dasar ilmu bahan.doc

Teknik Mesin

Menguasai Dasar-Dasar Teknologi Bahan

Untuk Sekolah Menengah Kejuruan

Bidang Keahlian : Teknik Mesin Program Keahlian : Teknik Perkakas

Berdasarkan Kurikulum SMK yang Disempurnakan(Kurikulum SMK Edisi 1999)

Penyusun :

Drs. Sukaini

Editor:

Drs. Putut Subijantoro

DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAHPUSAT PENGEMBANGAN PENATARAN GURU TEKNOLOGIVOCATIONAL EDUCATION DEVELOPMENT CENTER

JL. Telul Mandar, Arjosari, Tromol Pos 5 Malang, 65102, Telp. (341) 491239, Fax. (0341) 491342

Teknik Mesin

KATA PENGANTAR

Modul ini diterbitkan untuk menjadi bahan ajar pada SMK Bidang

Keahlian Teknik Mesin, memenuhi tuntutan pelaksanaan Kurikulum SMK yang

disempurnakan (Kurikulum SMK edisi 1999).

Nilai kegunaan modul ini terletak pada pemakaiannya, karena itu kepada

semua organisasi dan manajemen Pendidikan Menengah Kejuruan, diharapkan

dapat berusahan untuk mengoptimalkan pemakaian modul ini.

Dalam pemakaian modul ini, tetap diharapkan berpegang kepada azas

keluwesan, asas kesesuaian dan asas keterlaksanaan sesuai dengan

karakteristik kurikulum SMK yang disempurnakan.

Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan menyampaikan terima kasih

dan penghargaan kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam

penulisan naskah bahan ajar ini.

Jakarta, Agustus 2000

Direktur

Pendidikan Menengah Kejuruan

Dr. Ir. Gatot Hari Priowiryanto

NIP 130675814

Dasar-dasar Teknologi Bahan i

Teknik Mesin

PROFIL KOMPETENSI TAMATAN TINGKAT I PROGRAM

KEAHLIAN TEKNIK MESIN PERKAKAS

Kompetensi

A. Menggambar teknik

dasar

A1. Menerapkan

penggunaan peralatan

serta ketentuan dan

standarisasi gambar

A2. Menggambar

konstruksi geometri

A3.Menggambar gambar

proyeksi

A4. Menggambar gambar

potongan

A5.Menggambar ukuran

pada gambar kerja

B.Menguasai dasar-dasar

teknologi bahan

B1. Mengelompokkan

bahan logam dan non

logam serta sifat-sifatnya

B2. Memahami proses

pengolahan bahan logam

ferro dan non ferro

B3. Menerapkan perlakuan

panas pada baja karbon

CI. Menguasai

keterampilan dasar kerja

mesin

C1. Memahami undang-

undang keselamatan

kerja

C2. Memahami macam-

macam alat ukur dan

peralatan kerja bangku

C3. Mengikir rata, siku dan

sejajar

C4. Menerapkan

penggambaran benda

kerja

C5. Memahat dan

menggergaji

C6. Mengikir sudut dan alur

C7. Mengebor C8. Mengikir radius dan

lubang

C9.Mengulir dengan tap

dan snei

C10. Mengasah mata bor,

pahat tangan, pahat bubut

D4. Memahami motor

listrik

Dasar-dasar Teknologi Bahan ii

Teknik Mesin

DAFTAR ISI

Dasar-dasar Teknologi Bahan iii

Teknik Mesin

PENDAHULUAN

Memperhatikan tugas dan fungsi pokok PPPGT/VEDC Malang sebagai

Pusat Pengembangan dan Penataran Guru Teknologi, maka salah satu

konsewensinya bahwa pusat ini harus menjadi pusat andalan dan sumber

pembaharuan di dunia pendidikan dan pelatihan teknologi pada umumnya.

Salah satu yang harus mendapat perhatian dan perlu prioritas adalah masalah

pengembangan perangkat lunak (software).

Memperhatikan hal tersebut, PPPGT/VEDC Malang telah

memprogramkan kegiatan penulisan dan pengembangan modul-modul

pelatihan untuk Sekolah Menengah Kejuruan , baik untuk Kegiatan Belajar

Mengajar secara langsung maupun untuk persiapan dan kegiatan

Belajar Jarak Jauh melalui media Internet.

Untuk itu dalam modul ini akan membahas materi-materi tentang Dasar-

dasar Teknologi Bahan yang meliputi :

Mengelompokkan bahan logam dan bahan non logam serta sifat-

sifatnya.

Memahami proses pengolahan bahan logam dan bahan non logam.

Menerapkan perlakuan panas pada baja karbon.

Sesuai dengan tujuan dan harapan dari modul ini yaitu peserta diharapkan

dapat memahami dan menguasai pengetahuan tentang dasar-dasar teknologi

bahan pada tingkat dasar melalui teori dan praktikum. Karena pengetahuan dan

keterampilan yang telah dimiliki oleh peserta didik akan dapat bermanfaat

sebagai bekal dalam melaksanakan pekerjaan – pekerjaan dibidang Teknologi

Pengerjaan Logam.

