PENGELASAN

yantoanshter@gmail.com
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
TUGAS PROSES MANUFAKTUR II
RANGKUMAN MATERI
(PLASTIK, PENGELASAN,PENGERJAAN PANAS LOGAM, PENGERJAAN DINGIN LOGAM, PERLAKUAN PANAS)
DISUSUN OLEH :
NAMA : SUYANTO
NPM : 15320021
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
2017
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
DARTAR ISI
BAB I
PLASTIK.....................................................................................................................
SEJARAH PLASTIK.................................................................................................
BAHAN PLASTIK......................................................................................................
BAHAN TERMOSETING.........................................................................................
BAHAN TERMOPLASTIK.......................................................................................
CARA PEMROSESAN...............................................................................................
CETAKAN UNTUK PLASTIK..................................................................................
BAB II
PENGELASAN.............................................................................................................
PENYOLDERAN DAN PEMATRIAN......................................................................
PROSES PENGELASAN............................................................................................
BAB III
PENGERJAAN PANAS LOGAM..............................................................................
PENGEROLAN............................................................................................................
PENEMPAAN...............................................................................................................
EKSTRUSI....................................................................................................................
PEMBUATAN PIPA DAN TABUNG........................................................................
PENARIKAN................................................................................................................
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
PEMUTARAN PANAS...................................................................................................
BAB IV
PENGERJAAN DINGIN LOGAM...............................................................................
PROSES PENGERJAAN DINGIN...............................................................................
PROSES PEMBENTUKAN BERENERGI TINGGI..................................................
PROSES-PROSES LAIN...............................................................................................
BAB V
PERLAKUAN PANAS...................................................................................................
ANNEALING..................................................................................................................
NORMALIZING............................................................................................................
HARDENING..................................................................................................................
TEMPERING...................................................................................................................
AUSTEMPERING...........................................................................................................
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
BAB I (PLASTIK)
SEJARAH PLASTIK
Penemuan ebonite atau karet keras, pada tahun 1839 oleh Charles Goodyear dan penemuan seluloid oleh J.W.Hyatt sekitar 1869 merupakan awal perkembangan industry plastic. Pada tahun 1909 bahan paling penting yaitu penol formaldehida dikembangkan oleh kelompk yang dipimpin Dr.L.H.Baekeland. Setelah itu penelitian mengenai bahan sintesis meningkat dengan cepat dan mulai dikembangkan bahan buatan dengan berbagai fisik. Istilah Plastik mencakup semua bahan sintetik organic yang berubah menjadi plastis setelah dipanaskan dan mampu dibentuk dibawah pengaruh tekanan. Di Indonesia pemakaian plastic disegala bidang meningkat dengan cepat sekitar tahun 1970-an.
BAHAN PLASTIK
Keuntungan dan Keterbatasannya
Keuntungan :
 Untuk membuat produk dengan dimensi bertoleransi ketat dan penyelesaian permukaan yang baik.
 Ringan, tahan kelembaban dan tahan korosi, serta memiliki kekuatan dielektrik yang baik.
 Bening ataupun berwarna, dapat menyerap getaran dan bunyi
 Lebih mudah dibentuk dibandingkan logam
Keterbatasan :
 Kekuatannya rendah, tidak tahan panas, stabilitas dimensi rendah dan harga relative tinggi
 Plastic lebih lunak,tidak ulet, mudah rusak pada suhu rendah
 Mudah terbakar atau lapuk dibawah pengaruh sinar matahari.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Jenis Plastik
Plastik dapat terbagi menjadi 2 kelompok :
1. Plastik Termoseting
Plastik jenis ini memerlukan panas dengan atau tanpa tekanan dan menghasilkan produk yang tetap keras melalui proses polimerisasi sehingga tidak dapat dilunakkan lagi.
2. Plastik Termoplastik
Plastik jenis ini tidak mengalami perubahan dalam susunan kimia sewaktu dicetak dan tidak akan menjadi keras walaupun ditekan dan dipanaskan. Jenis plastic ini akan tetap lunak pada suhu tinggi namun akan mengeras pada saat didinginkan dan dapat dicairkan berulang-ulang serta dapat dibentuk kembali dengan cara pencetakan injeksi atau tiup, ekstruksi, pembentukan termal dan pengilingan.
Gambar produk plastik yang dibuat secara cetak injeksi
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Bahan Baku
Berbagai produk pertanian, mineral, dan bahan organic seperti batubara, gas alam, inyak bumi, batu kapur, silica dan belerang merupakan bahan baku plastik. Pada waktu proses pembuatan ditambahkan seperti zat pewarna, pelarut, pelumas, plastiser, dan bahan pengisi. Bubuk kayu, tepung, kapas, serat kain-kainan, asbes, serbuk logam, grafit, lempung, gelas, dan tanah kresik merupakan bahan pengisi utama. Bahan pengisi dapat menurunakn harga, menurunkan pengerutan, meningkatkan daya tahan panas, meningkatkan kekuatan impak, dan dapt menghasilkan sifat-sifat lainnya.
BAHAN TERMOSETING
Diantaranya sebagai berikut :
1. Phenol
Dibuat dengan meraksikan penol dengan formaldehida. Sifat bahan keras, kuat dan awet dapat dicetak dengan berbaga kondisi. Digunakan untuk bahan pelapis dan laminating pengikat batu gurinda, dan pengikat logam, dapat dicetak menjadi kotak, tutup botol, tangkai pisau, kotak radio dan TV.
2. Resin Amino
Resin yang terpenting ialah formaldehida urea dan formaldehida-melamin. Digunakan untuk rumah alat peralatan listrik, alat pemutus hubungan listrik, dan kancing.
3. Resin Furan
Berasal dar pengolahan limbah pertanian seperti tongkol jagung dan biji kapas. Digunakan untuk pengikat inti pasir, pengeras campuran.
4. Epoksida
Digunakan untuk pengecoran, pelapisan dan perlindungan bagian-bagian listrik, campuran cat, dan perekat. Mempunyai sifat daya tahan kimia dan stabilitas dimensi yang baik setelah resin diawetkan.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
5. Silikon
Bahan dasar silicon. Sifat khasnya yaitu stabillitas, ketahan terhadap suhu tinggi untuk waktu yang lama, kedap air, dan karakteristik suhu rendah dan listrik yang baik.
BAHAN TERMOPLASTIK
Diantaranya sebagai berikut :
1. Selulosa
Produk pengolahan khusus dari serat kapas dan kayu. Sifat yang kuat menjadikan selulosa digunakan untuk mainan anak-anak, knp. Selubung baterai, bulu kuas, panel radio.
2. Polisteren
Digunakan untuk kotak baterai, piring, bagian dari radio, roda gigi, pola untuk pengecoran, kotak es dll.
3. Polietilen
Sifat fleksibel pada suhu rendah dan tinggi, kedap air, tahan terhadap zat kimia, dapat dipatri dan dapat berwarna-warni. Digunakan untuk cetakan es, baki, pencuci film, kain, lembaran pembungkus, botol susu bayi, selang air dll.
4. Resin Akrilik
Sifat mempunyai daya tembus cahaya yang sangat baik, mudah dibuat, dan tahan terhadap kelembaban. Digunakan untuk jendela pesawat terbang, pintu, penutup alat ukur, alat kecantikan dll.
5. Resin Vinil
Sifat jernih dan liat. Digunakan untuk jas hujan, tangki dan produk cetak fleksibel.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
6. Karet sintesis
Sifat tahan terhadap bensin, minyak, dan cat, sinar matahari. Digunakan untuk membat selang, hak dan sol sepatu, melapisi tekstil dan lapisan isolasi.
CARA PEMROSESAN
Bahan plastic berbeda dengan satu sama lainnya sehingga memerlukan berbagai cara pemrosesan diantaranya :
1. Pencampuran dan prapembentukan
Plastik yangdigunakan umumnya perlu dicampur dengan zat tertentu untuk memperoleh bentuk yang diinginkan. Bahan termoplastik dipasarkan berbetuk butiran oleh karena itu dicampurkan dalam keadaan kering.
Bahan termoplastik mengalami oembentukan mula mendekati bentuk rongga cetakan. Prapembentukan ini mempunyai berat jenis dan berat yang sama untuk lebih efektif dan efisien.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Mesin pres tablet pra bentuk untuk berbagai jenis bahan
2. Cetak Tekan
Bahan dimasukan kedalam cetakan logam yang telah dipanaskan, pada waktu cetakan ditutup bahan yang telah lunak akan mengisi rongga cetakan. Bahan yang digunakan dapat berbentuk serbuk atau tablet prabentuk.
Proses cetak tekan
3. Cetak Transfer
Pada proses cetak transfer, serbuk termoseting atau benda prabentuk diletakkan pada tempat tersendiri atau dalam ruangan tekanan diatas rongga cetakan, Disini bahan mengalami plastisasi akibat panas dan tekanan dan diinjeksikan kedalam rongga cetakan, sebagai cairan panas, disini beban tersebut akan mengalami pengerasan.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Proses cetak transfer
4. Cetak Injeksi Bahan Termoplastik
Bahan termoplastik yang tadinya berbentuk butiran dicairkan lalu diinjeksikan dalam rongga cetakan dimana bahan membeku.
Skema mesin cetak injeksi
5. Cetak Injeksi Bahan Termoset
Bahan termoset dalam batas-batas tertentu dapat dibentuk dengan cara cetak-jet. Setelah dimodifikasi mesin cetak-injeksi untuk bahan termoplastik dapat diubah untuk keperluan cetak jet.
6. Ekstruksi
Bahan termoplastik butiran atau serbuk bahan dimasukkan kedalam pengumpan dan digerakkan dalam ruang pemanas oleh sekrup spiral.
Mesin ekstrusi plastik
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Untuk bahan termoseting digunakan ram pendorong bahan melalui cetakan. Suatu proses yang dikenal dengan nama pelapisan ekstruksi digunakan secara meluas untuk melapisi kertas kain dan lembaran logam.
7. Cetak Rotasi
Pada cetak rotasi suatu cetakan yang berdinding tipis berputar melalui dua sumbu secara serempak. Sumbu pertama dan kedua tegak lurus sesamanya.
Skema alat untuk proses cetak rotasi dengan dua sisitim pemasangan cetakan
Metode serbuk rotasi berbeda dengan proses cetak lainnya karena pada proses cetak lainnya perlu dipanaskan dan tekanan untuk plastisasi resin sedangkan proes serbuk rotasi hanya memerlukan pemanasan cetakan.
8. Pembenaman Dalam Plastik
Pembenaman dapat bersifat melindungi atau mengisolir benda atau dapat juga hanya bersifat membalut benda dengan lapisan plastic yang cerah dengan tujuan pengawetan atau untuk dipamerkan.
9. Cetak Tiup
Cetak tiup terutama dimanfaatkan untuk membuat wadah berdinding tipis dari bahan resin termoplastik. Suatu silinder bahan plastic yang disebut parison diekstruksi secepat mungkin dan dijepit pada ujung cetakan belah.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Mesin cetak tiup
10. Pembuatan film dan lembaran
Cara yang dapat diterapkan untuk pembuatan film atau lembaran tipis adalah penggilingan, ekstruksi, peniupan dan pengecoran.
Penggilingan (calendering) adalah proses pembuatan lembaran yang tipis dengan cara mendesak bahan termoplastik diantara rol.
11. Pemberian Bentuk dengan Pemanasan
Pemberian bentuk dengan pemanasan dilakukan dengan memanaskan lembaran termoplastik sampai lunak dan kemudian menekankan sehingga mengambil bentuk cetakan. Penekanan dilakukan dengan memanfaatkan tekanan udara yang berbeda atau secara mekanik.
12. Plastik yang Diperkuat
Plastik yang diperkuat dibuat dari resin termoseting dicampur dengan serat atau jaringan serat. Serat tersebut umumnya merupakan serat gelas (gelas fiber), serat asbes atau serat-serat lainnya.
Proses cetakan tertutup menggunakan cetakan yang terdiri dari dua bagian yang umumnya dibuat dari logam.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
13. Plastik Berlapis
Plastik berlapis terdiri dari lembaran kertas, tekstil, asbes, kayu atau bahan-bahan sejenis yang dicelupkan atau dilapisi resin terlebih dahulu. Kemudian dijadikan satu dengan pemanasan dan penekanan untuk menghasilkan bhan komersil.
Pada pembuatan produk berlapis, bahan resin dilarutkan dalam pelarut menghasilkan vernis cair.
14. Pengecoran
Bahan termoset yang dicor antara lain adalah phenol, polyester, epoksi dan resin alyl. Yang terakhir saat ini sangat cocok untuk lensa optic dan penggunaan lainnya yang memerlukan plastic yang sangat jernih. Resin ini udah dicor karena memiliki fluiditas yang baik. Selulosa etil dan selulosa asetat butirat, keduanya adalah bahan termoplastik.
CETAKAN UNTUK PLASTIK
Cetakan baik untuk proses kompresi atau proses injeksi dibuat dari baja yang teah mengalami perlakuan panas.
Ada dua jenis cetakan tekan yaitu jenis cetakan tangandan jenis cetakan semi-otomatis dengan desain positif dan sem-positif.
Cetakan injeksi ada 2 bagian yaitu satu bagian yang terpasang dan bagian yang lainnya yang digerakan.
Pada cetakan injeksi terdapat saluran pendingin pada kedua belahan cetakan agar dapat dijaga suhu benda cetak yang uniform yang umumnya dibuat dari bahan temoplastik.
Inti yang diperlukan diletakkan dibelahan cetakan yang dapat bergerak karena penyusutan ada kecenderungan dari produk untuk melekat pada inti.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
BAB II
PENGELASAN
Pengelasan adalah suatu proses penyambungan logam menjadi
satu akibat panas dengan atau tanpa pengaruh tekanan atau dapat
juga didefinisikan sebagai ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya
tarik menarik antara atom.
Proses pengelasan
1. Pengelasan patri
2. Pengelasan tempa
3. Pengelasan gas
4. Pengelasan Tahanan
5. Pengelasan Induksi
6. Pengelasan Busur
7. Berkas Elektron
8. Pengelasan Laser
9. Pengelasan Gesekan
10. Pengelesan Termit
11. Pengelasan Alir
12. Pengelasan Dingin
13. Pengelasan Letup
Pengelasan adalah suatu proses
penyambungan logam dimana logam
menjadi satu akibat panas dengan atau
tanpa pengaruh tekanan. Atau dapat juga
didefinisikan sebagai metalurgi yang di
timbulkan oleh gaya-tarik menarik antara
atom.
Yefri
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Penyolderan Dan Pematrian
Solder dan patri merupakan proses penyambungan logam dimana
digunakan logam penyambung lainnya dalam keadaan cair yang
kemudian membeku.
Penyolderan
Penyolderan adalah proses penyambungan dua keping logam
dengan logam yang berbeda yang dituangkan dalam keadaan cair
dengan suhu tidak melebihi 430 oC.diantara kedua keping tersebut.
Paduan logam penyambung/pengisi yang banyak digunakan adalah
paduan timbal dan timah yang mempunyai titik cair antara 180 - 370 oC.
Komposisi 50% Pb dan 50% Sn paling banyak digunakan untuk
timah solder dimana paduan ini mempunyai titik cair pada 220 oC.
Pematrian
Pada pematrian logam pengisi mempunyai titik cair diatas 430 oC
akan tetapi masih dibawah titik cair logam induk. Logam dan paduan
patri yang banyak digunakan adalah :
1. Tembaga : titik cair 1083 oC.
2. Paduan tembaga : kuningan dan perunggu yang mempunyai
titik cair antara 870 oC - 1100 oC.
