Category Archives: Ilmu Bahan

Aluminium cor ulang (Remelting)

Aluminium cor ulang adalah aluminium yang dipadukan dengan logam lain yang memiliki keterikatan senyawa atom satu sama lain. Paduan logam tersebut berguna untuk meningkatkan kekuatan dari aluminium yang bersifat lunak dan tidak tahan terhadap panas. Jumlah dan distribusi penyebaran partikel penguat komposit matriks logam sangat berpengaruh terhadap sifat- sifat mekanis dari komposit. Penambahan jumlah partikel yang tersebar belum tentu mampu meningkatkan kekerasan dari komposit. Untuk itu perlu diketahui jumlah fraksi partikel yang tersebar secara optimal pada logam sehingga akan diperoleh kekerasan yang optimal.

Cor ulang yang dilakukan pada aluminium dapat menyebabkan kekerasan meningkat dan ketangguhan menurun, serta porositasnya bertambah. Porositasnya ini tentunya akan mengurangi kekuatan dari aluminium cor, akan tetapi disamping itu, dikemukakan bahwa porositasnya dalam kondisi tertentu akan memperbaiki karakteristik tribologi logam karena membentuk reservoir bagi pelumas dan memudahkan untuk bersirkulasi sehingga menghasilkan pelumasan yang lebih baik.

Dapur peleburan aluminium tuang dilakukan pada tanur krus besi cor, tanur krus dan tanur nyala api. Bahan-bahan logam yang akan dimasukkan pada dapur terdiri dari sekrap (remelt) dan bahan murni (aluminium ingot). Untuk menjaga standar paduan yang telah ditentukan maka sekrap dari bermacam-macam logam tidak boleh dicampurkan bersama ingot tetapi harus dipilih terlebih dahulu. Penambahan unsur yang mempunyai titik lebur rendah seperti seng dan magnesium dapat ditambahkan dalam bentuk elemental sedangkan logam yang mempunyai titik lebur tinggi seperti Cu, Mg, Ni, Mn, Si, Ti, dan Cr adalah paling baik ditambahkan sebagai paduan. Dalam praktek peleburan yang baik mempersyaratkan dapur dan logam yang dimasukan dalam keadaan bersih

Sebelum dilakukan peleburan di dalam tungku sebaiknya logam dipotong –potong menjadi kecil-kecil, hal ini bertujuan untuk menghemat waktu peleburan dan mengurangi kehilangan komposisi karena oksidasi. Setelah material mencair, fluks dimasukkan ke dalam coran, yang bertujuan untuk mengurangi oksidasi dan absorbsi gas serta dapat bertujuan untuk mengangkat kotoran-kotoran yang menempel pada aluminium. Selama pencairan, permukaan harus ditutup fluks dan cairan diaduk pada jangka waktu tertentu untuk mencegah segresi (Surdia dan Chijiiwa, 1991). Kemudian kotoran yang muncul di ambil dan dibuang. Setelah pada suhu kurang lebih 725 0C aluminium di tuang ke dalam cetakan. Adapun untuk remelting, material hasil peleburan di atas dilebur kembali.

Alasan Kenapa Aluminium Banyak di Gunakan sebagai Material Teknik

Aluminium adalah logam yang memiliki kekuatan yang relatif rendah dan  lunak. Aluminium merupakan logam yang ringan dan memiliki ketahanan  korosi yang baik, hantaran listrik yang baik dan sifat – sifat lainnya. Umumnya  aluminium dicampur dengan logam lainnya sehingga membentuk aluminium  paduan. Material ini dimanfaatkan bukan saja untuk peralatan rumah tangga, tetapi juga dipakai untuk keperluan industri, kontsruksi, dan lain sebagainya.

Aluminium ditemukan pada tahun 1825 oleh Hans Christian Oersted. Baru diakui secara pasti oleh F. Wohler pada tahun 1827. Sumber unsur ini tidak terdapat bebas, bijih utamanya adalah Bauksit. Penggunaan Aluminium antara lain untuk pembuatan kabel, kerangka kapal terbang, mobil dan berbagai produk peralatan rumah tangga. Senyawanya dapat digunakan sebagai obat, penjernih air, fotografi serta sebagai ramuan cat, bahan pewarna, ampelas dan permata sintesis

Terdapat beberapa sifat penting yang dimiliki Aluminium sehingga banyak digunakan sebagai Material Teknik, diantaranya

  • Penghantar listrik dan panas yang baik (konduktor).
  • Mudah difabrikasi
  • Ringan
  • Tahan korosi dan tidak beracun
  • Kekuatannya rendah, tetapi paduan (alloy) dari Aluminium bisa  meningkatkan sifat mekanisnya.