Dasar-dasar Teknologi Bahan iv

Teknik Mesin

TUJUAN UMUM PEMBELAJARAN

Setelah proses pembelajaran modul dasar-dasar teknologi bahan ini selesai,

peserta diklat dapat :

Mengelompokkan bahan logam dan bahan non logam.

Memahami proses pengolahan bahan logam dan bahan non logam.

Menerapkan perlakuan panas pada baja karbon.

Dasar-dasar Teknologi Bahan v

Teknik Mesin

PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL

Modul ini merupakan materi pembelajaran yang disusun dan disajikan

secara tertulis sedemikian rupa sehingga para peserta diklat diharapkan dapat

menyerap sediri materi tersebut.

Modul ini dipersiapkan berdasarkan acuan Compentency Based Training (CBT)

dan mengutamakan pada Cara Belajar Siswa Aktif (CBSA). Dengan demikian

proses pembelajarannya menuntut para peserta proaktif untuk tahu lebih

banyak dan lebih terampil. Peserta diharapkan dapat membaca modul ini

secara tuntas, berurutan dan bila ada hal-hal yang kurang jelas diharapkan

dapat menanyakan kepada instruktor yang mendampinginya.

Modul ini diperuntukkan bagi peserta diklat tentang Dasar-dasar

Teknologi Bahan pada tingkat dasar yaitu bagi siswa SMK kelas I atau peserta

umum yang sederajat.

Sebelum proses pembelajaran dimulai, yang harus dipersiapkan adalah

sebagai berikut :

Berkas modul untuk masing-masing peserta.

Ruang kelas dan bengkel.

Alat-alat bantu pengajaran.

Oven untuk proses perlakuan panas.

Lembar kerja dan lembar evaluasi.

Perlengkapan keselamatan kerja yang diperlukan.

Seperti disebutkan didepan bahwa modul ini dipersiapkan berdasarkan

Compentency Based Training (CBT) dengan mengutamakan metode Cara

Belajar Siswa Aktif (CBSA).

Dasar-dasar Teknologi Bahan vi

Teknik Mesin

Dalam hal ini instruktor bertindak sebagai fasilitator untuk membantu peserta

diklat dengan metode pembelajaran sebagai berikut :

Metode ceramah (bila diperlukan)

Metode diskusi.

Metode tanya-jawab.

Metode demonstrasi.

Metode latihan.

Metode pemberian tugas.

Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah peserta diklat di syarat kan untuk

dapat memperlihatkan kemampuannya dalam menyelesaikan semua kegiatan

sesuai dengan levelnya yang dapat dilihat pada Tujuan Umum Pembelajaran .

Peserta diklat akan dinilai berdasarkan semua kegiatan tertulis baik teori

maupun praktik yang telah diselesaikan dan juga diharapkan :

Semua kegiatan teori maupun praktik diselesaikan sesuai dengan

standart.

Peserta juga diharapkan dapat mengukur kemampuannya sendiri dengan

memastikan bahwa sebelum memulai kegiatan, peserta diharuskan dapat

memahami tujuan khusus pembelajaran yang harus dicapai dan instruktor

dapat mengetahui hasil yang didapat peserta.

Setelah menyelesaikan semua kegiatan diharapkan peserta dapat

mendiskusikan hasil topik pembelajaran bersama dengan instruktor dan

instruktor dapat memeriksa semua hasil kegiatan yang dicapai oleh peserta

diklat dan dapat menanda-tangani.

Dasar-dasar Teknologi Bahan vii

Teknik Mesin

Kegiatan Belajar 1

Mengelompokkan bahan logam dan bahan non logam

1.Tujuan Khusus Pembelajaran

Setelah pelajaran selesai, peserta diklat diharapkan dapat :

Mengidentifikasi macam-macam logam besi (ferro) dan sifat-sifatnya.

Mengidentifikasi macam-macam logam bukan besi (non ferro) dan sifat-

sifatnya.

2. Uraian Materi

Setiap orang yang berkecimpung dalam pekerjaan teknik, seharusnya

mempunyai pengetahuan yang memadai mengenai bahan-bahan yang akan

dikerjakan.

Bagi mereka diharapkan memiliki pengetahuan mengenai jenis-jenis bahan dan

sifat-sifat bahan yang akan dikerjakan tersebut, melalui berbagai cara dan

percobaan. Seperti halnya kebanyakan upaya engenering, proses pemilihan

bahan adalah suatu proses penyelesaian masalah. Lebih dari itu mereka juga

harus bisa memilih bahan yang paling tepat dan sesuai untuk suatu kebutuhan

khusus. Hal tersebut berarti mereka harus memperhatikan jenis dan sifat bahan

selama proses pembentukannya dan perilaku selama penggunaannya (seperti

sifat mampu las, mampu betuk, mampu dikerjakan dengan mesin,stabilitas

listrik, ketahanan terhadap korosi, perbaikan dan perawatan) dan demikian pula

masalah biaya dan pengadaannya. Prinsip utama adalah bahwa setiap bahan

berkaitan erat sekali dengan struktur intern bahan itu sendiri, dimana struktur

intern bahan tersebut mencakup atom - atom dan susunannya didalam suatu

kristal, molekul atau struktur mikro. Struktur dalam bahan bisa berubah bila

Dasar-dasar Teknologi Bahan 1

Teknik Mesin

terjadi deformasi, oleh karena itu terjadi perubahan sifat-sifat (misalnya

kekuatan, kekerasan dan kekenyalannya). Proses perlakuan panas juga dapat

berpengaruh atas struktur dalam bahan.