3. Paduan perak : yang mempunyai titik cair antara 630 oC - 845 oC.
4. Paduan Aluminium : yang mempunyai titik cair antara 570 oC
- 640 oC.
Adapun jenis sambungan yang lazim pada patri adalah : sambungan
tindih, temu, dan serong seperti terlihat pada gambar 1.
Gambar Jenis Sambungan Pada Patri
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Pada penyambungan patri hal yang paling utama adalah kebersihan, permukaan harus bebas dari kotoran-kotoran, minyak, atau oksida-oksida dan bagian sambungan harus tepat ukuran maupun bentuknya dengan celah untuk bahan pengisi. Proses pematrian dikelompokkan berdasarkan cara pemanasan. Ada empat cara yang dilakukan dalam memanaskan logam pada penyambungan :
1. Pencelupan benda yang akan disambung dalam logam pengisi atau fluks cair.
2. Mematri dengan menggunakan dapur. Disini benda dijepit dengan jig dan dimasukkan ke dalam dapur yang diatur suhunya sesuai titik cair logam patri.
3. Mematri dengan nyala. Panas nyala diambil dari nyala oksi asetilen atau oksihidrogen dan logam pengisi dalam bentuk kawat dicairkan pada celah sambungan.
4. Mematri dengan patri listrik. Panas berasal dari tahanan, induksi atau busur listrik.
Keuntungan proses patri adalah kemungkinan penyambungan logam yang sulit di las, penyambungan logam yang berlainan dan penyambungan bahan yang tipis. Selain itu proses patri cepat dan menghasilkan sambungan yang rapi yang tidak memerlukan pengerjaan penyelesaian lagi.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Sambungan Las
Sambungan las mempunyai beberapa jenis sambungan diantaranya bisa dilihat pada gambar dibawah ini.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
PROSES PENGELASAN
Pengelasan Tempa
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Proses pengelasan tempa adalah pengelasan yang dilakukan dengan cara memanaskan logam yang kemudian ditempa (tekan) sehingga terjadi penyambungan. Pemanasan dilakukan di dalam dapur kokas atau pada dapur minyak ataupun gas. Sebelum disambung, kedua ujung dibentuk terlebih dahulu, sedemikian sehingga bila disambungkan keduanya akan bersambung ditengah-tengah terlebih dahulu. Penempaan kemudian dilakukan mulai dari tengah menuju sisi, dengan demikian oksida-oksida atau kotoran-kotoran lainnya tertekan ke luar. Proses ini disebut scarfing.
Jenis logam yang banyak digunakan dalam pengelasan tempa adalah baja karbon rendah dan besi tempa karena memiliki daerah suhu pengelasan yang besar.
Pengelasan Dengan Gas
Pengelasan dengan gas adalah proses pengelasan dimana digunakan campuran gas sebagai sumber panas. Nyala gas yang banyak digunakan adalah gas alam, asetilen dan hidrogen yang dicampur dengan oksigen.
a. Nyala Oksiasetilen
Dalam proses ini digunakan campuran gas oksigen dengan gas asetilen. Suhu nyalanya bisa mencapai 3500 oC. Pengelasan bisa dilakukan dengan atau tanpa logam pengisi. Oksigen berasal dari proses hidrolisa atau pencairan udara. Oksigen disimpan dalam silinder baja pada tekanan 14 MPa. Gas asetilen (C2H2) dihasilkan oleh reaksi kalsium karbida dengan air dengan reaksi sebagai berikut :
C2H2 + 2 H2O Ca(OH)2 + C2H2
Kalsium air Kapur tohor gas
karbida asetilen
Bentuk tabung oksigen dan asetilen diperlihatkan pada gambar dibawah
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Tabung asetilen dan oksigen untuk pengelasan oksiasetilen
Agar aman dipakai gas asetilen dalam tabung tekanannya tidak boleh melebihi 100 kPa dan
disimpan tercampur dengan aseton. Tabung asetilen diisi dengan bahan pengisi berpori yang
jenuh dengan aseton, kemudian diisi dengan gas asetilen. Tabung asetilen mapu menahan
tekanan sampai 1,7 MPa. Skema nyala las dan sambungan gasnya bisa dilihat pada gambar
dibawah
Gambar Skema nyala las oksiasetilen dan sambungan gasnya.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Pada nyala gas oksiasetilen bisa diperoleh 3 jenis nyala yaitu nyala netral, reduksi dan oksidasi. Nyala netral diperlihatkan pada gambar dibawah ini.
Gambar Nyala netral dan suhu yang dicapai pada ujung pembakar.
Pada nyala netral kerucut nyala bagian dalam pada ujung nyala memerlukan perbandingan oksigen dan asetilen kira-kira 1 : 1 dengan reaksi serti yang bisa dilihat pada gambar. Selubung luar berwarna kebiru-biruan adalah reaksi gas CO atau H2 dengan oksigen yang diambil dari udara.
Nyala reduksi terjadi apabila terdapat kelebihan asetilen dan pada nyala akan dijumpai tiga daerah dimana antara kerucut nyala dan selubung luar akan terdapat kerucut antara yang berwarna keputih-putihan. Nyala jenis ini digunakan untuk pengelasan logam Monel, Nikel, berbagai jenis baja dan bermacam-macam bahan pengerasan permukaan nonferous.
Nyala oksidasi adalah apabila terdapat kelebihan gas oksigen. Nyalanya mirip dengan nyala netral hanya kerucut nyala bagian dalam lebih pendek dan selubung luar lebih jelas warnanya.Nyala oksidasi digunakan untuk pengelasan kuningan dan perunggu.
b. Pengelasan Oksihidrogen
Nyala pengelasan oksihidrogen mencapai 2000 oC, lebih rendah dari oksigen-asetilen. Pengelasan ini digunakan pada pengelasan lembaran tipis dan paduan dengan titik cair yang rendah.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
c. Pengelasan Udara-Asetilen
Nyala dalam pengelasan ini mirip dengan pembakar Bunsen. Untuk nyala dibutuhkan udara yang dihisap sesuai dengan kebutuhan. Suhu pengelasan lebih rendah dari yang lainnya maka kegunaannya sangat terbatas yaitu hanya untuk patri timah dan patri suhu rendah.
d. Pengelasan Gas Bertekanan
Sambungan yang akan dilas dipanaskan dengan nyala gas menggunakan oksiasetilen hingga 1200 oC kemudian ditekankan. Ada dua cara penyambungan yaitu sambungan tertutup dan sambungan terbuka.
Pada sambungan tertutup, kedua permukaan yang akan disambung ditekan satu sama lainnya selama proses pemanasan. Nyala menggunakan nyala ganda dengan pendinginan air. Selama proses pemanasan, nyala tersebut diayun untuk mencegah panas berlebihan pada sambungan yang dilas. Ketila suhu yang tepat sudah diperoleh, benda diberi tekanan. Untuk baja karbon tekanan permulaan kurang dari 10 MPa dan tekanan upset antara 28 MPa.
Pada sambungan terbuka menggunakan nyala ganda yang pipih yang ditempatkan pada kedua permukaan yang disambung. Permukaan yang disambung dipanaskan sampai terbentuk logam cair, kemudian nyala buru-buru dicabut dan kedua permukaan ditekan sampai 28 MPa hingga logam membeku. Proses pengelasan terbuka bisa dilihat pada gambar dibawah
Gambar Skema cara pengelasan tumpu dengan gas bertekanan.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
e. Pemotongan Nyala Oksiasetilen
Pemotongan dengan nyala juga merupakan suatu proses produksi. Nyala untuk pemotongan berbeda dengan nyala untuk pengelasan dimana disekitar lobang utama yang dialiri oksigen terdapat lubang kecil untuk pemanasan mula. Fungsi nyala pemanas mula adalah untuk pemanasan baja sebelum dipotong. Karena bahan yang akan dipotong menjadi panas sehingga baja akan menjadi terbakar dan mencair ketika dialiri oksigen. Gambar dibawah memperlihatkan skema mesin pemotong nyala oksiasetilen.
Gambar Skema mesin pemotong dengan nyala oksiasetilen.
Las Resistansi Listrik
Pengelasan ini mula-mula dikembangkan oleh Elihu Thompson diakhir abad 19. Pada proses ini digunakan arus listrik yang cukup besar yang dialirkan ke logam yang disambung sehingga menimbulkan panas kemudian sambungan ditekan dan menyatu. Arus listrik yang digunakan akan dirobah tegangannya menjadi 4 sampai 12 volt dengan menggunakan transformator dengan kemampuan arus sesuai kebutuhan. Bila arsu mengalir didalam logam, maka akan timbul panas ditempat dimana resistansi listriknya besar yaitu pada batas permukaan kedua lembaran lkogam yang akan dilas. Besar arus daerah sambungan berkisar
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
antara 50 sampai 60 MVA/m2 dengan tenggang waktu sekitar 10 detik. Tekanan yang diberikan berkisar antara 30 sampai 55 MPa.
Ada tiga faktor yang perlu diperhatikan sesuai dengan rumus : jumlah panas = A2Ω t, dimana A adalah arus pengelasan (dalam Ampere), Ω tahanan listrik antara elektroda (ohm) dan t waktu. Untuk memperoleh hasil lasan yang baik ketiga faktor tersebut perlu diperhatikan dengan cermat dimana besarannya tergantung dari tebal, jenis bahan serta ukuran serta jenis elektroda yang digunakan.
Proses pengelasan resistansi listrik meliputi : las titik, las proyeksi, las kampuh, las tumpul, las nyala dan las perkusi.
a. Las Titik
Las titik adalah pengelasan memakai metode resistansi listrik dimana pelat lembaran dijepit dengan dua elektroda. Ketika arus dialirkan maka terjadi sambungan las pada posisi jepitan. Skema las titik bisa dilihat pada gambar dibawah ini
Siklus pengelasan titik dimulai ketika elektroda menekan pelat dimana arus belum dialirkan. Waktu proses ini disebut waktu tekan. Setelah itu arus dialirkan ke elektroda sehingga timbul panas pada pelat di posisi elektroda sehingga terbentuk sambungan las. Waktu proses ini disebut waktu las.
Gambar Diagram alat las titik
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Setelah itu arus dihentikan namun tekanan tetap ada dan proses ini disebut waktu tenggang. Kemudian logam dibiarkan mendingin sampai sambungan menjadi kuat dan tekanan di hilangkan dan pelat siap dipindahkan untuk selanjutnya proses pengelasan dimulai lagi untuk titik yang baru.
Peralatan mesin las titik ada tiga jenis yaitu : 1) mesin las titik tunggal stasioner, 2) mesin las titik tunggal yang dapat dipindahlan dan 3) mesin las titik ganda. Mesin las stasioner dapat dibagi lagi atas jenis : lengan ayun dan jenis tekanan langsung. Jenis lengan ayun merupakan jenis yang sederhana dan mempunyai kapasitas kecil. Mesin las titik dengan ukuran besar bisa dilihat pada gambar dibawah ini.
b. Pengelasan Proyeksi
Gambar dibawah memperlihatkan skema pengelasan proyeksi. Pengelasan ini mirip dengan pengelasan titik hanya bagian yang dilas dibuat proyeksi/tonjolan terlebih dahulu. Ukuran tonjolan mempunyai diameter yang sama dengan tebal pelat yang dilas dengan tinggi tonjolan lebih kurang 60% dari tebal pelat. Hasil pengelasan biasanya mempunyai kualitas yang lebih baik dari pengelasan titik.
Gambar Pengelasan Proyeksi
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
c. Las Kampuh (seam weld)
Las kampuh merupakan proses las untuk menghasilkan lasan yang kontinyu pada pelat logam yang ditumpuk. Sambungan terjadi oleh panas yang ditimbulkan oleh tahanan listrik. Arus mengalir melalui elektroda ke pelat sama seperti pengelasan titik. Metode ini sebenarnya merupakan pengelasan titik yang kontinyu. Tiga jenis las kampuh yang sering dilakukan pada industri bisa dilihat pada gambar yaitu las kampuh tumpang, las kampuh tindih dan las kampuh yang mulus.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Jenis-jenis las kampuh resistansi listrik.
d. Las Tumpul (Butt Weld)
Pengelasan las tumpul bisa dilihat pada gambar Dua batang logam saling tekan dan arus mengalir melalui sambungan batang logam tersebut dan menimbulkan panas. Panas yang terjadi tidak sampai mencairkan logam namun menimbulkan sambungan las dimana sambungannya akan menghasilkan tonjolan. Tonjolan bisa dihilangkan dengan pemesinan. Kedua logam yang disambung sebaiknya mempunyai tahanan yang sama agar terjadi pemanasan yang rata pada sambungan.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Sketsa pengelasan tumpul
Las Busur
Pengelasan busur adalah pengelasan dengan memanfaatkan busur listrik yang terjadi antara elektroda dengan benda kerja. Elektroda dipanaskan sampai cair dan diendapkan pada logam yang akan disambung sehingga terbentuk sambungan las. Mula-mula elektroda kontak/bersinggungan dengan logam yang dilas sehingga terjadi aliran arus listrik, kemudian elektroda diangkat sedikit sehingga timbullah busur. Panas pada busur bisa mencapai 5.500 oC.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Las busur bisa menggunakan arus searah maupun arus bolak-balik. Mesin arus searah dapat mencapai kemampuan arus 1000 amper pada tegangan terbuka antara 40 sampai 95 Volt. Pada waktu pengelasan tegangan menjadi 18 sampai 40 Volt. Ada 2 jenis polaritas yang digunakan yaitu polaritas langsung dan polaritas terbalik. Pada polaritas langsung elektroda berhubungan dengan terminal negatif sedangkan pada polaritas terbalik elektroda berhubungan dengan terminal positif.
Jenis bahan elektroda yang banyak digunakan adalah elektroda jenis logam walaupun ada juga jenis elektroda dari bahan karbon namun sudah jarang digunakan. Elektroda berfungsi sebagai logam pengisi pada logam yang dilas sehingga jenis bahan elektroda harus disesuaikan dengan jenis logam yang dilas. Untuk las biasa mutu lasan antara arus searah dengan arus bolak-balik tidak jauh berbeda, namun polaritas sangat berpengaruh terhadap mutu lasan.
Kecepatan pengelasan dan keserbagunaan mesin las arus bolak-balik dan arus searah hampir sama, namun untuk pengelasan logam/pelat tebal, las arus bolak-balok lebih cepat.
Skema las busur bisa dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar Skema nyala busur.
Elektroda yang digunakan pada pengelasan jenis ini ada 3 macam yaitu : elektroda polos, elektroda fluks dan elektroda berlapis tebal. Elektroda polos adalah elektroda tanpa diberi lapisan dan penggunaan elektroda jenis ini terbatas antara lain untuk besi tempa dan baja lunak. Elektroda fluks adalah elektroda yang mempunyai lapisan tipis fluks, dimana fluks ini berguna melarutkan dan mencegah terbentuknya oksida-oksida pada saat pengelasan. Kawat las berlapis tebal paling banyak digunakan terutama pada proses pengelasan komersil.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Lapisan pada elektroda berlapis tebal mempunyai fungsi :
1. Membentuk lingkungan pelindung.
2. Membentuk terak dengan sifat-sifat tertentu untuk melindungi logam cair.
3. Memungkinkan pengelasan pada posisi diatas kepala dan tegak lurus.
4. Menstabilisasi busur.
5. Menambah unsur logam paduan pada logam induk.
6. Memurnikan logam secara metalurgi.
7. Mengurangi cipratan logam pengisi.
8. Meningkatkan efisiensi pengendapan.
9. Menghilangkan oksida dan ketidakmurnia.
10. Mempengaruhi kedalaman penetrasi busur.
11. Mempengaruhi bentuk manik.
12. Memperlambat kecepatan pendinginan sambungan las.
13. Menambah logam las yang berasal dari serbuk logam dalam lapisan pelindung.
Fungsi-fungsi yang disebutkan diatas berlaku umum yang artinya belum tentu sebuah elektroda akan mempunyai kesemua sifat tersebut.