Aluminium banyak digunakan sebagai peralatan dapur, bahan konstruksi  bangunan dan ribuan aplikasi lainnya dimanan logam yang mudah dibuat dan  kuat. Walau konduktivitas listriknya hanya 60% dari tembaga, tetapi  Aluminium bisa digunakan sebagai bahan transmisi karena ringan. Aluminium  murni sangat lunak dan tidak kuat, tetapi dapat dicampur dengan Tembaga, Magnesium, Silikon, Mangan, dan unsur-unsur lainnya untuk membentuk  sifat-sifat yang menguntungkan. Campuran logam ini penting kegunaannya  dalam konstruksi mesin, komponen pesawat modern dan roket. Logam ini jika diuapkan di vakum membentuk lapisan yang memiliki reflektivitas tinggi untuk cahaya yang tampak dan radiasi panas. Lapisan ini menjaga logam dibawahnya dari proses oksidasi sehingga tidak menurunkan nilai logam yang dilapisi. Lapisan ini digunakan untuk memproteksi kaca teleskop dan masih banya kegunaan lainnya.

Klasifikasi material : Logam

  • Fero (Iron-Steel) dan o Non Fero (Al , Titanium, Mg, Ni, Nb, Ta dll)
  • Alloys ( Al-alloys, Ti Alloys) and Superalloys (Ni Alloys) → untuk aplikasi pesawat ruang angkasa
  • Intermetallic Compounds (high-Tempt structural materials)

ciri-logam

Ciri-ciri

• Atom-atom tersusun dengan struktur yang berulang (kristalin)

• Mempunyai kekuatan yang relatif tinggi

• Padat/Dense

• Mampu tempa (malleable) dan machining dan liat (duktil) : plastisitas tinggi

• Tangguh – Resistant to fracture: tough • Konduktor panas dan listrik yang baik

• Tidak tembus cahaya tampak

• Mengkilap

• Mudah dibentuk dan dimachining serta berumur kerja sangat panjang

• Beberapa logam bertitik lebur rendah

Sirkulasi Fluida pada Water-Water Heat Exchanger

sirkulasi-fluida-pada-water-water-heat-exchanger

 

Tahap persiapan pada pengujian alat Water-Water Heat Exchanger meliputi:

  1. Pasang selang air dingin pada konfigurasi aliran searah
  2. Isi tangki untuk air panas hingga tanda batas minimum
  3. Sambungkan selang dari kran air ke port air dingin & buka kran.

Pastikan katup pada flowmeter air panas dan pada flowmeter air dingin pada kondisi tertutup

penempatan-titik-titik-sensor-termokopel

Tahap pengambilan data meliputi :

  1. Siapkan lembar data pengamatan.
  2. Nyalakan saklar dari alat.
  3. Nyalakan ke-3 thermoreader dan amati suhu t1 hingga t10.
  4. Buka katup pada flowmeter air dingin dan atur pada laju aliran 10 gr/detik
  5. Buka katup pada flowmeter air panas dan atur pada laju aliran 7 liter/menit.
  6. Nyalakan saklar heater.
  7. Setelah kondisi tunak (ambil waktu tunak 5 menit), catat semua suhu (t1 – t10)
  8. Ulangi pengukuran dengan variasi laju aliran air panas 6 liter/menit & catat semua suhu setelah tunak (3 menit).
  9. Ulangi pengukuran dengan variasi laju aliran air dingin 15 gr/detik.

Untuk masing-masing laju aliran air dingin, variasi laju aliran air panas pada 7 dan  6 liter/menit.

  1. Dinginkan air panas dengan mematikan heater, buka penuh katup pada flowmeter air panas dan pada flowmeter air dingin.
  2. Setelah air panas turun suhunya, matikan saklar utama alat.
  3. Ubah posisi selang air dingin untuk mendapatkan konfigurasi aliran berlawanan arah.
  4. Ulangi pengukuran no. 4 hingga no. 11 di atas untuk konfigurasi aliran berlawanan arah.