Oleh karena itu sifat dan perilaku bahan merupakan cerminan dari struktur

didalamnya. Bila perlu sifat khusus dari bahan harus selalu diperhatikan, karena

bila struktur intern bahan berubah selama pengolahannya atau pemakaiannya,

maka akan terjadi pula perubahan sifat bahan tersebut.

Dalam pembahasan ini akan memberikan pengetahuan dasar ilmu bahan

dalamruang lingkup teknik mulai dari pengolahan bahan baku hingga pruduk

jadi serta pemakaiannya.

KLASIFIKASI BAHAN TEKNIK

Secara garis besar bahan teknik dapat diklasifikasikan dalam 2 (dua)

kelompok besar yaitu :

1. Bahan Logam

Dimana bahan logam tersebut biasanya mempunyai sifat-sifat sebagai

berikut :

Penghantar listrik / panas yang baik.

Dapat dibentuk dengan proses panas dan dingin.

Mempunyai tegangan tarik tinggi.

2. Bahan bukan logam.

Dimana bahan bukan logam tersebut biasanya mempunyai sifat-sifat

sebagai berikut :

Tidak baik untuk penghantar listrik / panas.

Sulit untuk dibentuk.

Tegangan tarik rendah.

Baik sebagai isolator / bahan isolator

.


Teknik Mesin

1. Bahan logam dapat diklasifikasikan dalam 2 (dua) kelompok yaitu :

1.1. Logam Besi ( Ferrous ).

Dimana bahan logam besi ini mempunyai kandungan Besi (Fe) dengan

tingkat kemurnian sampai 100%. Besi murni ini mempunyai titik cair 1540 º C

dan massa jenis 7,86 kg/dm³.

Logam besi dibedakan dalam 2 macam yaitu :

Baja : Logam besi yang mengandung karbon (C) < 2,06

Baja Tuang : Logam besi yang mengandung karbon (C) > 2,06

1.2. Logam bukan besi (Non Ferrous).

Logam bukan besi adalah semua bahan logam yang tidak mengandung

besi(Fe).

Menurut massa jenisnya logam bukan besi dibedakan 2 macam yaitu :

Logam Berat :

Semua logam bukan besi yang mempunyai massa - jenis > 5 kg/dm³.

Contoh : Tembaga (Cu), Seng (Zn), Crom (Cr), Nikel (Ni), dll.

Logam Ringan:

Semua logam bukan besi yang mempunyai massa-jenis < 5 kg/dm³.

Contoh : Aluminium (Al),Titanium (Ti),Magnesium (Mg), Berylium (Be).

Logam Mulia :

Logam mulia tersebut dikatagorikan juga termasuk logam berat, tetapi

mempunyai sifat-sifat khusus seperti :

Tahan terhadap bahan kimia, tahan terhadap korosi, dll.

Contoh : Emas (Au), Platina (Pt), Perak (Ag).


Teknik Mesin

2. Bahan Bukan Logam dapat diklasifikasikan dalam 2 (dua) kelompok

yaitu :

2.1. Bahan Sintetis :

Bahan-bahan bukan logam yang telah mengalami proses kimia.

Contoh : Plastik, Porselin, Nilon, Karet Sintetis, dll.

2.2. Bahan Alami

Bahan-bahan bukan logam yang belum mengalami proses kimia atauyang

sudah mengalami proses fisika.

Contoh : Batu, Batu Bara, Belerang, Kayu, dll.

Bahan Alami dibedakan menjadi 2 macam yaitu :

Bahan Alami Murni: yaitu bahan bukan logam yang belum

mengalami proses kimia.

Contoh :Silisium, Belerang, Batu Bara, Minyak bumi, dan semua

bahan-bahan logam yang baru diambil dari sumbernya. Atau

sebagai bahan asal pembuatan bahan sistetis.

Bahan Alami olahan : yaitu bahan bukan logam yang sudah

mengalami proses fisika , artinya semua sifat-sifat bahan tersebut

masih dapat dikenali.

Contoh : Kulit, Kertas, Arang Kayu.

2. 3. Bahan Paduan Logam dan Bukan Logam.

Pengertian : Paduan dua buah bahan atau lebih dimana Komposisi Kimia

dari bahantersebut tidak berubah.

Contoh : Kuningan (Cu Zn) = Tembaga (Cu) + Seng (Zn).

Dimana pada paduan tersebut terjadi perubahan bentuk maupun sifat

sifatnya.