Komposisi lapisan elektroda yang digunakan bisa berasal dari bahan organik ataupun bahan anorganik ataupun campurannya.Unsur-unsur utama yang umum digunakan adalah :
1. Unsur pembentuk terak : SiO2 , MnO2 , FeO dan Al2O3 .
2. Unsur yang meningkatkan sifat busur : Na2O, CaO, MgO dan TiO2 .
3. Unsur deoksidasi : grafit, aluminium dan serbuk kayu.
4. Bahan pengikat : natrium silikat, kalium silikat dan asbes.
5. Unsur paduan yang meningkatkan kekuatan sambungan las : vanadium, sirkonium, sesium, kobal, molibden, aluminium, nikel, mangan dan tungsten.
Berikut ini dijelaskan beberapa jenis pengelasan dengan menggunakan pengelasan busur.
a. Pengelasan Busur Hidrogen Atomik.
Proses pengelasan ini adalah dimana dua elektroda tunsten dialirkan busur arus bolak-balik dan hidrogen dialirkan ke busur tersebut. Ketika hidrogen mengenai busur, molekulnnya pecah menjadi atom yang kemudian bergabung kembali menjadi molekul hidrogen diluar
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
busur. Reaksi ini diiringi oleh pelepasan panas yang bisa mencapai suhu 6100 oC. Logam lasan dapat ditambahkan dama bentuk batang/kawat las. Skema dari pengelasan jenis ini diperlihatkan pada gambar
Gambar Las busur hidrogen atomik.
b. Las Busur Gas dengan Pelindung Gas Mulia.
Proses pengelasan ini sambungan dibentuk oleh panas yang ditimbulkan oleh busur yang dibangkitkan diantara elektroda dan benda kerja dimana busur dilindungi oleh gas mulia seperti argon, helium atau bahkan gas CO2 atau campuran gas lainnya.
Ada dua jenis pengelasan dengan cara ini yaitu : las TIG (tungsten inert gas) atau disebut juga pengelasan menggunakan elektroda wolfram dengan logam pengisi, dan las MIG (metal inert gas) atau disebut juga pengelasan menggunakan elektroda terumpan. Kedua jenis pengelasan ini bisa dilakukan secara manual ataupun otomatik
serta tidak memerlukan fluks ataupun lapisan kawat las untuk melindungi sambungan.
Las busur yang menggunakan elektroda wolfram (elektroda tak terumpan) dikenal pula dengan sebutan las busur wolfram gas. Skema dari pengelasan jenis ini bisa dilihat pada gambar
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Pada proses ini las dilindungi oleh selubung gas mulia yang dialirkan melalui pemegang elektroda yang didinginkan dengan air.
Gambar Diagram proses las busur wolfram gas mulia.
Pengelasan ini bisa menggunakan arus bolak-baliok ataupun arus searah, dimana pemilihan tergantung pada jenis logam yang dilas. Arus searah polaritas langsung digunakan untuk pengelasan baja, besi cor, paduan tembaga dan baja tahan karat, sedangkan polaritas terbalik jarang digunakan. Untuk arus bolak-balik banyak digunakan untuk pengelasan aluminium, magnesium, besi cor dan beberapa jenis logam lainnya. Proses ini banyak dilakukan untuk pengelasan pelat tipis karena biayanya akan mahal jika digunakan untuk pengelasan pelat tebal.
Pengelasan las gas mulia elektroda terumpan bisa dilihat pada gambar dibawah dimana antara benda kerja dan elektroda terumpan dilindungi dengangas pelindung. Efisiensi pengelasan jenis ini lebih tinggi dan kecepatan pengelasan jauh lebih baik. Pengelasan ini umumnya dilakukan secara otomatik.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Diagram las busur gas mulia elektroda terumpan.
Gas karbon dioksida sering digunakan sebagai gas pelindung untuk pengelasan logam baja karbon dan baja paduan rendah.
c. Pengelasan Busur Rendam.
Proses pengelasan busur rendam adalah proses pengelasan busur dimana logam cair dilindungi oleh fluks selama pengelasan. Gambar dibawah memperlihatkan skema pengelasan busur rendam. Busur listrik yang digunakan untuk mencairkan logam tertutup oleh serbuk fluks yang diberikan disepanjang alur las dan proses pengelasan berlangsung didalam fluks tersebut.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Skema pengelasan busur rendam.
Pada saat pengelasan panas yang ditimbulkan busur tidak hanya mencairkan logam namun juga akan mencairkan sebagian dari fluks dimana fluks cair ini akan terapung diatas logam cair sehingga membentuk lapisan pelindung membentuk terak yang mencegah percikan dan terjadinya oksidasi. Ketika logam dan terak sudah dingin, terak bisa dibuang, serbuk fluks yang tidak terpakai dapai digunakan kembali.
d. Pemotongan dengan Busur Plasma.
Pada pengelasan ini, gas dipanaskan oleh busur wolfram hingga suhu sangat tinggi sehingga gas menjadi terion dan menjadi penghantar listrik. Gas dalam kondisi ini disebut plasma. Peralatan didesain sedimikian sehingga gas mengalir ke busur melalui lubang halus sehingga suhu plasma naik dan konsentrasi energi panas pada logam pada area yang kecil akan menyebabkan logam cepat menjadi cair. Ketika gas meninggalkan nosel, gas berkembang dengan cepat dan membawa logam cair, sehingga proses pemotongan bisa berjalan dengan baik. Gambar dibawah memperlihatkan skema pemotongan dengan busur plasma.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Skema perbandingan dua proses memotong dengan busur wolfram gas; A. Pemotongan dengan busur gas helium (non constricted transfered arc). B. Pemotongan dengan plasma (transferred arc).
Pengelasan Lainnya
Selain metode pengelasan yang disebutkan diatas masih banyak lagi metode-metode pengelasan yang dilakukan di industri. Ada metode pengelasan listrik berkas elektron, las laser, las gesek, las termit, pengelasan dingin, las ultrasonik, las ledakan dan sebagainya. Metode-metode pengelasan tersebut tidak akan diuraikan disini, untuk itu jika ada pembaca yang berminat untuk mengetahui lebih lanjut silahkan melihat buku-buku referensi dan literatur yang membahas masalah tersebut.
Cacat-cacat Lasan
Berbagai jenis cacat yang dijumpai pada lasan bisa dilihat pada gambar dibawah
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Cacat-cacat pada lasan.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar (Lanjutan).
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Jenis-jenis cacat yang biasanya dijumpai antara lain:
1. Retak (Cracks).
2. Voids.
3. Inklusi
4. Kurangnya fusi atau penetrasi (lack of fusion or penetration).
5. Bentuk yang tak sempurna (imperfect shape).
Retak
Jenis cacat ini dapat terjadi baik pada logam las (weld metal), daerah pengaruh panas (HAZ) atau pada daerah logam dasar (parent metal).
Gambar Bagian-bagian dari sambungan las.
Cacat retak dibagi atas:
a. Retak panas
b. Retak dingin.
Bentuk retakan dapat dibagi menjadi:
a. Retakan memanjang (longitudinal crack).
b. Retakan melintang (transverse crack).
Retak panas umumnya terjadi pada suhu tinggi ketika proses pembekuan berlangsung. Retak dingin umumnya terjadi dibawah suhu 2000 C setelah proses pembekuan.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Voids (porositas)
Porositas merupakan cacat las berupa lubang-lubang halus atau pori-pori yang biasanya terbentuk di dalam logam las akibat terperangkapnya gas yang terjadi ketika proses pengelasan. Disamping itu, porositas dapat pula terbentuk akibat kekurangan logam cair karena penyusutan ketika logam membeku. Porositas seperti itu disebut: shrinkage porosity.
Jenis porositas dapat dibedakan menurut pori-pori yang terjadi yaitu:
• Porositas terdistribusi merata.
• Porositas terlokalisasi.
• Porositas linier.
Inklusi
Cacat ini disebabkan oleh pengotor (inklusi) baik berupa produk karena reaksi gas atau berupa unsur-unsur dari luar, seperti: terak, oksida, logam wolfram atau lainnya. Cacat ini biasanya terjadi pada daerah bagian logam las (weld metal).
Kurangnya Fusi atau Penetrasi
Kurangnys Fusi
Cacat ini merupakan cacat akibat terjadinya ”discontinuity” yaitu ada bagian yang tidak menyatu antara logam induk dengan logam pengisi. Disamping itu cacat jenis ini dapat pula terjadi pada pengelasan berlapis (multipass welding) yaitu terjadi antara lapisan las yang satu dan lapisan las yang lainnya.
Kurangnya Penetrasi
Cacat jenis ini terjadi bila logam las tidak menembus mencapai sampai ke dasar dari sambungan.
Bentuk Yang Tidak Sempurna
Jenis cacat ini memberikan geometri sambungan las yang tidak baik (tidak sempurna) seperti: undercut, underfill, overlap, excessive reinforcement dan lain-lain. Morfologi geometri dari cacat ini biasanya bervariasi.
Asyari Daryus
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
BAB III
PENGERJAAN PANAS LOGAM
Ingot baja. masih memerlukan pengerjaan lebih lanjut untuk membentuknya menjadi benda yang bermanfaat .Bila ingot lebih dingin, proses pembentukan secara mekanis menjadi batang, baik melalui proses penempaan, pres atau tekan, giling atau ekstuksi. Untuk menghilangkan pengaruh negatif akibat pengerjaan pada suhu tinggi, kebanyakan logam ferrous dibentuk lebih lanjut dengan pengerjaan dingin atau penyelesaian dingin agar diperoleh permukaan yang halus, ketepatan dimensi dan peningkatan sifat mekanik.
Dua jenis pengerjaan mekanik dimana logam mengalami deformasi plastik dan perubahan bentuk adalah pengerjaan panas dan pengerjaan dingin. Pada pengerjaan panas, gaya deformasi yang diperlukan adalah lebih rendah dan perubahan sifat mekanik tidak seberapa. Pada pengerjaan dingin, diperlukan gaya yang lebih besar, akan tetapi kekuatan logam tersebut akan meningkat dengan cukup berarti .
Suhu rekristalisasi logam menentukan batas antara pengerjaan panas dan dingin .Pengerjaan panas logam dilakukan di atas suhu rekristalisasi atau di atas daerah pengerasan kerja. Pengerjaan dingin dilakukan di bawah suhu rekristalisasi dan kadang-kadang berlangsung pada suhu ruang. Suhu rekristalisasi baja berkisar antara 500 OC dan 700 OC. Tidak ada gejala pengerasan kerja diatas suhu rekristalisasi. Pengerasan kerja baru mulai terjadi ketika limit bawah daerah rekristalisasi dicapai.
Selama operasi pengerjaan panas, logam berada dalam keadaan plastik dan muda dibentuk oleh tekanan . pengerjaan panas mempunyai keuntungan-keuntungan sebagai berikut:
1. Porositas dalam logam dapat dikurangi. Batangan [ingot] setelah dicor umumnya mengandung banyak lubang-lubang tersebut tertekan dan dapat hilang oleh karena pengaruh tekanan kerja yang tinggi
2. Ketidakmurnianan dalam bentuk inklusi terpecah-pecah dan tersebar dalam logam.
3. Butir yang kasar dan butir berbentuk kolum diperhalus. Hal ini berlangsung di daerah rekristalisasi.
4. Sifat-sifat fisik meningkat, disebabkan oleh karena penghalusan butir. Keuletan dalam logam meningkat.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
5. Jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah bentuk baja dalam keadaan panas jauh lebih rendah dibandingkan dengan energi yang dibutuhkan untuk pengerjaan dingin.
Segi negatif proses pengerjaan panas tidak dapat diabaikan. Pada suhu yang tinggi terjadi oksidasi dan pembentukan kerak pada permukaan logam sehingga penyelesaian permukaan tidak bagus. Alat peralatan pengerjaan panas dan biaya pemeliharaannya tinggi, namun prosesnya masih jauh lebih ekonomis dibandingkan dengan pengerjaan logam pada suhu rendah.
Proses utama pengerjaan panas logam adalah :
A. Pengerolan [rolling]
B. Penempaan [forging]
1. Penempaan palu
2. Penempaan timpa
3. penempaan umset
4. penempaan tekan penempaan pres
5. penempaan rol
6. Penempaan dingin
C. Ekstrusi
D. Pembuatan pipa dan tabung
E. Penarikan
F. Pemutaran panas
G. Cara khusus
PENGEROLAN
Batang baja yang tidak dilebur kembali dan dituang dalam cetakan diubah bentuknya dalam dua tahap :
1. Pengerolan baja menjadi barang setengah jadi: bloom, bilet, slab.
2. Pemrosesan selanjutnya dari bloom, bilet, slab menjadi pelat, lembaran, batangan, bentuk profil atau lembaran tiffs [foil].
Baja didiamkan dalam cetakan ingot hingga proses solidipikasi lengkap, kemudian dikeluarkan dari cetakan. Selagi panas, ingot dimasukan dalam dapur gas yang disebut pit
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
rendam dan dibiarkan sampai mencapai suhu kerja merata sekitar 1200 °C. Ingot kemudian dibawa ke mesin pengerolan dimana ingot dibentuk menjadi bentuk setengah jadi seperti bloom, bilet, slab. Bloom mempunyai ukuran minimal 150x150 mm. Bilet lebih kecil daripada bolm dan mempunyai ukuran persegi, ukuran mulai dari 40x40mm sampai 150x150 mm. Bloom atau bilet dapat digiling menjadi slab yang mempunyai lebar minimal 250 mm dan tebal minimal 40 mm. Lebar selalu tiga (atau lebih) kali tebal, dengan ukuran maksimal 1500 mm. Pelat, skelp dan setrip tipis digiling dari slab.
Salah satu efek dari operasi pengerjaan panas pengerolan ialah penghalusan butir yang disebabkan rekristalisasi. Hal ini dapat dilihat pada gamar 1 Struktur yang kasar, kembali menjadi struktur memanjang akibat pengaruh penggilingan. Karena suhu yang tinggi, rekristalisasi terjadi dan butir halus mulai terbentuk. Butir-butir tersebut tumbuh dengan cepat sampai limit bawah suhu rekristalisasi tercapai
Gambar Pengaruh pengerolan panas pada bentuk dan besar butir.
Busur AB dan A’B’ merupakan daerah kontak dengan rol. Aksi jepit pada benda kerja diatasi oleh gaya gesek pada daerah kontak dan logam tertarik diantara rol. Logam keluar dari rol dengan kecepatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan kecepatan masuk.
Pada titik antara A dan B kecepatan logam sama dengan kecepatan keliling rol. Ketebalan mengalami deformasi terbanyak sedangkan lebar hanya bertambah sedikit. Keseragaman suhu sangan penting pada semua operasi pengerolan karena hal tersebut berpengaruh atas aliran logam dan plastisitas.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Pengerolan primer dilakukan dalam mesin rol bolak-balik bertingkat dua atau mesin rol kontinyu bertingkat tiga. Pada mesin bolak-balik bertingkat dua seperti gambar 2A lembaran logam bergerak diantara rol, yang kemudian dihentikan dan dibalik arahnya dan operasi tersebut diulang lagi. Pada interval tertentu logam diputar 90 derjat agar penampang uniform dan butir-butir merata dalam logam tersebut. Diperlukan sekitar 30 pas untuk mengurangi penampang ingot yang besar menjadi bloom (150 X 150 mm minimal). Pada rol atas maupun bawah terdapat alur sehingga memungkinkan reduksi luas penampang dalam berbagai ukuran. Mesin rol bertingkat dua adalah mesin serbaguna karena dapat diatur kemampuannya sesuai dengan ukuran batangan dan laju reduksi. Hanya ukuran panjang batangan yang dapat dirol tebatas dan pada setiap siklus pembalikan gaya kelembaman harus diatasi. Kerugian ini diatasi pada mesin rol bertingkat tiga, gambar 2.C, namun disini diperlukan adanya mekanisme elevasi. Selain ini terdapat sedikit kesulitan dalam mengatur kecepatan nol, mesin rol bertingkat tiga lebih murah dan mempunyai keluaran lebih tinggi dibandingkan dengan mesin bolak-balik.
