roller
Pin tempat roller berputar juga harus diperiksa.
Pin yang aus, oval, bengkok atau mengalami kerusakan dapat menyebabkan posisi roller berubah terhadap cam.
Akibatnya beban tidak lagi terdistribusi secara merata.
Kontak dapat terkonsentrasi pada bagian tertentu dari roller sehingga muncul localized wear seperti yang terlihat pada foto.
D. Misalignment
Ketidaksejajaran antara roller dan cam juga harus diperiksa.
Misalignment dapat disebabkan oleh:
- housing yang berubah posisi,
- pin roller tidak lurus,
- bearing mengalami keausan,
- deformasi komponen,
- kesalahan pemasangan,
- keausan pada supporting mechanism.
Misalignment menyebabkan tekanan kontak tidak merata.
Jika salah satu sisi roller menerima beban lebih besar, kerusakan permukaan dapat berkembang jauh lebih cepat.
E. Beban Berlebihan
Cam dan roller dirancang berdasarkan beban tertentu.
Overload dapat meningkatkan contact stress secara signifikan.
Penyebabnya dapat berupa:
- beban mekanis berlebihan,
- setting sistem yang tidak sesuai,
- perubahan kondisi operasi,
- komponen yang digerakkan mengalami tahanan,
- valve atau mekanisme terkait mengalami sticking,
- timing atau adjustment tidak tepat.
Beban yang terlalu besar dapat menyebabkan surface fatigue, kemudian berkembang menjadi pitting dan spalling.
F. Kualitas atau Kondisi Material
Jika komponen pernah mengalami overheating, heat treatment tidak sesuai, atau material mengalami perubahan hardness, ketahanan permukaan terhadap beban kontak dapat menurun.
Oleh karena itu, pada kerusakan berat perlu dipertimbangkan pemeriksaan:
- hardness,
- material specification,
- surface condition,
- heat treatment,
- kemungkinan thermal damage.
4. Mengapa Kerusakannya Hanya di Area Tertentu?
Ini merupakan bagian penting dalam troubleshooting.
Jika seluruh permukaan roller aus secara merata, kemungkinan penyebabnya adalah keausan umum akibat umur operasi.
Tetapi jika hanya terdapat satu bidang atau area tertentu yang rusak parah, kita harus mencurigai adanya kondisi abnormal.
Beberapa kemungkinan:
- Roller tidak berputar dengan normal.
- Ada benda asing atau partikel keras yang masuk ke area kontak.
- Terjadi misalignment.
- Beban terkonsentrasi pada area tertentu.
- Permukaan cam memiliki cacat.
- Terjadi loss of lubrication secara lokal.
- Roller pernah mengalami seizure.
- Terdapat kerusakan pada bearing atau pin.
Dengan kata lain, kerusakan lokal harus dicari penyebab lokalnya, bukan hanya mengganti roller.
5. Pemeriksaan yang Harus Dilakukan
Sebelum memasang roller baru, jangan langsung menyimpulkan bahwa masalah telah selesai.
Lakukan pemeriksaan berikut.
Pemeriksaan Roller
Periksa:
- diameter luar,
- roundness,
- taper,
- permukaan kontak,
- retak,
- pitting,
- spalling,
- scoring,
- tanda overheating,
- kebebasan putaran roller.
Jika tersedia, lakukan pemeriksaan hardness dan crack detection sesuai prosedur maker.
Pemeriksaan Bearing
Periksa:
- kondisi needle bearing/bushing,
- clearance,
- keausan,
- discoloration akibat panas,
- kerusakan raceway,
- kondisi cage jika menggunakan roller bearing.
Pastikan roller dapat berputar bebas setelah dirakit.
Pemeriksaan Pin
Ukur:
- diameter pin,
- ovality,
- taper,
- surface condition,
- straightness.
Pin yang aus dapat menyebabkan roller baru kembali mengalami kerusakan.
Pemeriksaan Cam
Jangan hanya mengganti roller.
Permukaan cam yang menjadi pasangan kontak juga harus diperiksa.
Perhatikan:
- scoring,
- pitting,
- spalling,
- crack,
- perubahan warna akibat panas,
- keausan profil cam,
- permukaan yang tidak rata.
Jika cam sudah mengalami kerusakan, roller baru yang dipasang dapat kembali rusak dalam waktu singkat.
Pemeriksaan Sistem Pelumasan
Periksa:
- tekanan oli,
- flow/debit,
- temperatur oli,
- filter,
- lubrication passage,
- nozzle/jet,
- arah penyemprotan oli,
- kebersihan jalur oli.
Jika ditemukan partikel logam dalam oli atau filter, sumber partikel harus dicari.