Teknik Mesin

Macam-macam bahan paduan :

Bahan Paduan : adalah suatu bahan campuran dari dua macam bahan

logam atau lebih yang dipadukan dalam keadaan cair.

Contoh : Perunggu, Kuningan, Baja Nikel, Baja Krom, dll.

Bahan Anyaman : adalah suatu bahan campuran dari dua bahan atau

lebih yang diperkuat dengan jalan anyaman.

Contoh : Sabuk Ban , Kanvas Rem.

Bahan Lapisan : adalah campuran dua bahan yang diperkuat dengan

lapisan bahan lain.

Contoh : Paking Kepala Silinder, Kaca Lapis.

Bahan Lapis Permukaan : adalah campuran bahan yang bertujuan

untuk melindungi bahan terhadap karat , korosi, dan memberi daya

tahan terhadap gesekan.

Contoh : Verkroom, Vernikel, Galvanis.

SIFAT - SIFAT BAHAN

Klasifikasi umum.

Untuk dapat menggunakan bahan teknik dengan tepat, maka bahan

tersebut harus dapat dikenali dengan baik sifat-sifatnya yang mungkin akan

dipilih untuk dipergunakannya. Sifat-sifat bahan tersebut tentunya sangat

banyak macamnya , untuk itu secara umum sifat-sifat bahan tersebut dapat

diklasifikasikan sebagai berikut :

Sifat Kimia.

Dengan sifat kimia diartikan sebagai sifat bahan yang mencakup antara

lain kelarutan bahan tersebut terhadap larutan kimia, basa atau garam dan

pengoksidasiannya terhadap bahan tersebut. Salah satu contoh dari sifat kimia

yang terpenting adalah : KOROSI.


Teknik Mesin

Sifat Teknologi.

Sifat teknologi adalah sifat suatu bahan yang timbul dalam proses

pengolahannya. Sifat ini harus diketahui terlebih dahulu sebelum mengolah

atau mengerjakan bahan tersebut.

Sifat – sifat teknologi ini antara lain :

Sifat mampu las (Weldability), sifat mampu dikerjakan dengan mesin

(Machineability), sifat mampu cor (Castability),dan sifat mampu dikeraskan

(Hardenability).

Sifat Fisika.

Sifat fisika adalah perlakuan bahan karena mengalami peristiwa Fisika,

seperti adanya pengaruh panas, listrik dan beban. Yang termasuk golongan

sifat fisika ini adalah : Sifat Panas, Sifat Listrik, Sifat Mekanis.

Sifat Panas.

Sifat-sifat bahan yang timbul karena pengaruh panas yaitu : sifat-sifat

karena proses pemanasan dan karena perubahan bentuk / ukuran oleh panas

(pemuaian/penyusutan). Pengaruh panas dapat juga merubah struktur bila

kombinasi pemanasan dan pendinginan dilakukan pada kecepatan waktu

tertentu. Hal ini banyak mempengaruhi atau dapat merubah sifat mekanis dari

bahan tersebut. Proses ini dikenal dengan nama perlakuan panas atau “HEAT-

TREATMENT “.

Sifat Listrik.

Sifat listrik dari bahan adalah penting, karena sifat dari bahan inilah

sekarang mungkin dapat digunakan untuk Televisi, Radio, dan Telepon. Sifat –

sifat listrik dari bahan yang terpenting adalah : ketahanan dari suatu bahan

terhadap aliran listrik dan daya hantarnya , dan tidak semua bahan mempunyai

daya hantar listrik yang sama.Bahan bukan logam, seperti misalnya keramik,

plastik adalah penghantar listrik yang tidak baik, oleh karena itulah bahan ini

dipergunakan sebagai “ISOLATOR”.


Teknik Mesin

Semua bahan logam dapat mengalirkan arus listrik , akan tetapi logam

yang paling baik untuk penghantar listrik adalah aluminium dan tembaga. Oleh

karena itulah dalam teknik listrik bahan tersebut banyak dipergunakan sebagai

Konduktor, Kabel,Panel Penghubung dan alat-alat listrik lainnya.

Sifat Mekanik.

Sifat mekanik suatu bahan adalah kemampuan bahan untuk menahan

beban-beban yang dikenakan kepadanya. Dimana beban-beban tersebut dapat

berupa beban tarik, tekan, bengkok, geser, puntir,atau beban kombinasi.

Sifat – sifat mekanik bahan yang terpenting antara lain :

Kekuatan(strenght) menyatakan kemampuan bahan untuk menerima

tegangan tanpa menyebabkan bahan tersebut menjadi patah

Kekuatan ini ada beberapa macam, dan ini tergantung pada beban yang

bekerja antara lain dapat dilihat dari kekuatan tarik,kekuatan geser,

kekuatan tekan, kekuatan puntir, dan kekuatan bengkok.

Kekerasan (hardness) dapat didefinisikan sebagai kemampuan bahan

untuk tahan terhadap goresan , pengikisan (abrasi), penetrasi. Sifat ini

berkaitan erat dengan sifat keausan (wear resistance). Dimana kekerasan

ini juga mempunyai korelasi dengan kekuatan.