Pada gambar terlihat jumlah pas dan urutan reduksi penampang sebuah bilet berukuran 100 X 100 mm menjadi batang bulat.
PENEMPAAN
Penempaan palu
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Pada proses penempaan logam yang dipanaskan ditimpa dengan mesin tempa uap diantara perkakas tangan atau die datar. Penempaan tangan yang dilakukan oleh pandai besi merupakan cara penempaan tertua yang dikenal. Pada proses ii tidak dapat diperoleh ketelitian yang tinggi dan tidak dapat pula dikerjakan pada benda kerja yang rumit. Berat benda tempa berkisar antara beberapa kilogram sampai 90 Mg.
Gambar 3. Diagram yang menggambarkan jumlah pas dan urutan mereduksi penampang bilet 100 x 100 mm menjadi batang bulat.
Mesin tempa ringan mempunyai rangka terbuka atau rangka sedehana, sedang rangka ganda digunakan untuk benda tempa yang lebih besar dan berat. Pada gambar dapat dilihat mesin tempa uap.
Penempaan Timpa
Perbedaan penempaan palu dan penempaan timpa terletak pada jenis die yang digunakan. Penempaan timpa menggunakan die tertutup, dan benda kerja terbentuk akibat impak atau tekanan, memaksa logam panas yang plastis, dan mengisi bentuk die. Prinsip kerjanya dapat dilihat pada gambar dibawah. Pada operasi ini ada aliran logam dalam die yang disebabkan
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
oleh timpaan yang bertubi-tubi. Untuk mengatur aliran logam selama timpaan, operasi ini dibagi atas beberapa langkah. bertahap, dengan demikian aliran logam dapat diatur sampai terbentuk benda kerja.
Gambar Mesin tempa uap dengan rangka terbuka.
Suhu tempa untuk baja 1100° - 1250°C, tembaga dan paduannya: 750-925°C, magnesium: 370-450°C benda tempa dengan die tertutup mempunyai berat mulai dari beberapa gram sampai 10 Mg.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Penempaan timpa dengan die tertutup.
Dikenal dua jenis mesin penempaan timpa yaitu: palu uap dan palu gravitasi. Pada palu uap pembenturan tekanan impak terjadi akibat gaya palu dan die ketika mengenai die bawah tetap. Pada gambar 6. terlihat palu piston. Untuk mengangkat palu digunakan udara atau uap. Dapat diatur tinggi jatuhnya dengan program, oleh karena itu dapat dihasilkan benda kerja yang lebih uniform. Palu piston dibuat dengan kapasitas mulai dari berat palu 225 Kg sampai 4500 kg. Palu piston banyak digunakan di industri perkakas tangan, gunting, sendok, garpu, suku cadang, dan bagian pesawat terbang.
Palu tempa impak seperti gambar 7 terdiri dari dua silinder yang berhadapan dalam bidang horisontal, yang menekan impeler dan die. Bahan diletakkan pada bidang impak dimana kedua bagian die bertemu. Deformasi dalam bahan menyerap energi. Pada proses ini bahan mengalami deformasi yang sama pada kedua sisinya; waktu kontak antara bahan dan die lebih singkat, energi yang dibutuhkan lebih sedikit dibandingkan dengan proses tempa lainnya dan benda dipegang secara mekanik.
Setelah selesai, semua benda tempa rata-rata tertutup oleh kerak harus dibersihkan. Hal ini dapat dilakukan dengan mencelupkannya dalam asam, penumbuhan peluru atau tumbling, tergantung pada ukuran dan komposisi benda tempa Bila selama penempaan terjadi distrosi, operasi pelurusan atau menempatkan ukuran dapat dilakukan .
Keuntungan dari operasi penempaan ialah struktur kristal yang halus dari logam, tertutup lubang-lubang, waktu pemesinan yang meningkatnya sifat-sifat fisis. Baja karbon, baja paduan besi tempa, tembaga paduan aluminium dan paduan magnesium dapat ditempa. Kerugian ialah timbulnya inklusi kerak dan mahalnya die sehingga tidak ekonomis untuk membentuk benda dalam jumlah yang kecil.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Palu piston.
Gambar Mesin tempa impak.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Penempan dengan die tertutup mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan penempaan dengan die terbuka, antara lain penggunaan bahan yang lebih ketat, kapasitas produksi yang lebih tinggi dan tidak diperlukannya keahlian khusus.
Penempaan Tekan
Pada penempaan tekan, deformasi plastik logam melalui penekanan berlangsung dengan lambat, yang berbeda dengan impak palu yang berlangsung dengan cepat. Mesin tekan vertikal dapat digerakkan secara mekanik atau hidrolik. Pres mekanik yang agak lebih cepat dapat menghasilkan antara 4 dan 90 MN (Mega Newton). Tekanan yang diperlukan untuk membentuk baja suhu tempa bervariasi antara 20-190 MPa (Mega Pascal). Tekanan dihitung terhadap penampang benda tempa pada garis pemisah die.
Untuk mesin tekan kecil digunakan die tertutup dan hanya diperlukan satu langkah pembentur untuk penempaan. Tekanan maksimum terjadi pada akhir langkah yang memaksa membentuk logam.
Pada penempaan tekan pada sebagian besar energi dapat diserap oleh benda kerja sedang pada tempa palu sebagian energi diteruskan ke mesin dan pondasi. Reduksi dan benda kerja jauh lebih cepat, oleh karena itu biaya operasi lebih rendah. Banyak bagian dengan bentuk yang tak teratur dan rumit dapat ditempa secara lebih ekonomis dengan proses temap timpa.
Penempaan Upset
Pada penempaan upset batang berpenampaan rata dijepit dalam die dan ujung yang dipanaskan ditekan sehingga mengalami perubahan bentuk seperti terlihat pada gambar Panjang benda upset 2 atau 3 kali diameter batang, bila tidak benda kerja akan bengkok.
Pelubangan progresif sering dilakukan pada penempaan upset seperti untuk membuat selongsong peluru artileri atau silinder mesin radial.
Gambar Penempaan upset.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Urutan operasi untuk menghasilkan benda berbentuk silinder bisa dilihat pada gambar 9. Potongan bahan bulat dengan panjang tertentu dipanaskan sampai suhu tempa, kemudian bahan ditekan secara progresif untuk melobanginya sehingga diperoleh bentuk tabung.
Gambar Urutan operasi penempaan silinder menggunakan mesin tempa upset.
Penempaan Rol
Batang bulat yang pendek dikecilkan penempangannya atau dibentuk tirus dengan mesin tempat rol. Bentuk mesin rol terlihat pada gambar 10 dimana rol tidak bulat sepenuhnya, akan tetapi dipotong 25-75°% untuk memungkinkan bahan tebuk masuk diantara rol. Bagian yang bulat diberi alur sesuai dengan bentuk yang dihendakinya. Bila rol dalam berada dalam posisi terbuka, operator menempatkan batang yang dipanaskan di antara rol. Ketika rol berputar, batang dijepit oleh alur rol dan didorong ke arah operator. Bila rol terbuka, batang didorong kembali dan digiling lagi, atau dipindahkan keluar berikutnya untuk lengkap pembentukan selanjutnya.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Untuk mengerol roda, ban logam dan benda-benda serupa lainnya diperlukan mesin rol yang agak berbeda. Pada gambar dibawah terlihat proses untuk mengerol roda. Bila roda berputar diamer berangsur-angsur bertambah sedang pelat dan rim makin tipis. Roda dirol sampai mencapai diameter sesuai dengan ukuran kemudian dipindahkan ke mesin pres lainnya untuk proses pembentukan akhir.
Gambar. Prinsip penempaan rol
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Pembutan roda dengan proses penempaan rol panas.
EKSTRUSI
Ekstrusi merupakan proses dengan deformasi atau perubahan bentuk yang tinggi dan dapat membuat penampang dengan panjang hingga 150 m. Jenis produk ekstrusi : batang, pipa, profil tertentu, patron kuningan, kabel berselongsong timah hitam. Logam timah hitam dan timah putih, serta aluminium dapat diekstrusi dalam keadaan dingin, sedang untuk logam lain harus dipanaskan terlebih dahulu. Ekstrusi logam menggunakan pres type horisontal dan dijalankan secara hidrolik. Kecepatan tekan bergantung pada suhu dan bahan, mulai dari beberapa meter permenit sampai 275 m/ menit.
Keuntungan dari ekstrusi :
• membuat berbagai jenis bentuk berkekuatan tinggi
• ketepatan ukuran
• penyelesaian permukaan yang baik pada kecepatan produksi yang tinggi
• harga die yang relatif rendah
Ekstrusi Langsung
Bilet bulat yang telah dipanaskan, dimasukkan dalam ruang die, balok dummy dan ram diletakkan pada posisinya. Logam diekstrusi melalui lubang pada die. Proses ekstrusi ini bisa dilihat pada gambar dibawah
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Ekstrusi Tidak Langsung
Hampir sama dengan ekstrusi langsung, namun logam yang diekstrusi ditekan keluar melalui lubang yang terdapat ditangah ram. Gaya yang diperlukan lebih rendah karena tidak ada gesekan antara bilet dan dinding konteiner.
Kelemahannya : ram tidak kokoh karena terdapat lubang ditengahnya dan produk hasil ekstrusi sulit ditopang dengan baik.
Gambar Diagram ekstrusi langsung dan tak langsung.
Ekstrusi Impak
Pada proses ini slug ditekan sehingga bahan slug terdorong keatas dan sekelilingnya. Ekstrusi Impak merupakan proses pengerjaan dingin logam meskipun begitu, pada beberapa jenis logam dan benda kerja, khususnya dengan dinding yang tebal, slug dipanaskan.
PEMBUATAN PIPA DAN TABUNG
Pipa dan tabung dapat dibuat dengan pengelasan tumpu atau pengelasan listrik lembaran yang dilengkungkan, penusukan tembus, dan ekstrusi. Penusukan tembus dan ekstrusi digunakan untuk pembuatan pipa penyaluran gas atau bahan kimia cair.
Pipa las tumpu digunakan dalam bidang konstruksi, tiang penyangga, saluran air, gas dan limbah. Pipa las listrik digunakan untuk mengalirkan produk minyak bumi atau air.
Las Lantak
Proses las lantak terbagi 2, yaitu :
a. Las Lantak Terputus
Baja yang dilas disebut skelp. Skelp dilengkungkan sampai bulat. Sebagai proses awal salah satu ujung skelp dibentuk agar mudah masuk dalam cetakan yang berbentuk lonceng. Setelah skelp dipanaskan sesuai suhu las, skelp ditarik hingga menjadi bulat
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
dan kedua tepinya dilas menjadi satu. Selanjutnya pipa dilewatkan pada rol penyelesaian untuk memperoleh ketepatan ukuran dan untuk membersihkan teraknya.
b. Las Lantak Kontinu
Skelp berbentuk gulungan dan pita dilas membentuk pita yang kontinu. Tepi pita dipanaskan pada dapur kemudian setelah dikeluarkan dari dapur skelp memasuki serangkaian rol yang horisontal dan vertikal yang membentuknya menjadi pipa. Ukuran yang dapat dibuat dengan las lantak kontinu berkisar antara diameter 75 mm. Proses pembuatan las lantak bisa dilihat pada gambar berikut ini.
Las Lantak Listrik
Pembentukan sirkular pada pelat dilakukan dengan melalukan pelat melalui pasangan-pasangan rol secara kontinyu yang secara berangsur-angsur mengubah bentuk pelat. Perangkat pengelasan ditempatkan pada ujung mesin rol yang terdiri dari : 3 rol senter, rol tekan, dan dua elektroda rol yang mengalirkan arus penghasil panas. Setelah dilakukan pengelasan, pipa kemudian melalui rol ukuran dan rol penyelesaian agar pipa betul – betul konsentris dan ukurannya sesuai. Proses ini dapat membuata pipa berdiameter 400 mm dengan ketebalan antara 3 sampai 5 mm.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar. Pembuatan pipa las lantak. A. menarik skelp melalui pembentuk lonceng. B. Skelp dibentuk menjadi pipa las lantak kontinyu.
Las Tumpuk
Tepi skelp yang berbentuk agak tirus dipanaskan, lalu skelp ditarik melalui die atau diantara rol sehingga berbentuk silinder dengan tepinya saling tertindih. Diantara rol terdapat mandril yang ukurannya sama dengan diameter dalam pipa. Tepi-tepi dilas dengan tekanan antara rol dan mandril. Pipa las tumpuk dibuat dengan ukuran diameter 50 sampai 400 mm. (gambar dibawah.).
Gambar Cara pembuatan pipa las tumbuk dari skelp.
Pelubangan Tembus
Pada pembuatan pipa atau tabung tanpa kampuh, bilet baja silindris bergerak diantara dua rol berbentuk konis yang berputar dalam arah yang sama. Diantara kedua rol terdapat mandril yang akan melubangi pipa.
Mula – mula bilet dari lubang senter dipanaskan hingga mencapai suhu tempa, kemudian ditampa masuk diantara kedua rol penembus yang memaksa bilet berputar dan bergerak maju. Proses ini nantinya akan menghasilkan lubang tengah yang besar sesuai dengan mandril. Setelah keluar dari pelubang tembus, tabung yang berdinding tebal bergerak melalui rol yang beralur sedang, ditengahnya terdapat mandril berbentuk sumbat dan pipa bertambah panjang dan tipis sesuai dangan ukuran yang diinginkan. Kemudian masuk ke mesin pelurus dan pengatur ketepatan ukuran.
Proses ini dapat membuat tabung tanpa kampuh dengan diameter hingga 150 mm. Untuk tabung yang berdiameter lebih dari 150 mm harus melalui tahap pelubangan tembus kedua dan pelubangan tembus ganda. Kecepatan produksi mesin pelubangan tembuis kontinu mencapai 390 m/ menit.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Proses rol putar untuk tabung tanpa kampuh yang besar.
Ekstrusi Tabung
Ekstrusi tabung merupakan bagian dari ekstrusi langsung, tetapi menggunakan
mandril untuk membuat lubang bagian dalam tabung. Bilet diletakkan dalam die, mandril
didorong melalui bilet dan ram mengekstrusi logam melalui die disekeliling mandril.
Kecepatan ekstrusi tabung sampai 180 m / menit, digunakan untuk tabung gas. Proses
pembuatan ekstrusi tabung ini bisa dilihat pada gambar dibawah
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar. Ekstrusi tabung dari bilet yang dipanaskan.
PENARIKAN
Bloom panas dipasang pada mesin pres vertikal dan dibentuk menjadi benda tempa berongga dengan alas tertutup, lalu benda tempa yang panas kembali dimasukkan dalam pres vertikal dengan die yang semakin kecil. Pelubang yang digerakkan secara hidrolis menekan silinder yang dipanaskan. Untuk silinder berdinding tipis atau tabung pemanas dan penarikan perlu diulang beberapa kali. Untuk ujung pipa tertutup harus dipotong dan dirol kembali agar ukurannya tepat dan hasilnya baik, sedang ujung pipa terbuka ditempa kembali agar membentuk leher silinder atau direduksi denga pengelolaan panas.