Alat Uji Cooling Tower

alat-uji-cooling-towerTahap Persiapan & Pengambilan Data

Tahap persiapan dan pengambilan data pada pengujian dengan alat uji cooling tower meliputi:

  1. Isi bak air hingga di atas katup kaki pompa air.
  2. Isi cawan air untuk pengukuran suhu bola basah di sisi masuk & sisi keluar cooling tower.
  3. Pasang thermoreader ke CPU komputer & nyalakan komputer.
  4. Jalankan program Thermoreader & aktifkan suhu T1 hingga T6.
  5. Nyalakan alat uji cooling tower, anemometer, ammeter & voltmeter.
  6. Set alat thermo controler pada suhu 40 oC
  7. Nyalakan pompa dan buka kran air dan atur pada laju aliran air 50 liter/jam.
  8. Nyalakan heater dan atur-atur heater hingga tercapai suhu air panas masuk sebesar 40 oC (sesuai seting thermo controler).
  9. Sambil menunggu suhu air panas mencapai 40 oC, nyalakan fan dan atur pada laju aliran udara 1,0 m/detik.
  10. Setelah kondisi tunak (ambil waktu 5 menit), catat semua suhu (T1 hingga T6) yang terbaca di komputer pada menit ke 5, arus & voltase dari heater.
  11. Ulangi langkah no. 9 dan 10 dengan memvariasi fan pada laju aliran 2 m/detik.
  12. Ulangi langkah no. 7 hingga no. 11 dengan memvariasi laju aliran air panas pada 100 dan 150 liter/jam
  13. Matikan heater dan tunggu hingga air panas mendingin.
  14. Matikan pompa dan matikan alat uji cooling tower.
  15. Ukur panjang dan lebar penampang kolom cooling tower untuk menghitung luas penampang aliran udara pendingin & laju aliran massanya.

Golongan Besi Tuang

Dengan mencampur besi murni dan karbon (4,3%C), maka titik leburnya dapat diturunkan dari 1534ºC (besi murni) menjadi 1147ºC. Penurunan tersebut dalam skala industri dapat digunakan untuk menciptakan besi tuang (cast-iron). Oleh karena itu besi tuang memiliki kandungan karbon tinggi antara 2 – 5% C yang tentunya akan mempengaruhi sifat mampu lasnya. Dan lagi pula kandungan pospor dan sulfur nya sering lebih tinggi dari pada baja karbon, karena itu pula akan dapat mempengaruhi sifat mampu lasnya.

1257385430068875100

Besi tuang, terutama yang mempunyai kandungan karbon tinggi (2 – 5%C) dapat menurunkan sifat kelenturan, kekerasan, dan kekuatannya, dan secara keseluruhan merupakan bahan yang sangat rapuh. Untuk meningkatkan kemampuannya dan mengembalikan kemampuannya, maka tambahan kandungan seperti ketahanan terhadap panas, karat, dan keausan seharusnya dipertinggi, sehingga besi tuang tersebut sering dijadikan alloy dan di heat treated, sehingga terbentuk beberapa golongan yaitu sebagai berikut :

  • Besi tuang abu-abu adalah besi tuang yang telah didinginkan dengan sangat pelan dari temperatur kritisnya pada pasir atau tungku api dan mempunyai mikrostruktur yang terdiri dari serpihan graphite yang terdistribusi dalam matrik ferrite, pearlite, atau keduanya. Karena graphite sama sekali tidak memiliki kekuatan, oleh karena itu dalam fase ini sering terjadi perpecahan. Dan karena graphite berwarna abu-abu, maka permukaan yang pecah akan tampak berwarna abu-abu. Jadi nama abu-abu diambil dari warna retakannya. Sesuai dengan mananya, besi tuang abu-abu mengandung 4,5% C dan mengandung lebih dari 3% Si. Warna abu-abu dihasilkan dari serpih grafit pada matriks besi dan karbit besi. Beberapa jenis besi tuang mengandung sejumlah besar sulfur dan phopor yang membuatnya sulit untuk dilas. Sedangkan pada pengecoran modern, kandungan alloy dapat ditentukan, dan pengelasannya lebih sering berhasil tanpa banyak kesulitan. Pada akhir proses pengelasan biasanya semua hasil lasan besi tuang dipanasi (postheating) dan didinginkan secara pelan-pelan untuk mendapatkan besi tuang abu-abu.
  • Besi tuang putih adalah besi tuang yang didinginkan secara cepat setelah dituangkan. Nama besi tuang putih berasal dari warna retakannya, dan besi tuang ini sangat keras dan sangat tahan terhadap keausan, sering digunakan untuk berbagai kegunaan. Komposisinya hampir sama dengan besi tuang abu-abu, namun kandungan silikonnya sedikit lebih rendah. Kadang-kadang besi tuang putih ini juga dipadukan dengan stabilisator karbida seperti Cr, Mo, dan V. Mikrostrukturnya terdiri dari karbida yang terdistribusi dalam matriks martensitic atau pearlitic. Karbidanya sangat keras dan rapuh, yang menyebabkan permukaannya berwarna putih, sesuai dengan namanya.
  • Besi tuang temper adalah besi tuang putih yang diberi pemanasan. Tuangannya dipanaskan hingga 14000F (7600 C) selama 24 jam untuk setiap ketebalan satu inci dan kemudian didinginkan secara pelan-pelan. Pemberian panas ini membuat karbon membentuk bintik-bintik atau bola-bola karbon kecil pada matrix besi karbon rendah.