Kekenyalan (elasticity) menyatakan kemampuan bahan untuk menerima

tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang

permanen setelah tegangan dihilangkan. Bila suatu bahan mengalami

tegangan maka akan terjadi perubahan bentuk. Bila tegangan yang

bekerja besarnya tidak melewati suatu batas tertentu maka perubahan

bentuk yang terjadi bersifat sementara, perubahan bentuk ini akan hilang

bersama dengan hilangnya tegangan, akan tetapi bila tegangan yang

bekerja telah melampaui batas tersebut, maka sebagian bentuk itu tetap

ada walaupun tegangan telah dihilangkan.


Teknik Mesin

Kekenyalan juga menyatakan seberapa banyak perubahan bentuk elastis

yang dapat terjadi sebelum perubahan bentuk yang permanen mulai

terjadi, dengan kata lain kekenyalan menyatakan kemampuan bahan

untuk kembali ke bentuk dan ukuran semula setelah menerima beban

yang menimbulkan deformasi.

Kekakuan (stiffness) menyatakan kemampuan bahan untuk menerima

tegangan / beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk

(deformasi) atau defleksi. Dimana dalam beberapa hal kekakuan ini lebih

penting dari pada kekuatan.

Plastisitas (plasticity) menyatakan kemampuan bahan untuk mengalami

sejumlah deformasi plastis (yang permanen) tanpa mengakibatkan

terjadinya kerusakan. Sifat ini sangat diperlukan bagi bahan yang akan

diproses dengan berbagai proses pembentukan seperti, forging, rolling,

extruding dan sebagainya. Sifat ini sering juga disebut sebagai keuletan /

kekenyalan (ductility). Bahan yang mampu mengalami deformasi

plastis yang cukup tinggi dikatakan sebagai bahan yang mempunyai

keuletan / kekenyalan tinggi, dimana bahan tersebut dikatakan ulet /

kenyal (ductile). Sedang bahan yang tidak menunjukan terjadinya

deformasi plastis dikatakan sebagai bahan yang mempunyai keuletan

yang rendah atau dikatakan getas /rapuh (brittle).

Ketangguhan (toughness) menyatakan kemampuan bahan untuk

menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan.

Juga dapat dikatakan sebagai ukuran banyaknya energi yang diperlukan

untuk mematahkan suatu benda kerja, pada suatu kondisi tertentu. Sifat

ini dipengaruhi oleh banyak faktor , sehingga sifat ini sulit untuk diukur

Kelelahan (fatique) merupakan kecenderungan dari logam untuk patah

bila menerima tegangan berulang-ulang (cyclic stress) yang besarnya

masih jauh di bawah batas kekuatan elastisitasnya. Sebagian besar dari

kerusakan yang terjadi pada komponen mesin disebabkan oleh kelelahan.


Teknik Mesin

Karenanya kelelahan merupakan sifat yang sangat penting tetapi sifat ini

juga sulit diukur karena sangat banyak faktor yang mempengruhinya.

Merangkak/keretakan (creep) merupakan kecenderungan suatu logam

untuk mengalami deformasi plastik yang besarnya merupakan fungsi

waktu, dimana pada saat bahan tersebut menerima beban yang besarnya

relatif tetap.

Berbagai sifat mekanik diatas juga dapat dibedakan menurut cara

pembebanannya, yaitu sifat mekanik statik, sifat terhadap beban statik,

yang besarnya tetap atau berubah dengan lambat, dan sifat mekanik

dinamik, sifat mekanik terhadap beban, yang berubah-rubah atau

mengejut. Ini perlu dibedakan karena tingkah laku bahan mungkin berbeda

terhadap cara pembebanan yang berbeda.


Teknik Mesin

Lembar Percobaan/Latihan/Evaluasi

1. Sebutkan 2 kelompok besar dan sifat-sifatnya dari bahan teknik !

2. Menurut massa jenisnya logam bukan besi (non ferrous) dapat

dibedakan dalam 2 macam, sebutkan dan beri contohnya !

3. Bahan alami dibedakan dalam 2 macam, sebutkan dan beri contohnya !

4. Sebutkan sifat-sifat dari bahan !

5. Sebutkan sifat-sifat mekanik dari bahan yang terpenting !


Teknik Mesin

Lembar Jawaban

1. a. Bahan logam.

Sifat-sifatnya yaitu :

Penghantar listrik / panas yang baik.

Dapat dibentuk dengan proses panas dan dingin.

Mempunyai tengangan tarik yang tinggi.

b. Bahan bukan logam.

Sifat-sifatnya yaitu :

Tidak baik untuk penghantar listrik / panas.

Sulit untuk dibentuk.

Tegangan tarik rendah.

Baik untuk isolator / bahan isolator.

2. a. Logam berat.

Semua logam bukan besi yang mempunyai massa jenis

5 kg/dm3.

Contoh : Tembaga, Seng, Crom, Nikel.

b. Logam ringan.

Semua logam bukan besi yang mempunyai massa jenis 5 kg/dm3.

Contoh : Aluminium, Titanium, Magnesium, Berylium.