Gambar Penarikan silinder berdinding tebal dan bloom yang dipanaskan.
PEMUTARAN PANAS
Proses ini dilakukan untuk membentuk pelat bulat yang tebal, besar, mengecilkan, atau menutup ujung dari pipa. Proses ini menggunakan sejenis mesin bubut dan diputar dengan cepat. Pembentukan dilakukan dengan menekan alat yang tumpul pada permukaan benda kerja yang berputar. Logam mengalami deformasi dan menyesuaikan bentuk dengan mandril. Setelah proses berjalan gesekan menimbulkan panas yang dapat melunakan logam.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Penempaan Panas
Thermo – Forging menggunakan suhu kerja antara pengerjaan dingin dan panas. Pada penempaan panas logam tidak akan mengalami perubahan metalurgi dan tidak terdapat cacat-cacat yang biasa ditemui pada suhu tinggi. Suhu logam, tekanan tempa, dan kecepatan tempa harus diatur dengan teliti karena logam berada dibawah suhu rekristalisasi. Pada gambar dibawah terlihat gambar penampang suatu kepala sekrup sok. Kelihatan struktur serat yang kontinyu, menunjukkan kekuatan yang tinggi.
Gambar Kepala sekrup sok dibuat dengan proses Thermo-Forging.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
BAB IV
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Logam pada umumnya mengalami pengerjaan dingin pada suhu ruang, meskipun perlakuan tersebut mengakibatkan kenaikan suhu. Pengerjaan dingin mengakibatkan timbulnya distorsi pada butir. Pengerjaan dingin dapat meningkatkan kekuatan, memperbaiki kemampuan permesinan, meningkatkan ketelitian dimensi, dan menghaluskan permukaan logam.
Secara umum, proses pengerjaan dingin berakibat :
1) Terjadinya tegangan dalam logam, tegangan tersebut dapat dihilangkan dengan suatu perlakuan panas.
2) Struktur butir mengalami distorsi atau perpecahan.
3) Kekerasan dan kekuatan meningkat, hal ini seiring dengan kemunduran dalam keuletan.
4) Suhu rekristalisasi baja meningkat.
5) Penyelesaian permukaan lebih baik.
6) Dapat diperoleh toleransi dimensi yang lebih ketat.
PROSES PENGERJAAN DINGIN
Secara umum, yang dimaksudkan dengan proses pengerjaan dingin adalah : penggilingan, penarikan, dan ekstruksi.
Operasi pengerjaan dingin secara menyeluruh, yaitu:
1) Penarikan
a) bahan tebuk (blanks)
b) tabung
c) cetak-timbul
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
d) kawat
e) putar-tekan
f) putar-tekan-gunting
g) pembentukan-tarik
h) pembentukan-tarik-tekan
2) Penekanan
a) koin
b) pengerolan dingin
c) membuat ukuran dengan tepat
d) pemukulan atau tempa dingin
e) pembentukan intra
f) pembuatan ulir dan alur
g) pengelingan
h) staking
3) Pelengkungan
a) pelengkungan sudut
b) pengerolan
c) pelengkungan pelat
d) “curling”
e) kampuh
4) Pengguntingan
a) bahan tebuk
b) pons
c) pemotongan
d) pemangkasan
e) perlubangan
f) takik
g) belah
h) tusuk
i) serut
5) Berenergi tinggi
a) ledakan
b) hidroelektrik
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
c) magnetic
6) Hobb
7) Ekstruksi
a) dingin
b) impak
8) Penumbukan peluru
Penyelesaian Tabung
Penyelasaian tabung yang memerlukan ketelitian dimensi, permukaan mulus, dan sifat fisik yang baik dilakukan dengan penarikan dingin atau dengan mereduksi tabung. Tabung yang dibentuk dengan penggilingan panas dibersihkan dengan asam lalu dicuci sampai bebas dari kerak. Sebelum penyelesaian, tabung diberi pelumas untuk mengurang gesekan dan untuk meningkatkan kehalusan permukaan, kemudian dilakukan penarikan dingin yang dilakukan pada bangku tarik (Gambar). Pada salah satu sisi tabung terjadi reduksi diameter akibat pemukulan sehingga dapat masuk ke dalam die, kemudian dijepit dengan penjepit yang dihubungkan dengan rantai penarik. Lubang cetakan lebih kecil dari diameter luar tabung. Permukaan dalam dan diameter ditentukan oleh mandril yang terdapat di dalam tabung. Daya tarik berkisar antara 200 hingga 1300 kN, sedangkan panjangnya dapat mencapai 30 meter.
Dengan penarikan dingin dapat dihasilkan tabung dengan diameter kecil atau tabung yang tipis.
Reduksi tabung dilengkapi dengan die semi lingkaran beralur tirus. (gambar). Tabung hasil pengerjaan panas ditarik sambil diputarkan melalui die ini. Die bergoyang maju – mundur ketika tabung melaluinya. Mandril tirus yang ada di dalam tabung menentukan reduksi dan ukuran akhir tabung.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Proses penarikan dingin tabung.
Gambar Skema suatu pereduksi tabung.
Tabung hasil penarikan dingin atau tabung hasil mesin pereduksi tabung, memiliki
segala kelebihan produk pengerjaan dingin, dan tabung lebih panjang dan lebih tipis
dibandingkan dengan pengerjaan panas.
Penarikan Kawat
Batang kawat, dengan diameter 6 mm, berasal dari billet yang digiling kemudian
dibersihkan dalam larutan asam untuk menghilangkan kerak dan karat. Batang kawat diberi
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
lapisan pelindung untuk mencegah terjadinya oksidasi, menetralkan sisa-sisa asam dan sekaligus merupakan pelumas atau lapisan tempat melekatnya lapisan berikutnya. Proses penarikan dapat bersifat bertahap atau kontinyu.
Proses penarikan bertahap, yakni :
Suatu gulungan kawat dipasangkan di mesin dan salah satu ujungnya dimasukkan ke lubang penarik. Bila ril penarik berputar, kawat ditarik melalui lubang die sambil digulung. Langkah ini diulang beberapa kali, setiap kali digunakan die yang lebih kecil,sampai diperoleh ukuran kawat yang diinginkan.
Proses penarikan kontinu, yakni :
Kawat yang ditarik melalui beberapa die dan ril penarik disusun secara seri. Sehingga kawat dapat mengalami deformasi maksimal sebelum memerlukan anil. Jumlah die tergantung pada jenis logam atau paduan yang sedang ditarik. Die umumnya terbuat dari karbida tungsten, kadang-kadang digunakan die intan.
Gambar Penampang die yang digunakan untuk penarik kawat.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Mesin penarik kawat kontinyu.
Pembuatan Lembaran Tipis
Lembaran tipis, kadang-kadang ± 0.02 cm dibuat dengan cara pengerolan dingin. Bahan baku berupa logam murni atau paduan, memerlukan pengendalian yang sangat ketat. Logam murni atau campuran logam murni dimasukkan secara kontinu ke dalam tanur peleburan, didinginkan lalu dirol langsung secara kontinu menjadi lembaran tipis. Ketebalan lembaran diatur oleh tekanan rol dan tegangan tarik dalam bahan. Permukaan mungkin halus dan mengkilap keduanya atau salah satunya kusam. Efek kusam diperoleh dengan mengerol sepasang lembaran sekaligus. Permukaan yang bersentuhan dengan rol akan mengkilap dan yang bersinggungan satu sama lainnya akan kusam.
Proses Putar – Tekan
Pada proses ini, lembaran tipis ditekan sambil diputar pada cetakan tertentu (gambar 5.). Benda ditekankan pada cetakan yang berputar berbentuk simetris dan dibuat dari kayu keras dan untuk menghasilkan jumlah yang banyak digunakan cetakan dari baja licin. Bahan tebuk dapat berupa lingkaran datar atau benda hasil linyuk ( deep drawing ). Pekerjaan putar tekan umumnya dilakukan pada permukaan luar meskipun dapat juga diputar tekan dari sisi
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
dalam. Proses putar tekan memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan proses pres;
antara lain, peralatan lebih murah, produk baru dapat dihasilkan lebih dini dan untuk produk
yang sangat besar jauh lebih murah. Kerugiannya adalah upah tenaga terlatih yang lebih
tinggi dan laju produksi lebih rendah. Logam nonferrous setebal 6 mm dan logam ferrous
lunak hingga 5 mm dapat dibentuk dengan mudah. Toleransi sebesar ± 0,8 untuk diameter
460 mm dapat dijamin dengan mudah. Proses ini sering diterapkan untuk membuat alat-alat
musik, alat-alat penerangan, reflector, corong, bejana besar untuk proses-proses dan alat-alat
dapur.
Gambar Operasi putar tekan.
Proses putar–tekan–geser
Untuk membentuk pelat yang tebal diperlukan rol penekan bermotor, menggantikan
penekan tangan biasa, operasinya disebut proses putar tekan geser. Langlah-langkah operasi
putar tekan geser bisa dilihat pada gambar .Mula-mula pelat ditekankan pada madril oleh
pemegang. Rol ditekankan pada pelat sehingga pelat terdesak mengikuti bentuk madril dan
tebal untuk keseluruhan benda sama. Tebal benda = tebal pelat mul;a dikalikan sin α/2, di
mana α merupakan sudut puncak konis. Pada proses putar tekan geser, logam menipis secara
merata, proses deformasi merupakan kombinasi dari pengerolan dan ekstrusi. Keuntungan
dari proses ini adalah : bahan/benda lebih kuat, menghemat bahan, murah biayanya dan
penyelesaian permukaan yang mulus.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Langkah-langkah pembuatan bejana konis dengan proses putar-tekan geser darai benda tebuk berupa pelat.
Proses tekan tarik
Gambar Proses tekan tarik.
Lembaran logam dibentuk dengan proses tarik, khususnya untuk bentuk simetris atau lengkung (gambar). Die dipasang pada ram dan die dapat bergerak dalam arah vertikal. Lembaran logam dijepit dan penjepit dapat bergerak secara horizontal. Gaya die dan penjepit berkisar antara 0,5 s/d 1,3 MN. Lembaran ditarik dan tegangan dalam lembaran melampaui batas elastis, sementara itu die memberi bentuk pada lembaran. Terjadi penipisan pada lembaran dan selesainya proses pembentukan terjadi aksi pegas balik. Proses ini dapat dimanfaatkan baik untuk jumlah produk yang sedikit maupun banyak dan die cetak dapat dibuat dari kayu, plastik atau baja. Cara ini sangat cocok untuk melengkungkan bagian yang besar dari berbagai jenis logam. Kerugian logam cukup tinggi, karena bahan harus dijepit dan tepi harus dipotong. Proses ini dimanfaatkan untuk membuat panel baja, penutup mesin, tutup bagasi dan pintu pada industri kendaraan bermotor. Di samping itu lembaran titanium dan baja tahan karat dapat dibentuk dengan proses tarik tekan.
Penempaan dingin
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Cara kerja mesin tempa dingin.
Pekerjaan dingin dengan gaya tekan atau gaya kejut (impak) sehingga dapat mengubah bentuk logam sesuai dengan cetakan disebut penempaan dingin. Logam akan mengisi rongga cetakan atau dapat juga mengalir dalam arah yang membuat sudut tertentu dengan arah gaya. Penempaan ukuran (sizing), merupakan bentuk penempaan dingin yang paling sederhana, operasi ini meliputi penekanan benda tempa, benda cor atau potongan baja tertentu, dengan tujuan memperoleh toleransi ukuran permukaan yang rata. Penempaan dingin putar, dimanfaatkan untuk mengurangi ukuran ujung batang dan tabung dengan cetakan putar yang dapat dibuka-tutup dengan cepat. Pembuatan kepala baut, paku keling, dan lain-lain yang dilakukan dengan mesin pembuat kepala, merupakan suatu bentuk penempaan dingin. Penempaan-intra adalah proses pembentukkan dimana mandril ditekankan ke dalam logam dengan tekanan 4000 MPa atau kurang untuk menghasilkan konfigurasi intern.
Stempel dan cetak timbul
Operasi stempel dilakukan dalam cetakan sedemikian sehingga logam tidak dapat mengalir dalam arah lateral. Diperoleh konfigurasi pada permukaan benda tebuk yang tipis, seperti mata uang. Untuk itu diperlukan mesin pres khusus bertekanan tinggi, dan diterapkan pada logam-logam tertentu yang lunak.
Cetak timbul sesungguhnya merupakan proses penarikan atau perenggangan dan tidak memerlukan tekanan yang tinggi seperti pada proses stempel. Pons yang digunakan mempunyai lekukan sehingga hanya menyentuh sebagian dari bahan tebuk. Cetak timbul diterapkan untuk membuat pelat nama, medali, tanda pengenal dan perhiasan atau kerajinan
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
dari lembaran logam yang tipis. Gambar cetak timbul, muncul dari logam yang digunakan. Pons dan die mengikuti konfigurasi yang sama sehingga logam akan tertekan tanpa terjadi perubahan ketebalan yang berarti. Pada cetak timbul rotary digunakan cetakan berupa silinder untuk lembaran dan foil.. Gambar dibawah memperlihatkan proses stempel dan proses cetak timbul.
Gambar. Proses stempel dan cetak timbul
Keling dan Tagan ( staking )
Keduanya merupakan proses penyatuan dua bagian atau suku cadang seperti terlihat pada gambar. Pada proses keling, bagian yang akan dijadikan satu dibor, kemudian dipasangkan paku keling yang kemudian ditekan dengan pons.
Tagan adalah operasi serupa hanya disini tidak dipergunakan paku keling. Bagian yang satu dengan yang lainnya ditekan sehingga terpasang dengan erat. Pons tagan yang dipergunakan dapat berbentuk tajam seperti pada gambar, atau berbentuk cincin dengan tepi yang tajam. Keduanya hanya memerlukan tekanan yang tidak terlalu besar dan dapat dilakukan dengan mesin pres kecil.
Pembentukan Rol
Mesin pembentukan rol dingin terdiri dari pasangan rol yang secara progresif memberi bentuk pada lembaran logam yang diumpankan secara kontinu dengan kecepatan 18 sampai 90 m/menit. Lihat gambar 12.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Cetak – timbul rotasi
gambar. Keling dan tagan, dua proses yang berbeda
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Pada gambar dibawah tampak berbagai jenis profil logam yang dapat di hasilkan dengan proses pembentukan rol. Pada gambar B tampak tahap pengerolan untuk membentuk rangka tutup jendela. Dan mesin standar, untuk pembentukan baja lunak, umumnya mampu mengerakan lembar setebal 4 mm dengan lebar 400 mm. Untuk lembaran yang lebih tebal dan lebar di gunakan mesin khusus. Proses ini cepat dan mampu mengasilkan produk dengan tebal yang sama.
Pelengkungsan Pelat
Pada gambar tampak mesin pelengkungan pelat untuk memberikan bentuk silindris. Mesin ini terdiri dari tiga rol yang berdiameter sama. Dua buah diantaranya tetap dan yang satu lagi dapat diatur letaknya. Pelat logam masuk diantaranya dan terjadilah pelengkungan. Diameter akhir dapat diatur dengan mengatur letak rol ketiga, makin dekat dengan rol tetap, makin kecil diameter akhir. Alat ini sederhana, dan terdapat dalam berbagai ukuran dari yang tipis sampai yang berukuran 30 mm.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Pelengkungan pelat
PROSES PEMBENTUKAN BERENERGI TINGGI
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Proses pembentukan berenergi tinggi ( high energy rate forming HERF), mencakup beberapa proses berkecepatan tinggi dan bertekanan sangat tinggi. HERF atau pembentukan berkecepatan tinggi meliputi proses pemberian energi dengan kecepatan tinggi pada benda kerja, dengan demikian ukuran peralatan dapat di perkecil.