Sifat-sifat penting dari Baja Paduan

Penambahan unsur-unsur paduan akan dapat mempertinggi kemampuan pengerasan, kemampuan regang, stabilitas dalam kerja, dan daya tahan terhadap korosi dan panas. Unsur-unsur paduan akan dapat memperlambat transformasi melalui batas kritis selama pemberian panas, oleh karena itu baja paduan bisa didinginkan secara lebih lambat dibandingkan baja karbon biasa. Baja tersebut bisa didinginkan dengan oli atau dalam beberapa baja dengan semprotan udara. Peningkatan kemampuan regang pada baja paduan adalah yang paling penting. Walaupun baja karbon yang kekuatannya sama bisa dibuat sekuat baja paduan, baja karbon tidak akan memiliki kemampuan regang yang sama dan tidak memberikan servis yang sama dengan baja paduan yang kekuatannya sama.

Baja Paduan

Sifat-sifat penting dari baja paduan.

  • Kemampuan dikeraskan. Keberadaan satu atau lebih elemen-elemen paduan dapat mempertinggi kemampuan baja untuk bisa lebih mudah dikeraskan dan dengan ketebalan / kedalaman yang lebih tinggi / dalam.
  • Stabilitas pada pengerasan. Untuk tujuan tertentu seperti stempel gerakan pada pengerasan dapat dikurangi hingga sekecil mungkin. Baja stempel paduan tertentu memiliki sifat stabil pada proses pengerasan dalam tingkat yang tinggi.
  • Daya tahan terhadap aus. Kekerasan akan mempertinggi daya tahan terhadap aus. Apabila khrom dan tungsten yang dipadukan ke baja, maka daya tahan baja terhadap aus akan bertambah.
  • Kekuatan. Sifat ini secara umum berhubungan dengan baja karbon. Namun demikian , untuk aplikasi tertentu pada alat kerja seperti misalnya stempel uang logam, baja yang digunakan harus tahan terhadap hentakan/pukulan. Lebih jauh lagi, semua alat pemotong harus cukup kuat untuk dipakai memotong. Tingkat kekuatan yang diperlukan dicapai dengan proses tempa. Alat-alat dari baja paduan dan baja stempel yang bisa dikeraskan dan ditempa biasanya lebih kuat dari pada baja karbon biasa.
  •  Ukuran grain. Grain adalah hal yang penting . Baja perkakas yang ideal dihaluskan dengan baik. Pemanasan yang terlalu tinggi akan mengasarkan struktur baja dan ukuran grain akan semakin besar. Hal ini akan mengurangi nilai kekerasan dan oleh karena itu harus selalu dijaga agar tidak terjadi overheating. Vanadium digunakan untuk menghambat pertumbuhan grain.
  • Daya tahan terhadap penghalusan pada penempaan. Sifat yang penting ini diperlukan pada baja perkakas berkecepatan tinggi dan baja stempel untuk pekerjaan panas. Tungsten dan molybdenum akan memberikan sifat ini pada baja jenis ini.
  • Daya tahan terhadap korosi. Baja yang mengandung khrom lebih dari 11,5 % adalah tahan karat yang disebabkan oleh selaput kenyal oksida khrom yang ada dipermukaan baja. Jika selaputnya putus (misalnya akibat dari penghalusan) selaput tersebut akan terbentuk kembali. Bila khrom digabungkan dengan nikel, hasilnya akan membentuk baja yang sangat tahan terhadap korosi dan pengaruh panas.

Komposis Baja Perkakas

Baja perkakas panas adalah bahan yang dipakai untuk proses pengerjaan panas seperti pada pengecoran cetak, ekstrusi, untuk bilah penggunting, dan untuk cetakan penempaan panas yang dipakai pada temperature tinggi, dsb.