Teknik Mesin

3. a. Bahan alami murni yaitu : bahan bukan logam yang belum mengalami

proses kimia.

Contoh : Silisium, Belerang, Batu bara, Minyak bumi, dan semua

bahan-bahan logam yang baru diambil dari sumbernya.

b. Bahan alami olahan yaitu : bahan bukan logam yang sudah

mengalamiproses fisika,artinya semua sifat-sifat bahan tersebut masih

dapat dikenali.

Contoh : Kulit, Kertas, Arang kayu.

4. a. Sifat kimia. Sifat panas.

Sifat teknologi. Sifat listrik.

Sifat fisika. Sifat mekanik.

5. Kekuatan. Kekerasan.

Kekenyalan. Kekakuan.

Plastisitas. Ketangguhan.

Kelelahan. Keretakan.


Teknik Mesin

Kegiatan Belajar 2

Proses Pengolahan Bahan Logam Besi (Ferro) dan

Logam Bukan Besi (Non Ferro)



Mengenal cara pengolahan logam besi (Ferro).

Mengenal cara pengolahan logam bukan besi (Non Ferro).

2.Uraian Materi

LOGAM BESI (FERROUS)

Pada garis besarnya logam digolongkan menjadi dua yaitu : Logam besi

(ferrous) dan Logam bukan besi (non ferrous). Logam besi adalah logam yang

paling penting dari segi teknis dan ekonomis serta telah terpaut dalam sejarah

manusia sejak sekitar 5000 tahun yang lalu dan juga logam besi memegang

peranan terbesar bagi perkembangan perekonomian yang kuat dalam sebuah

negara. Adapun logam besi berasal atau didapat dari bijih besi yang

merupakan bahan dari tambang dalam berbagai mutu dan dalam bentuk batuan

yang tidak sama besarnya. Jadi bijih besi adalah : bahan dasar/asal besi yang

ditambang tidak dalam keadaan murni, melainkan bijih besi tersebut masih

merupakan persenyawaan / ikatan kimiawi antara besi (Fe) dengan zat asam

(O), dan sebagian juga dengan zat air (H) dan dengan zat arang (C). Selain itu

bijih-bijih besi tersebut masih mengandung tambahan persenyawaan dengan

mangan (Mn), silisium (Si), belerang (S), pospor (P), dan lain-lain.

Unsur – unsur yang terpenting dalam bijih besi tersebut adalah unsur besi

(Fe) dan oksigen (O), yang persenyawaannya disebut dengan nama Besi

Oksid. Adapun kandungan persenyawaan besi (Fe) dalam bijih besi tersebut

dapat dibedakan dalam 4 macam bijih besi yaitu :


Teknik Mesin

Batu besi coklat (Limonit) (2 Fe2 O3 + 3 H2 O) dengan mengandung besi

kira-kira 40%.

Batu besi merah (Hematit) (Fe2 O3) dengan mengandung besi kira-kira

40% s/d 60%.

Batu besi magnetit (Fe3 O4) dengan mengandung besi kira-kira 60% s/d

70%.

Batu besi kalsit (spat karbonat) (Fe C O3) dengan mengandung besi

kira-kira 30% s/d 40%.

Bijih besi tersebut sebelum diolah/diproses didalam dapur tinggi untuk

mendapatkan bentuk dan struktur yang sesuai dengan yang diinginkan, terlebih

dahulu diproses pada proses pendahuluan , karena bijih besi yang dari

tambang biasanya masih bercampur dengan pasir, tanah liat, dan batu-batuan

lainnya, serta dalam bentuk dan ukuran yang tidak sama besar. Untuk

kelancaran pengolahan bijih, batu-batu bijih tersebut dipecah dengan mesin

pemecah, kemudian disortir antara bijih besi dan batu-batu ikiutan dengan

tromol magnet.

DAPUR TINGGI

Pada umumnya dapur tinggi digunakan untuk mengolah bijih-bijih besi

menjadi basi kasar. Didalam dapur tinggi tersebut terjadi proses peleburan, dan

proses reduksi bijih-bijih besi menjadi besi kasar. Dapur tinggi dibuat dari batu

tahan api yang dilapisi dengan mantel baja pada bagian luarnya dan

mempunyai bentuk dua buah kerucut terpancung yang berdiri satu diatas yang

lain pada alasnya. Bagian atas adalah tungkunya yang melebar kebawah,

sehingga muatannya dengan mudah mengalir kebawah dan tidak terjadi

kemacetan. Bagian bawah melebar keatas dengan maksud agar muatannya

tetap berada pada bagian bawah.

Bahan-bahan yang digunakan dalam proses dapur tinggi untuk menghasilkan

besi kasar antara lain:


Teknik Mesin

Bijih besi.

Bijih besi merupakan bahan pokok dari dapur tinggi dan bijih besi tersebut

didapat dari tambang setelah melalui proses pendahuluan.

Bahan tambahan.