Tabel 1 kecepatan deformasi untuk berbagai proses.
Proses Kecepatan
m / menit
Pres hidrolik 1.80
Pres rem (brake pres) 1.80
Pres mekanik 1.80-44.0
Palu (jatuh) 14.4-258.0
Ram yang digerakan dengan gas 120-4900
Ledakan 540-13800
Magnetik 1600-13800
Hidroelektro 1600-13800
Pembentukan dengan Ledakan
Berbagai cara penerapan energi dengan kecepatan tinggi telah di kembangkan, seperti pada gambar. Pembentukan ledakan dapat melepaskan energi dengan laju tinggi dan tekanan gas serta laju peledakan dapat diatur dengan cermat. Bahan peledak berkekuatan rendah ataupun tinggi dapat di gunakan dalam berbagai proses. Dengan bahan peledak berkekuatan rendah atau sistem patron, gas yang mengembang terkurung dan dapat mencapai kekuatan 700 Mpa. Sedangkan yang berkekuatan tinggi yang meledak dengan cepat dapat mencapai tekanan 20 kali lebih besar.
Peledakan yang terjadi di udara atau cairan akan menimbulkan gelombang kejut yang merambat dalam media antara bahan peledak dengan benda kerja. Selain dengan peledakan, tekanan gas yang tinggi dapat dihasilkan dengan ekspansi gas cair, eksplosi campuran gas hidrogen – oksigen, letupan muatan dan pelepasan gas bertekanan.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar dibawah C dan D menampilkan metoda pemuaian gas. Pada C gas menekan benda kerja dan memaksanya mengikuti bentuk cetakan. Pada D gas menekan piston yang kemudian menekan karet yang menekan bahan tebuk kecetakan dan proses ini berlangsung sangat cepat.
Pipa berdidinding tipis dapat dibentuk dengan peledakan dengan menggunakan serbuk yang meletup. Gas yang mengembang terperangkap dalam pipa memaksa pipa mengikuti bentuk cetakan. Hal ini dapat dilihat pada gambar dibawah
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar. Pipa yang dibentuk menjadi “bellow” dengan menggunakan peluru kaliber 12.
Pembentukan Elektrohidrolik
Pembentukan elektrohidrolik atau pembentukan dengan busur api lisrik adalah suatu proses dimana energi listrik langsung diubah menjadi kerja. Peralatan untuk pembentukkan proses ini sama dengan gambar 15 A dan B, dengan catatan tekanan berasal dari busur api listrik. Serangkain kondensator mula-mula diberi muatan tegangan tinggi kemudian dicetuskan busur api antara dua elektroda yang berada dalam larutan bukan penghantar. Ini akan menghasilkan gelombang kejutan yang merambat dalam arah radial dari busur api dengan kecepatan tinggi sehingga terjadi gaya yang cukup besar untuk menekan benda kerja. Proses ini aman, dan pelepasan energi dapat dikendalikan dengan cermat.
Pembentukan Magnetik
Pembentukan magnetik merupakan contoh lain dari konversi energi listrik. Mula-mula cara ini diterapkan pada operasi penempaan memasang fiting pada ujung tabung atau terminal
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
pada ujung kabel. Perkembangan terakhir meliputi : embos, pemotongan, pembentukan dan penarikan, semuanya menggunakan sumber energi yang sama dengan kumparan yang berbeda.
Gambar memberikan gambaran mengenai cara kerja pembentukan elektro magnetik. Mula-mula kondensator yang dirangkai secara pararel diberi tegangan E. Setelah saklar tegangan tinggi dipasang, energi yang terhimpun mengalir melalui kumparan, menghasilkan medan magnet yang sangat kuat. Medan ini menimbulkan arus induksi pada benda kerja yang konduktif yang terletak didalam atau dekat dengan kumparan, dan menghasilkan gaya pada benda kerja.
Pada gambar dibawah digambarkan tiga cara kemungkinan perubahan bentuk. Pada A kumparan dipasang disekeliling tabung, gaya yang timbul mendorong bahan menyatu dengan erat di sekeliling tabung. Prinsip yang sama berlaku bila cincin dari bahan pengantar ditempatkan disekitar ujung kawat. Bila kumparan ditempatkan didalam benda kerja seperti di B, gaya yang timbul akan mendesak bahan tabung mengikuti bentuk kelepak (collar). Dengan merubah disain kumparan , lihat C, pelat datar dapat mengalami cetak timbul atau dipotong. Proses ini diterapkan untuk membuat benda-benda halus seperti menekankan skala alumunium pada knop plastik.
Gambar Skema suatu rangkaian elektro magnetik
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Gambar Berbagai cara pembentukan magnetik.
PROSES-PROSES LAIN
Ekstrusi Impak
Salah satu contoh penerapan ekstrusi impak adalah pada pembuatan tube pengemas
tapal gigi dan sejenisnya. Tabung yang sangat tipis ini dihasilkan dengan menekan bahan tebuk
berbentuk tablet, seperti pada gambar. Penekanan dengan sekali jalan mengenai tablet, karena
gaya cukup besar, logam tertekan keatas disekitar penekan.
Diameter luar tabung sama dengan diameter cetakan dan tebalnya sama dengan selisih antara
penekan dan cetakan.
Gambar Ekstrusi impak dingin untuk logam.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Tabung pada gambar diatas mempunyai ujung yang datar, bentuk yang dapat dibuat tergantung pada rongga cetakan dan ujung penekan. Bahan tebuk untuik kemasan tapal gigi mempunyai lubang yang kecil ditengah dengan rongga cetakan dibentuk sedemikian sehingga membentuk leher tabung. Sewaktu penekan ditarik keatas tabung dilepaskan dengan udara tekan. Operasi keseluruhannya berjalan otomatis, dalam waktu satu menit dapat dihasilkan 35 sampai 40 tabung. Kemudian tabung diberi ulir, diperiksa, dipotong, diberi cat dan diberi tulisan-tulisan. Biasanya digunakan seng, timah hitam, timah dan paduan alumunium. Dapat juga dilapisi bahan tertentu, untuk memungkinkan hal tersebut, bahan pelapis dijadikan satu dengan bahan tebuk.
Pada bagian bawah gambar diatas digambarkan proses Hooker untuk membuat tabung kecil dan selongsong peluru. Bahan tebuk terdiri dari silinder kecil, sama dengan proses ekstrusi impak, akan tetapi disini logam didorong kedepan melalui lubang cetakan. Ukuran dan bentuk tabung ditentukan oleh ruang antara penekan dan rongga cetakan. Tabung tembaga dengan ketebalan 0,10 sampai 0,25 mm dengan panjang 300 mm dapat dibuat dengan cara ini.
Penumbukan Peluru (shot peening)
Metoda pengerjaan ini dikembangkan untuk meningkatkan daya tahan fatik logam, dengan memberikan tegangan tekan pada permukaan logam. Peluru halus, disemburkan dengan kecepatan tinggi mengenai permukaan. Lalu meninggalkan jejak halus yang mengakibatkan terjadinya aliran plastik pada permukaan logam sedalam seperatusan mm. Regangan plastik ini dihalangi lapisan dibawahnya yang cenderung kembali ke keadaan semula dengan demikian dihasilkan lapisan luar dengan tekanan dan dibawahnya lapisan dengan tegangan. Selain itu akibat adanya pengerjaan dingin, permukaan lebih keras dan lebih kuat. Pengaruh adanya tekanan pada lapisan luar membawa pengaruh positif terhadap daya tahan fatig.
Penumbukan peluru dilakukan dengan hembusan udara atau secara mekanik. Pada unit mekanik, peluru kecil dilontarkan oleh gaya sentrifugal ke benda kerja dengan kecepatan yang tinggi. Permukaan hasil penumbukan peluru, dapat dilihat pada gambar. Kehalusan permukaan dapat diatur dengan mempergunakan ukuran peluru yang berbeda-beda. Penumbukan peluru yang berlebihan hendaknya dihindarkan oleh karena hal ini justru akan menurunkan kekuatan baja.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
BAB V
PERLAKUAN PANAS
Perlakuan panas adalah proses pemanasan dan pendinginan material yang
terkontrol dengan maksud merubah sifat fisik untuk tujuan tertentu. Secara umum
proses perlakuan panas adalah sebagai berikut:
a. Pemanasan material sampai suhu tertentu dengan kecepatan tertentu pula.
b. Mempertahankan suhu untuk waktu tertentu sehingga temperaturnya
merata
c. Pendinginan dengan media pendingin (air, oli atau udara)
Ketiga hal diatas tergantung dari material yang akan di heat treatment dan sifatsifat
akhir yang diinginkan. Melalui perlakuan panas yang tepat tegangan dalam
dapat dihilangkan, besar butir diperbesar atau diperkecil, ketangguhan ditingkatkan
atau dapat dihasilkan suatu permukaan yang keras di sekeliling inti yang ulet.
Untuk memungkinkan perlakuan panas yang tepat, susunan kimia logam harus
diketahui karena perubahan komposisi kimia, khususnya karbon(C) dapat
mengakibatkan perubahan sifat fisis.
A. Annealing
Proses annealing yaitu proses pemanasan material sampai temperatur
austenit lalu ditahan beberapa waktu kemudian pendinginannya dilakukan
perlahan-lahan di dalam tungku. Keuntungan yang didapat dari proses ini
adalah sebagai berikut :
1. Menurunkan kekerasan
2. Menghilangkan tegangan sisa
3. Memperbaiki sifat mekanik
4. Memperbaiki mampu mesin dan mampu bentuk
5. Menghilangkan terjadinya retak panas
6. Menurunkan atau menghilangkan ketidak homogenan struktur
7. Memperhalus ukuran butir
8. Menghilangkan tegangan dalam dan menyiapkan struktur baja untuk
proses perlakuan panas.
Proses Anil tidak dimaksudkan untuk memperbaiki sifat mekanik baja
perlitik dan baja perkakas. Sifat mekanik baja struktural diperbaiki dengan
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
cara dikeraskan dan kemudian diikuti dengan tempering. Proses Anil terdiri
dari beberapa tipe yang diterapkan untuk mencapai sifat-sifat tertentu
sebagai berikut :
1. Full Annealing
Full annealing terdiri dari austenisasi dari baja yang bersangkutan diikuti
dengan pendinginan yang lambat di dalam dapur. Temperatur yang dipilih
untuk austenisasi tergantung pada karbon dari baja yang bersangkutan. Full
annealing untuk baja hipoeutektoid dilakukan pada temperatur austenisasi
sekitar 50oC diatas garis A3 dan untuk baja hipereutektoid dilaksanakan
dengan cara memanaskan baja tersebut diatas A1. Full Annealing akan
memperbaiki mampu mesin dan juga menaikkan kekuatan akibat butirbutirnya
menjadi halus.
2. Spheroidized Annealing
Spheroidized annealing dilakukan dengan memanaskan baja sedikit diatas
atau dibawah temperatur kritik A1 (lihat Gambar) kemudian
didiamkan pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu kemudian
diikuti dengan pendinginan yang lambat. Tujuan dari Spheroidized
annealing adalah untuk memperbaiki mampu mesin dan memperbaiki
mampu bentuk.
Diagram untuk temperatur Spheroidized annealing
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
3. Isothermal Annealing
Isothermal annealing dikembangkan dari diagram TTT. Jenis proses ini
dimanfaatkan untuk melunakkan baja-baja sebelum dilakukan proses permesinan. Proses ini terdiri dari austenisasi pada temperatur annealing (Full annealing) kemudian diikuti dengan pendinginan yang relatif cepat sampai ke temperatur 50 - 60oC dibawah garis A1 (menahan secara isothermal pada daerah perlit) .
4. Proses Homogenisasi
Proses ini dilakukan pada rentang temperatur 1100 - 1200oC. Proses difusi
yang terjadi pada temperatur ini akan menyeragamkan komposisi baja.
Proses ini diterapkan pada ingot baja-baja paduan dimana pada saat membeku sesaat setelah proses penuangan, memiliki struktur yang tidak homogen. Seandainya ketidakhomogenan tidak dapat dihilangkan sepenuhnya, maka perlu diterapkan proses homogenisasi atau "diffusional annealing". Proses homogenisasi dilakukan selama beberapa jam pada
temperatur sekitar 1150 - 1200oC. Setelah itu, benda kerja didinginkan ke 800 - 850oC, dan selanjutnya didinginkan diudara. Setelah proses ini, dapat juga dilakukan proses normal atau anil untuk memperhalus struktur overheat. Perlakuan seperti ini hanya dilakukan untuk kasus-kasus yang khusus karena biaya prosesnya sangat tinggi.
5. Stress Relieving
Stress relieving adalah salah satu proses perlakuan panas yang ditujukan
untuk menghilangkan tegangan-tegangan yang ada di dalam benda kerja, memperkecil distorsi yang terjadi selama proses perlakuan panas dan, pada kasus-kasus tertentu, mencegah timbulnya retak. Proses ini terdiri dari memanaskan benda kerja sampai ke temperatur sedikit dibawah garis A1dan menahannya untuk jangka waktu tertentu dan kemudian di dinginkan di
dalam tungku sampai temperatur kamar. Proses ini tidak menimbulkan perubahan fasa kecuali rekristalisasi. Banyak faktor yang dapat menimbulkan timbulnya tegangan di dalam logam sebagai akibat dari proses pembuatan logam yang bersangkutan menjadi sebuah komponen. Beberapa dari faktor-faktor tersebut antara lain adalah : Pemesinan,
Pembentukan, Perlakuan panas, Pengecoran, Pengelasan, dan lain-lain.
Penghilangan tegangan sisa dari baja dilakukan dengan memanaskan baja tersebut pada temperatur sekitar 500 - 700oC, tergantung pada jenis baja yang diproses. Pada temperatur diatas 500 - 600oC, baja hampir sepenuhnya elastik dan menjadi ulet. Berdasarkan hal ini, tegangan sisa yang terjadi di dalam baja pada temperatur seperti itu akan sedikit demi
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
sedikit dihilangkan melalui deformasi plastik setempat akibat adanya tegangan sisa tersebut.
a Timbulnya Tegangan di dalam Benda Kerja
Beberapa faktor penyebab timbulnya tegangan di dalam logam sebagai akibat dari proses pembuatan logam tersebut menjadi sebuah komponen adalah :
1. Pemesinan
Jika suatu komponen mengalami proses pemesinan yang berat,
maka akan timbul tegangan di dalam komponen tersebut. Tegangan yang berkembang di dalam benda kerja dapat menimbulkan retak pada saat dilaku panas atau mengalami distorsi. Hal ini disebabkan karena adanya perubahan pada pola kesetimbangan tegangan akibat penerapan proses pemesinan yang berat.
2. Pembentukan
Proses metal forming juga akan mengakibatkan tegangan dalam akan berkembang, seperti pada proses coining, bending, drawing, dan sebagainya.
3. Perlakuan Panas
Perlakuan panas juga merupakan salah satu penyebab timbulnya tegangan dalam komponen. Hal ini terjadi sebagai akibat tidak homogennya pemanasan dan pendinginan atau sebagai akibat terlalu cepatnya laju pemanasan ke temperatur austenitisasi. Pada beberapa kasus, tegangan dalam terjadi akibat adanya transformasi fasa selama proses pendinginan berlangsung. Transformasi fasa senantiasa diiringi dengan perubahan volume spesifik.