BO 013

BO 013

Kandungan karbon (C) 0,7 ÷ 1,4 %. Baja perkakas dibuat dalam kondisi yang terkontrol secara hati-hati untuk menghasilkan mutu yang diinginkan. Pada baja-baja ini kandungan manganese dijaga serendah mungkin untuk memperkecil kemungkinan terjadinya retakan selama pendinginan.

Komposisi yang umum dari baja karbon yang digunakan untuk membuat baja perkakas adalah: Karbon (C) 1,0% ; Sulfur (S) 0,04%; Manganese (Mn) 0,3% ; Fosfor (P) 0,04% ; Silisium (Si) 0,25%.

Baja perkakas dibuat dalam berbagai kelas untuk berbagai aplikasi. Pilihan kelas yang dipilih bergantung dari keperluan, seperti contohnya ujung pemotongan yang tajam atau tidak tajam, seperti pada stempel, atau tool yang harus menahan beban dan kondisi pelayanan seperti yang terjadi pada hand tools misalnya kampak, pick, dan perkakas penggali batu. Kelas karbon yang lebih tinggi digunakan untuk aplikasiaplikasi seperti stempel, alat-alat pemotong logam, dsb.

Pemanasan yang diberikan untuk baja perkakas adalah dengan temperatur dari 7600 ÷ 8200 C dengan pendinginan air dan diikuti dengan penemperan dari 1500 ÷ 3200C bergantung pada kekerasan dan kekuatan yang diperlukan. Kekerasan yang diperlukan setelah penemperan berkisar antara 58 ÷ 64 H Rc.

Kodefikasi Baja

Setiap jenis baja yang digunakan dalam bidang industri di daftar menurut spesifikasi standar. Dan hampir semua standar, terutama di negara-negara maju, memuat penamaan dan spesifikasi dari baja tersebut. Baja konstruksi misalnya, dimana biasanya kekuatan merupakan faktor yang paling penting, penamaannya didasarkan atas kekuatan tariknya. Dalam standarisasi Jerman (DIN) misalnya, baja kontruksi dinyatakan dengan huruf St. yang diikuti dengan angka yang menunjukkan kekuatan tarik minimum dari baja.

Contoh:

St 37 :  Baja berkekuatan tarik paling tidak 370 N/mm²

St 50 : Baja berkekuatan tarik paling tidak 500 N/mm²

C 15 : Baja berkadar karbon15/100 % = (0,015 %) tidak mampu keras

C 10 : Baja berkadar karbon 10/100% (0,10 %) tidak mampu keras

St 60 :  Baja berkekuatan tarik paling tidak 600 N/mm2

C 45 :  Baja berkadar karbon 45/100% (0,45 %)

Dalam standar Jepang (JIS), untuk baja kontruksi dinyatakan dengan huruf S. yang diikuti dengan angka kekuatan tariknya dalam kg/mm2 . Untuk beberapa keperluan, terutama untuk konstruksi mesin, diperlukan baja dengan komposisi kimia yang terjamin. Dalam hal ini penggolongan baja didasarkan atas komposisi kimianya. D I N menetapkan nama baja karbon dengan huruf St. C. yang diikuti oleh angka yang menunjukkan per seratus kandungan karbonnya dalam satuan persen.

Tabel Metode Pengujian Rockwell

Berbeda dengan metode Brinell dan Vickers dimana kekerasan suatu bahan dinilai dari diameter/diagonal jejak yang dihasilkan maka metode Rockwell merupakan uji kekerasan dengan pembacaan langsung (direct-reading). Metode ini banyak dipakai dalam industry karena pertimbangan praktis. Variasi dalam beban dan indetor yang digunakan membuat metode ini memiliki banyak macamnya. Metode yang paling umum dipakai adalah Rockwell B (dengan indentor bola baja berdiameter 1/6 inci dan beban 100 kg) dan Rockwell C (dengan indentor intan dengan beban 150 kg). Walaupun demikian metode Rockwell lainnya juga biasa dipakai. Oleh karenanya skala kekerasan Rockwell suatu material harus dispesifikasikan dengan jelas. Contohnya 82 HRB, yang menyatakan material diukur dengan skala B: indentor 1/6 inci dan beban 100 kg.

Berikut ini diberikan Tabel yang memperlihatkan perbedaan skala dan range uji dalam skala Rockwell:

tabel