Sebagai bahan tambahan biasanya digunakan batu kapur (Ca C O3),

dimana batu kapur tersebut gunanya untuk mengikat abu kokas dan batu-batu

ikutan hingga menjadi terak yang dengan mudah dapat dipisahkan dari cairan

besi kasar. Dan terak itu sendiri didalam proses berfungsi sebagai pelidung

cairan besi kasar dari oksidasi yang mungkin dapat mengurangi hasil yang

diperoleh karena terbakarnya besi kasar cair tersebut. Tetapi jika batu-batu

ikutan itu sendiri terdiri dari batu-batu basa, maka dipakai bahan tambahan

yang asam, misalnya flourida kalsium (Ca F O2). Proses pengikatan bahan

yang ikut dalam cairan besi kasar antara lain dapat dilihat pada reaksi kimia

sebagai berikut :

CaCO3 CaO + CO2

(terak)

FeS + CaO + CO Fe + CaS + CO2

(terak)

FeS + CaO + C Fe + CaS + CO

(terak)

Apabila bijih besi mengandung unsur Silisium (Si) atau Mangan (Mn), maka

reaksi kimianya adalah sebagai berikut :

CaO + SiO2 CaSiO3 (silikat kalsium sebagai terak cair)

MnO + SiO2 MnSiO3 (silikat mangan sebagai terak cair)

FeO + SiO2 FeSiO3 (terak besi)

Bahan bakar.


Teknik Mesin

Bahan bakar yang sering digunakan untuk dapur tinggi adalah kokas.

Kokas tersebut dibuat dari batu bara dengan jalan menyuling kering batu bara

dalam perusahaan kokas. Dimana batu bara yang terdiri dari bagian-bagian

seperti gas, ter, dan air dikeluarkan dari batu bara oleh suatu proses

pemanasan dan yang tinggal hanyalah zat arang (C) dan abu,inilah yang

dinamakan kokas.

Udara panas.

Udara panas digunakan untuk mengadakan pembakaran dengan bahan

bakar yang menjadi CO2 dan CO guna menimbulkan panas, juga untuk

mereduksi bijih-bijih besi. Udara panas dihembuskan dengan maksud agar

pembakaran lebih sempurna, sehingga kebutuhan kokas berkurang dan

pemanasan udara tersebut dilakukan pada dapur pemanas cowper.

Proses dalam Dapur Tinggi.


Teknik Mesin

Prinsip dari proses dalam dapur tinggi adalah proses reduksi, dimana

bijih besi, bahan bakar, dan bahan tambahan dimasukkan kedalam dapur

melalui lubang pengisian pada bagian atas dapur.

Didalam dapur tinggi terdapat 3 (tiga) daerah yaitu:

Daerah pemanasan pendahuluan dengan suhu 2000 C – 8000 C.

Daerah reduksi dengan suhu 8000 C – 14000 C.

Daerah pencairan / peleburan dengan suhu 14000 C – 18000 C.

Bahan-bahan yang baru dimasukkan melalui lubang pengisian lebih dahulu

dikeringkan pada mulut dapur oleh gas panas dapur tinggi dan lebih kebawah

lagi didalam dapur tinggi, maka temperaturnya tambah meningkat lebih

panas,disinilah terjadi perubahan oksid-oksid besi yang tinggi menjadi oksid-

oksid besi rendah oleh karbon monoksida (CO) yang naik keatas, dan menurut

rumus kimia sebagai berikut :

Fe3O4 + CO 3 FeO + CO2

3Fe2O3 + CO 2 FeO4 + CO2

FeO + CO Fe + CO2

Perubahan dengan CO ini dinamakan reduksi tidak langsung, dan ini

berlangsung terus didalam seluruh daerah reduksi.

Pada suhu ± 5350C, karbon monoksida mulai terurai menjadi karbon bebas dan

karbon dioksida dengan reaksi kimia yaitu :

2 CO C + CO2

Pada daerah suhu 4000C – 6000C, terjadi reaksi kimia yaitu :

Fe3O4 + CO 3 FeO + CO2

Pada suhu ± 4000C reduksi langsung terhadap bijih-bijih besi, dan terjadi reaksi

kimia sebagai berikut :

Fe2O3 + 3C 2 Fe + 3 CO

Fe3O4 + 4C 3 Fe + 4 CO


Teknik Mesin

Pada daerah suhu antara 7000C – 9000C reduksi langsung ferro oksida mulai

membentuk besi spat yang mengandung karbon dan batu kapur terurai pada

suhu ± 9000C, dan terjadi reaksi kimia sebagai berikut :

CaCO3 CaO + CO2

FeCO3 FeO + CO2

Dan didalam daerah lebur terjadi juga reduksi langsung oleh karbon sendiri,

terjadi reaksi kimia yaitu :

FeO + C Fe + CO

Selanjutnya didalam daerah lebur terjadi terak cair dari batu kapur, batu ikutan,

dan abu kokas, terjadi reaksi kimia yaitu :

CaO + SiO2 CaSiO3 (silikat-kalsium)

dan bila bijih mengandung mangan (Mn) terjadi reaksi kimia yaitu :

MnO + SiO2 MnSiO3 (silikat-mangan)