4. Pengecoran
Tegangan dalam selalu ada pada produk-produk cor sebagai akibat dari tidak meratanya pendinginan dari permukaan ke bagian dalam benda kerja dan juga akibat adanya perbedaan laju pendinginan pada berbagai bagian produk cor yang sama.
5. Pengelasan
Tegangan dalam juga terjadi pada suatu komponen yang mengalami pengelasan, soldering, dan brazing. Tegangan tersebut terjadi karena adanya pemuaian dan pengkerutan di daerah yang dipengaruhi panas (HAZ) dan juga di daerah logam las.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
b Temperatur Stress Relieving
Tegangan sisa yang terjadi di dalam logam sebagai akibat dari faktor-faktor
di atas harus dapat dihilangkan, agar sifat yang diinginkan dari komponen tersebut dapat diperoleh. Proses penghilangan tegangan sisa biasanya dilakukan dengan cara memanaskan benda kerja di bawah temperatur A1. Pemanasan menyebabkan turunnya kekuatan mulur logam. Penghilangan tegangan sisa pada baja dilakukan dengan memanaskan baja
tersebut ada temperatur sekitar 550 - 7000C, tergantung pada jenis baja yang diproses. Pada tempertur di atas 500 - 6000C, baja hampir sepenuhnya elastik dan menjadi ulet. Berdasarkan hal tersebut, tegangan sisa yang terjadi di dalam baja pada temperatur itu akan sedikit demi sedikit dihilangkan melalui deformasi plastik setempat akibat adanya tegangan sisa
tersebut. Setelah dipanaskan sampai temperatur stress relieving, benda kerja ditahan
pada temperatur itu untuk jangka waktu tertentu agar diperoleh distribusi temperatur yang merata di seluruh benda kerja. Kemudian didinginkan dalam tungku sampai temperatur 3000C dan selanjutnya didinginkan di udara sampai ke temperatur kamar. Perlu diperhatikan bahwa selama pendinginan, laju pendinginan harus rendah dan homogen agar dapat
dicegah timbulnya tegangan sisa yang baru.
Temperatur stress relieving yang spesifik dan lazim diterapkan pada beberapa jenis baja adalah :
Untuk menghilangkan semua tegangan sisa yang ada, proses stress relieving harus dilakukan pada temperatur mendekati temperatur yang tertinggi pada rentang temperatur yang diijinkan, tetapi hal ini akan menimbulkan oksidasi dipermukaan benda kerja dan timbulnya pelunakan
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
pada baja-baja hasil proses pengerasan atau temper. Oleh sebab itu disarankan agar melakukan stress relieving pada temperatur yang relatif lebih rendah dari rentang temperatur yang diijinkan. Semakin tinggi temperatur stress relieving akan menyebabkan makin rendah tegangan sisa yang ada pada benda kerja. Benda kerja yang dikeraskan dan ditemper harus di stress relieving pada temperatur sekitar 25o dibawah temperatur tempernya.
Tegangan sisa yang terjadi akibat proses pengelasan dapat dihilangkan dengan memanaskan benda kerja sekitar 600 – 650oC dan ditahan pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu. Biasanya, waktu penahanan yang diperlukan sekitar 3 – 4 menit untuk setiap mm tebal benda kerja, kemudian didinginkan dengan laju pendinginan sekitar 50 - 100o C per jam sampai ke temperatur 300oC. Pendinginan yang rendah dan homogen diperlukan untuk mencegah timbulnya tegangan sisa baru pada saat pendinginan dan untuk mencegah timbulnya retak. Tegangan sisa bisa juga terjadi pada benda kerja yang dikeraskan akibat
kesalahan penggerindaan. Tegangan tersebut bahkan dapat menimbulkan retak pada saat atau sesudah penggerindaan. Benda kerja tersebut biasanya diselamatkan dengan cara memberikan stress relieving antara 150 - 400o C pada atau dibawah temperatur tempernya sesaat setelah dilakukan proses penggerindaan. Pahat-pahat juga akan memiliki tegangan sisa yang sangat
tinggi pada saat digunakan. Dengan demikian, sangatlah bermanfaat untuk menerapkan stress relieving pada pahat-pahat tersebut dengan cara memanaskan pahat tersebut dibawah temperatur tempernya.
c. Tungku Pemanas untuk Stress Relieving
Siklus stress relieving sangat tergantung pada temperatur, oleh karena itu disarankan untuk menggunakan tungku yang baik, disarankan untuk menggunakan dapur listrik, dan pendinginan dalam dapur bertujuan untuk menghindari timbulnya tegangan sisa baru.
B. Normalizing
Proses normalizing atau menormalkan adalah jenis perlakuan panas yang umum diterapkan pada hampir semua produk cor, over-heated forgings dan produk-produk tempa yang besar. Normalizing ditujukan untuk memperhalus butir, memperbaiki mampu mesin,menghilangkan tegangan sisa dan juga memperbaiki sifat mekanik baja karbon struktural dan bajabaja paduan rendah. Normalizing terdiri dari proses pemanasan baja diatas temperatur kritik A3 atau Acm dan ditahan pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu tergantung pada
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
jenis dan ukuran baja (lihat Gambar dibawah). Agar diperoleh austenit yang homogen, baja-baja hypoeutektoid dipanaskan 30 - 40oC diatas garis A3 dan untuk baja hypereutektoid
dilakukan dengan memanaskan 30 - 40oC diatas temperatur Acm . Kemudian menahannya pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu sehingga transformasi fasa dapat berlangsung diseluruh bagian benda kerja, dan selanjutnya didinginkan di udara.
Diagram untuk temperatur Normalizing
Normalizing dilakukan karena tidak diketahui bagaimana proses dari pembuatan benda kerja ini apakah dikerjakan dingin (cold Working) atau pengerjaan Panas (Hot Working). Dimana normalizing ini bertujuan untuk mengembalikan atau memperhalus struktur butir dari benda kerja. Normalizing terdiri dari proses pemanasan baja di atas temperatur kritis A3 atau Acm dan ditahan pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu tergantung pada jenis dan ukuran baja. Agar diperoleh austenit ynag homogen, baja – baja hypoeutektoid dipanaskan pada temperatur 30 – 400C di atas garis A3. Pemanasan pada temperatur austenit yang terlalu
tinggi akan menyebabkan tumbuhnya butir – butir austenit. Demikian juga untuk waktu penahan pada temperatur austenit yang terlalu lama akan mengakibatkan tumbuhnya butir – butir austenit. Setelah waktu penahan selesai, benda kerja kemudian didinginkan di udara.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Struktur baja hypoeutektoid yang akan dihasilkan terdiri dari ferit dan perlit. Perlu diketahui bahwa batas – batas butir yang baru tidak ada hubungannya dengan batas – batas butir sebelum baja dinormalkan. Setelah penormalan akan terjadi perbaikan terhadap strukturnya diiringi dengan timbulnya perbaikan sifat mekaniknya. Sifat mekanik yang akan diperoleh setelah proses penormalan tergantung pada laju pendinginan di udara. Laju pendinginan yang agak cepat akan menghasilkan kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi.
Manfaat proses Normalizing adalah sebagai berikut:
1. Normalizing biasa digunakan untuk menghilangkan struktur butir yang kasar yang diperoleh dari proses pengerjaan sebelumnya yang dialami oleh baja.
2. Normalizing berguna untuk mengeliminasi struktur kasar yang diperoleh akibat pendinginan yang lambat pada prses anil.
3. Berguna untuk menghilangkan jaringan sementit yang kontinyu yang mengelilingi perlit pada baja perkakas.
4. Menghaluskan ukuran perlit dan ferit.
5. Memodifikasi dan menghaluskan struktur cor dendritik.
6. Mencegah distorsi dan memperbaiki mampu karburasi pada baja – baja paduan karena temperatur normalizing lebih tinggi dari temperatur karbonisasi.
C. Hardening
Hardening adalah proses perlakuan panas yang diterapkan untuk menghasilkan benda kerja yang keras. Perlakuan ini terdiri dari memanaskan baja sampai temperatur pengerasannya (Temperatur austenisasi) dan menahannya pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu dan kemudian didinginkan dengan laju pendinginan yang sangat
tinggi atau di quench agar diperoleh kekerasan yang diinginkan. Alasan memanaskan dan menahannya pada temperatur austenisasi adalah untuk melarutkan sementit dalam austenit kemudian dilanjutkan dengan proses quench. Quenching merupakan proses pencelupan baja yang telah berada pada temperatur pengerasannya (temperatur austenisasi), dengan laju
pendinginan yang sangat tinggi (diquench), agar diperoleh kekerasan yang diinginkan (lihat Gambar dibawah).
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Grafik pemanasan, quenching dan tempering
(Suratman,1994)
Pada tahap ini, karbon yang terperangkap akan menyebabkan tergesernya atom-atom sehingga terbentuk struktur body center tetragonal. Atom-atom yang tergeser dan karbon yang terperangkap akan menimbulkan struktur sel satuan yang tidak setimbang (memiliki tegangan tertentu). Struktur yang bertegangan ini disebut martensit dan bersifat sangat keras dan getas. Biasanya baja yang dikeraskan diikuti dengan proses penemperan untuk menurunkan tegangan yang ditimbulkan akibat quenching karena adanya pembentukan martensit (Suratman,1994).
Tujuan utama proses pengerasan adalah untuk meningkatkan kekerasan benda kerja dan meningkatkan ketahanan aus. Makin tinggi kekerasan akan semakin tinggi pula ketahanan ausnya.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
1. Temperatur Pemanasan
Temperatur pengerasan yang digunakan tergantung pada komposisi kimia (kadar karbon). Temperatur pengerasan untuk baja karbon hipoeutektoid adalah sekitar 20 – 500C di atas garis A3, dan untuk baja karbon hipereutektoid adalah sekitar 30 – 500 C diatas garis A13 (lihat Gambar dibawah) Jika suatu baja misalnya mengandung misalnya 0.5 % karbon (berstruktur
ferit dan perlit) dipanaskan sampai temperatur di bawah A1, makapemanasan tersebut tidak akan mengubah struktur awal dari baja tersebut.Pemanasan sampai temperatur diatas A1 tetapi masih dibawah temperatur A3 akan mengubah perlit menjadi austenit tanpa terjadi perubahan apa-apa terhadap feritnya.
Temperatur pemanasan sebelum Quenching
(Suratman,1994)
Quenching dari temperatur ini akan menghasilkan baja yang semi keras karena austenitnya bertransformasi ke martensit sedangkan feritnya tidak berubah. Keberadaan ferit dilingkungan martensit yang getas tidak berpengaruh pada kenaikan ketangguhan. Jika suatu baja dipanaskan sediki diatas A3 dan ditahan pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu agar dijamin proses difusi yang homogen, maka struktur baja akan bertransformasi menjadi austenit dengan ukuran butir yang relatif kecil. Quenching dari temperatur austenisasi akan menghasilkan martensit dengan harga kekerasan yang maksimum.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Memanaskan sampai ke temperatur E (relatif lebih tinggi diatas A3 ) cenderung meningkatkan ukuran butir austenit. Quenching dari temperatur seperti itu akan menghasilkan struktur martensit, tetapi sifatnya, bahkan setelah ditemper sekalipun, akan memiliki harga impak yang rendah. Disamping itu mungkin juga timbul retak pada
saat diquench. Pada baja hipereutektoid dipanaskan pada daerah austenit dan sementit,
kemudian didinginkan dengan cepat agar diperoleh martensit yang halus dan karbida-karbida yang tidak larut. Struktur hasil quench memiliki kekerasan yang sangat tinggi dibandingkan dengan martensit. Jika karbida yang larut dalam austenit terlalu sedikit, kekerasan hasil quench akan tinggi. Jumlah karbida yang dapat larut dalam austenit sebanding dengan
temperatur austenisasinya. Jumlah karbida yang larut akan meningkat jika temperatur austenisasinya dinaikkan. Jika karbida yang terlarut terlalu besar, akan terjadi peningkatan ukuran butir disertai dengan turunnya kekerasan dan ketangguhan (lihat Gambar dibawah).
Grafik hubungan antara Temperatur, kekerasan dan
kandungan austenit (Suratman,1994)
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
2. Tahapan Pekerjaan Sebelum Proses Quenching
Benda kerja yang akan dikeraskan terlebih dahulu dibersihkan dari terak, oli
dan sebagainya, hal ini dilakukan agar kekerasan yang diinginkan dapat dicapai. Benda kerja yang memiliki lubang, jika perlu, terutama baja-baja perkakas, harus ditutup dengan tanah liat, asbes atau baja insert sehingga tidak terjadi pengerasan pada lubang tersebut. Hal ini tidak perlu seandainya ukuran lubang cukup besar serta cara quench yang tertentu sehingga permukaan di dalam lubang dapat dikeraskan dengan baik. Baja karbon dan baja paduan rendah dapat dipanaskan langsung sampai ke temperatur pemanasannya tanpa memerlukan adanya pemanasan awal (preheat). sedangkan benda kerja yang besar dan bentuknya rumit dapat dilakukan pemanasan awal untuk mencegah distorsi dan retak akibat tidak homogennya temperatur di bagian tengah dengan dibagian permukaan.
Pemanasan awal biasanya dilakukan terhadap baja-baja perkakas karena konduktifitas panas baja tersebut sangat rendah. Pemanasan awal biasanya 500 - 6000C, pada temperatur ini tegangan dalam yang berkembang akibat tidak homogennya pemanasan dipermukaan dan di
bagian tengah sedikit-demi sedikit dapat dihilangkan. Setelah itu, pemanasan diatas temperatur tersebut dapat dilakukan dengan laju pemanasan yang relatif cepat. Pemanasan awal juga diperlukan jika temperatur pengerasannya tinggi, karena manahan benda kerja pada
temperatur tinggi dalam waktu singkat dapat memperkecil terbentuknya terak dan dekarburasi. Benda kerja yang rumit bentuknya atau baja-baja paduan tinggi harus diberi pemanasan awal dua kali sebelum mencapai temperatur austenisasinya. Penting untuk diketahui bahwa benda kerja yang akan dikeraskan harus memiliki struktur yang homogen dan halus. Jika benda kerja yang akan dikeraskan memiliki struktur yang kasar setelah dikeraskan akan diperoleh kekerasan yang tidak homogen, distorsi dan retak pada saat dipanaskan maupun pada saat diquench. Agar dijamin hasil dengan kekerasan yang
tinggi dan seragam dari baja-baja perkakas setelah pengerasan, maka bajabaja sebelum dikeraskan harus memiliki struktur yang lamelar dan bukan globular. Hal ini dikarenakan proses transformasi dari suatu struktur yang globular ke austenit relatif lebih lambat dibanding dari perlit ke austenit. Dengan demikian baja dengan struktur globular juga tidak akan memiliki kedalaman pengerasan yang tinggi.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
3. Lama Pemanasan
Waktu yang diperlukan untuk mencapai temperatur pengerasan tergantungpada beberapa faktor seperti jenis tungku dan jenis elemen pemanasnya. Lama pemanasan pada temperatur pengerasannya tergantung jenis baja dan temperatur pemanasan yang dipilih dari rentang temperatur yang telah ditentukan untuk jenis baja yang bersangkutan. Dalam banyak hal,
umumnya dipilih temperatur pengerasan yang tertinggi dari rentang temperatur pengerasan yang sudah ditentukan. Tetapi jika penampangpenampang dari benda kerja yang diproses menunjukkan adanya perbedaan yang besar, umumnya dipilih temperatur pengerasan yang rendah. Pada kasus yang pertama, lama pemanasannya lebih lama dibandingkan dengan lama pemanasan pada kasus kedua. Untuk mencegah timbulnya pertumbuhan butir, baja-baja yang tidak dipadu dan baja paduan rendah, lama pemanasannya harus diupayakan lebih singkat dibanding baja-baja paduan tinggi seperti baja hot worked yang memerlukan waktu yang cukup untuk melarutkan karbida-karbida yang merupakan faktor yang penting dalam mencapai kekerasan yang diinginkan. Diagram yang tampak pada Gambar dibawah, dapat dijadikan pegangan untuk menentukan lama pemanasan untuk baja-baja konstruksi dan perkakas setelah temperatur pengerasannya dicapai.
Grafik lama pemanasan dengan tebal dinding dari benda
kerja yang dihardening (Suratman,1994).
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
4. Media Quenching
Tujuan utama dari proses pengerasan adalah agar diperoleh struktur martensit yang keras, sekurang-kurangnya di permukaan baja. Hal ini hanya dapat dicapai jika menggunakan medium quenching yang efektif sehingga baja didinginkan pada suatu laju yang dapat mencegah terbentuknya struktur yang lebih lunak seperti perlit atau bainit. Tetapi berhubung
sebagian besar benda kerja sudah berada dalam tahap akhir dari proses , maka kualitas medium quenching yang digunakan harus dapat menjamin agar tidak timbul distorsi pada benda kerja setelah proses quench selesai dilaksanakan. Hal tersebut dapat dicapai dengan cara menggunakan media quenching yang sesuai tergantung pada jenis baja yang diproses, tebal penampang dan besarnya distorsi yang diijinkan. Untuk baja karbon, medium quenching yang digunakan adalah air, sedangkan untuk baja paduan medium yang disarankan adalah oli.
Quench ke dalam oli saat ini paling banyak digunakan, manfaat dari pendinginannya oli adalah bahwa laju pendinginannya pada tahap pembentukan lapisan uap dapat dikontrol sehingga dihasilkan karakteristikm quenching yang homogen. Laju pendinginan untuk baja yang diquench di oli relatif rendah karena tingginya titik didih dari oli. Memanaskan oli
sampai sekitar 40 - 1000C sebelum proses quenching akan meningkatkan laju pendinginan (lihat Gambar dibawah).
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Pengaruh suhu oli pada kecepatan quenching
(Thelning,1984).
Dengan ditingkatkannya temperatur oli akan menjadikan oli lebih encer sehingga meningkatkan kapasitas pendinginannya. Faktor-faktor yang mengatur penyerapan panas dari benda kerja adalah panas spesifik, konduktivitas termal, panas laten penguapan dan viskositas oli yang digunakan. Umumnya makin rendah viskositas makin cepat laju pendinginannya. Temperatur maksimum dari oli yang digunakan harus 25 0 C dibawah titik didih oli yang bersangkutan (Suratman,1994).
5. Pengaruh Unsur Paduan Pada Pengerasan
Sifat mekanik yang diperoleh dari proses perlakuan panas terutama tergantung pada komposisi kimia. Baja merupakan kombinasi Fe dan C. Disamping itu, terdapat juga beberapa unsur yang lain seperti Mn, P, S dan Si yang senantiasa ada meskipun sedikit, unsur-unsur ini bukan unsur pembentuk karbida . Penambahan unsur-unsur paduan seperti Cr, Mo, V, W, T dapat menolong untuk mencapai sifat-sifat yang diinginkan, unsurunsur
ini merupakan unsur pembentuk karbida yang kuat.
6. Pembentukan Austenit Sisa
Austenit akan bertransformasi menjadi martensit jika didinginkan ke temperatur kamar dengan laju pendinginan yang tinggi, sementara itu masih ada sebagian yang tidak turut bertransformasi yang disebut sebagai austenit sisa. Dimana sejumlah austenit sisa yang terbentuk akan semakin meningkat dengan meningkatnya kadar karbon (lihat Gambar dibawah).
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Hubungan antara kadar karbon dengan austenit sisa
(Suratman,1994).
Kadar karbon yang tinggi akan menurunkan garis Ms, sehingga jumlah
austenit sisanya akan semakin banyak. Selain itu juga pengaruh temperatur
pengerasan juga akan menurunkan temperatur Ms (martensit start),
sehingga jumlah austenit sisa akan semakin banyak dengan naiknya suhu
austenisasi (lihat Gambar dibawah).
Hubungan antara temperatur pengerasan dengan jumlah
austenit sisa yang terbentuk (Purwanto,1995)
D. Tempering
Proses memanaskan kembali baja yang telah dikeraskan disebut proses temper. Dengan proses ini, duktilitas dapat ditingkatkan namun kekerasan dan kekuatannya akan menurun. Pada sebagian besar baja struktur, proses temper dimaksudkan untuk memperoleh kombinasi antara kekuatan, duktilitas dan ketangguhan yang tinggi. Dengan demikian, proses temper setelah proses pengerasan akan menjadikan baja lebih bermanfaat karena adanya struktur yang lebih stabil.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
1. Perubahan Struktur Selama Proses Temper
Proses temper terdiri dari memanaskan baja sampai dengan temperatur di bawah A1 , dan menahannya pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu dan kemudian didinginkan di udara. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada saat temperatur dinaikkan, baja yang dikeraskan akan mengalami 4 tahapan yaitu (lihat Gambar dibawah):
Perubahan kekerasan dan struktur selama tempering
(Suratman,1994)
a. Pada temperatur 80 dan 2000C, suatu produk transisi yang kaya akan karbon yang dikenal sebagai karbida, berpresipitasi dari martensit tetragonal sehingga menurunkan tetragonalitas martensit atau bahkan mengubah martensit tetragonal menjadi ferit kubik. Perioda ini disebut
sebagai proses temper tahap pertama. Pada saat ini, akibat keluarnya karbon, volume martensit berkonstraksi. Karbida yang terbentuk pada periode ini disebut sebagai karbida epsilon.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
b. Pada temperatur antara 200 dan 3000C, austenit sisa mengurai menjadi suatu produk seperti bainit. Penampilannya mirip martensit temper. Perioda ini disebut sebagai proses temper tahap kedua. Pada tahap inivolume baja meningkat
c. Pada temperatur antara 300 dan 4000C terjadi pembentukan danpertumbuhan sementit dari karbida yang berpresipitasi pada tahap pertama dan kedua. Perioda ini disebut sebagai proses temper tahap ketiga. Perioda ini ditandai dengan adanya penurunan volume dan melampaui efek yang ditimbulkan dari penguraian austenit pada tahap kedua.
d. Pada temperatur antara 400 dan 7000C pertumbuhan terus berlangsung,dan disertai dengan proses sperodisasi dari sementit. Pada temperaturmyang lebih tinggi lagi, terjadi pembentukan karbida kompleks pada bajabaja,yang mengandung unsur-unsur pembentuk karbida yang kuat.,Perioda ini disebut sebagai proses temper tahap keempat.,Perlu diketahui bahwa rentang temperatur yang tertera pada setiap tahap proses temper, adalah spesifik. Dalam praktek, rentang temperatur tersebut bervariasi tergantung pada laju pemanasan, lama penemperan, jenis dan sensitivitas pengukuran yang digunakan. Disamping itu juga tergantungpada komposisi kimia baja yang diproses.
2. Pengaruh Unsur Paduan Pada Proses Temper
Jika baja dipadu, interval diantara tahapan proses temper akan bergeser kearah temperatur yang lebih tinggi, dan itu berarti martensit menjadi lebih tahan terhadap proses penemperan. Unsur-unsur pembentuk karbida, khususnya : Cr, Mo, W, Ti dan V dapat menunda penurunan kekerasan dan kekuatan baja meskipun temperatur tempernya dinaikkan. Dengan jenis dan jumlah yang tertentu dari unsur-unsur tersebut diatas, dimungkinkan bahwa penurunan kekerasan dapat terjadi pada temperatur antara 400 dan 6000C, dan dalam beberapa hal, dapat juga terjadi peningkatan kekerasan. Gambar dibawah menggambarkan fenomena di atas.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Pengaruh tempering pada baja paduan
(Suratman,1994).
Pengaruh unsur paduan terhadap penurunan kekerasan diterangkan dengan presipitasi karbon dari martensit pada temperatur temper yang lebih tinggi. Dilain pihak, peningkatan kekerasan pada temperatur temper yang lebih tinggi (secondary hardening) pada baja-baja yang mengandung W, Mo dan V disebabkan oleh adanya transformasi austenit sisa menjadi martensit. Pada baja yang mengandung Cr yang tinggi, austenit sisa bertransformasi
menjadi martensit pada saat didinginkan dari temperatur temper sekitar5000 C. Peningkatan kekerasan sebagai akibat dari adanya transformasi austenit sisa menjadi martensit merupakan hal yang umum terjadi pada bajabaja paduan tinggi, namun sangat jarang terjadi pada baja-baja karbon dan baja paduan rendah karena jumlah austenit sisanya relatif sedikit. Sedangkan pada baja paduan tinggi jumlah austenit sisanya mencapai lebihdari 5 - 30%(Suratman,1994).
.3. Perubahan Sifat Mekanik
Tempering dilaksanakan dengan cara mengkombinasikan waktu dan temperatur. Proses temper tidak cukup hanya dengan memanaskan baja yang dikeraskan sampai pada temperatur tertentu saja. Benda kerja harus ditahan pada temperatur temper untuk jangka waktu tertentu. Proses temper dikaitkan dengan proses difusi, karena itu siklus penemperan terdiri dari memanaskan benda kerja sampai dengan temperatur dibawah A1 dan menahannya pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu sehingga perubahan sifat yang diinginkan dapat dicapai. Jika temperatur temper yang digunakan relatif rendah maka proses difusinya akan berlangsung lambat. Baja karbon, baja paduan medium dan baja karbon tinggi, pada saat dipanaskan sekitar 2000C kekerasannya akan menurun 1- 3 HRC akibat
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
adanya penguraian martensit tetragonal menjadi martensit lain (martensit temper) dan karbida epsilon. Peningkatan lebih lanjut temperatur tempering akan menurunkan kekerasan, kekuatan tarik dan batas luluhnya sedangkan elongasi dan pengecilan penampangnya meningkat. Gambar 11-12 menggambarkan perubahan sifat mekanik baja yang dikeraskan dikaitkan dengan proses penemperan. Umumnya makin tinggi temperatur temper, makin besar penurunan kekerasan dan kekuatannya dan makin besar pula peningkatan keuletan dan ketangguhannya. Tempering pada temperatur rendah 150-2300 C (Amstead B.H.) bertujuan meningkatkan kekenyalan / keuletan tanpa mengurangi kekerasan. Tempering pada temperatur tinggi 300-6750C meningkatkan kekenyalan / keuletan dan menurunkan kekerasan.
Pengaruh temperatur tempering terhadap sifat mekanis
E. Austempering
Austempering dapat diterapkan untuk beberapa kelas baja kekuatan tinggi yang harus memiliki ketangguhan dan keuletan tertentu. Komponen yang mengalami proses ini akan memiliki ketangguhan yang lebih tinggi, kekuatan impaknya menjadi lebih baik, batas lelahnya dan keuletannya meningkat dibanding dengan kekerasan yang sama hasil dari proses quench konvensional. Austempering dilakukan dengan cara mengquench baja dari temperatur
austenisasinya ke dalam garam cair yang temperaturnya sedikit di atas temperatur Ms nya. Lama penahan di dalam cairan garam adalah sehingga seluruh austenit bertransformasi menjadi bainit. Setelah itu baja didinginkan di udara sampai ke temperatur kamar seperti
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
terlihat pada gambar 11.13 dengan waktu penahan bervariasi 5 sampai dengan 30 menit atau 1 jam pada temperatur austempering 250 – 270 oC. tetapi temperatur perlakuan dan lama penahan yang tepat harus ditentukan dari diagram transformasi yang sesuai dengan baja yang akan di austempering.
Diagram temperatur austempering terhadap
waktu.
Kekerasan bainit yang diperoleh dari transformasi pada suatu kondisi tertentu secara kasar identik dengan kekerasan martensit yang ditemper pada temperatur yang sama. Kekerasan bainit dipengaruhi oleh komposisi kimia baja dan oleh temperatur cairan garam dengan demikian proses austemper dapat di atur dengan cara mengatur temperatur austemper.
Austempering dilaksanakan dalam tungku garam agar pengontrolan temperaturnya dapat dilakukan dengan cermat sehingga kekerasan yang akan dihasilkannya memiliki tingkat kehomogenan yang tinggi. Jika temperatur tungku garam makin rendah, kapasitas pendinginannya akan semakin tinggi. Penambahan 1- 2% air dapat meningkatkan kapasitas
pendinginan dari cairan garam pada temperatur 4000C dan kira – kira 4 kali lebih besar dari pada air garam yang digunakan 45 – 55% Natrium Nitrat dan 45 – 55 % Kalium Nitrat. Garam – garam ini mudah larut dalam air sehingga mudah sekali untuk membersihkan benda kerja. Garam ini secara efektif digunakan pada rentang temperatur 200 – 500 oC.
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Delay quenching adalah istilah yang diterapkan pada proses quenching dimana komponen setelah dikeluarkan dari tungku pada temperatur pengerasannya dibiarkan beberapa saat sebelum di quench. Ini dimaksudkan agar proses quench terjadi pada temperatur lebih rendah
sehingga memperkecil kemungkinan timbulnya distorsi. Cara ini lazim diterapkan pada HSS, baja hot worked dan baja – baja yang dikeraskan permukaannya. Tujuan utama dari proses pengerasan adalah agar diperoleh struktur martensit yang keras, sekurang – kurangnya di permukaan baja. Hal inidapat dicapai jika menggunakan media quenching yang efektif sehingga baja didinginkan pada suatu laju yang dapat mencegah terbentuknya
struktur yang lebih lunak seperti perlit atau bainit. Pemilihan medium quenching untuk mengeraskan baja tergantung pada laju pendinginan yang diinginkan agar dicapai kekerasan tertentu. Fluida yang ideal untuk mengquench baja agar diperoleh struktur martensit harus
bersifat:
1. Mengambil panas dengan cepat di daerah temperatur yang tinggi agar pembentukan perlit dapat dicegah.
2. Mendinginkan benda kerja relatif lambat di daerah temperatur yang rendah; misalnya di bawah temperatur 3500C agar distorsi atau retak dapat dicegah.
Terjadinya retak panas atau distorsi selama proses quench dapat disebabkan oleh kenyataan bagian luar benda kerja lebih dingin dibanding bagian dalam, dan bagian permukaan adalah yang pertama mencapai kondisi quench sedangkan bagian di sebelah dalamnya mendingin dengan laju pendinginan yang relatif lebih lambat. Adanya perubahan volume di bagian tengah sebagai hasil proses pendinginan akan menimbulkan tegangan termal atau retak – retak di luar bagian benda kerja. Karena itu benda kerja disarankan tidak boleh terlalu cepat melampaui daerah pembentukan martensit dan agar sedikit diluangkan waktu untuk
menghilangkan tegangan. Media quenching dengan garam disebut dengan Salt Bath. Campuran Nitrat dan Nitrit terutama digunakan untuk mengquench benda kerja pada temperatur yang relatif rendah. Garam – garam tersebut dapat digunakan pada rentang temperatur 150 – 5000C. Pada temperatur di atas 5000C dapat menyebabkan oksidasi yang kuat dan menyebabkan pitting pada permukaan baja, disamping dapat menimbulkan ledakan. Karena itu perlu diperha-tikan agar temperatur kerja dari garam tidak dilampaui. Seperti
yang diperlihatkan pada tabel garam – garam untuk proses quench di bawah ini:
SUYANTO ( 15320021 )
UNIVERSITAS IBA PALEMBANG
Tabel Garam- garam untuk proses Quench