Sebagai hasil antara daerah reduksi dengan daerah lebur terjadi pula terak

yang mengandung besi (FeSiO3) yang dibagian paling bawah dari daerah lebur

dapat direduksi kembali oleh arang yang memijar dan terjadi reaksi kimia

sebagai berikut :

FeO + SiO2 FeSiO3 (terak besi)

FeSiO3 FeO + SiO2 (penguraian)

FeO + C Fe + CO (reduksi)

Karena udara yang dimasukkan pada saluran tiup yang suhunya ± 9000C,

kokas terbakar menurut rumus 2C + O2 2 CO, maka dihasilkan kalor

yang diperlukan untuk dapat berlangsungnya proses. Tetapi karbon dioksida

(CO2) yang terjadi sebagian direduksi kembali oleh kokas memijar, yang

letaknya lebih tinggi : CO2 + C 2 CO.

Sehingga gas CO yang dipakai untuk proses reduksi selalu ada. Jadi kokas

didalam dapur tinggi selain berfungsi sebagai kalor juga untuk mereduksi

oksigen didalam bijih-bijih besi.


Teknik Mesin

Jadi dapat disimpulkan bahwa proses-proses didalam dapur tinggi adalah :

Proses reduksi dari besi oksida.

Proses oksidasi karbon oleh oksigen.

Adapun hasil-hasil dari dapur tinggi adalah :

1. Besi kasar .

2. Terak.

3. Gas dapur tinggi.


Teknik Mesin

Proses Pembuatan Baja.

Bahan dasar untuk pembuatan baja adalah besi kasar yang dihasilkan dari

dapur tinggi. Besi kasar hasil dapur tinggi tersebut mengandung 90 % Fe, 3% -

5% karbon (C) dan masih ada campuran-campuran / kotoran-kotoran yang

tidak berguna seperti Mangan (Mn), Silisium (Si), Phospor (P), dan Belerang (S)

dan lain-lain. Dimana kotoran-kotoran tersebut tidak bisa dihilangkan didalam

proses dapur tinggi, untuk itu kotoran-kotoran tersebut harus dihilangkan /

dibakar hingga menjadi terak, yang dilakukan dengan bantuan Konvertor.

Konvertor Bessemer.

Konvertor Bessemer diciptakan oleh Henry Bessemer pada tahun 1855.

Konvertor ini digunakan untuk mengubah besi kasar kelabu menjadi baja yang

dapat ditempa dengan pengaruh oksidasi dari aliran udara panas dengan

tekanan ± 2 – 2,5 N/cm2 yang dihembuskan melalui besi yang sedang cair

kedalam konvertor dari bawah keatas dan membakar bahan-bahan bawaan (Si,

P, Mn, S, dan C).

Proses pengolaannya sekitar 20 menit, kemudian paduan terbakar dan

kalornya digunakan untuk mempertahankan agar besi tetap cair. Jika panas


Teknik Mesin

turun, maka ditambah ferro silisium dan jika mangan terlalu rendah, maka

ditambah besi kaca cair atau mangan ferro cair.

Besi kaca diperlukan untuk mereduksi baja cair, dengan reaksi kimia sebagai

berikut :

Si + 2 FeO SiO2 + 2 Fe

FeO + Mn Fe + MnO

Kelemahan proses ini yaitu kadar phospor tidak dapat dihilangkan sebab

phospor tidak dapat menjadi terak bila tidak diikat dengan batu kapur (CaO),

kemudian bila ditambahkan batu kapur, lapisan batu tahan api (SiO2) akan

bereaksi dengan batu kapur.

Hasil dari konvertor Bessemer ini disebut baja Bessemer yang banyak

digunakan untuk pekerjaan konstruksi (Baja Konstruksi). Adapun proses

Bessemer ini disebut dengan proses asam, karena muatannya / bahannya

bersifat asam dan batu tahan apinya juga bersifat asam.


Teknik Mesin

Konvertor Thomas.

Perbedaan antara proses Bessemer dengan proses Thomas terletak pada

bahan lapisan batu tahan apinya, lapisan konvertor Thomas dibuat dari batu

tahan api basa (dolomit). Dimana dolomit tersebut adalah campuran antara

kalsium karbonat (CaCO3) dengan magnesium karbonat (MgCO3). Dan supaya

dapat mengikat phospor (P), maka didalam proses ini dicampurkan CaO,

seperti pada reaksi kimia dibawah ini :

3 CaO + P2O5 Ca3 ( PO4 )2 (terak cair).

Terak yang bersifat basa tersebut dapat dimanfaatkan menjadi pupuk buatan

dengan nama pupuk phospat.

Hasil dari konvertor Thomas disebut baja Thomas yang juga banyak

dipergunakan untuk pekerjaan konstruksi (baja konstruksi) dan pelat ketel,

seperti halnya baja Bessemer.


Teknik Mesin

Proses Siemens – Martin

Dapur Siemens – Martin diciptakan pertama kali oleh Pierre Martin pada

th. 1865. Dapur ini digunakan untuk mengolah baja dengan bahan baku besi

kasar cair dan baja/besi bekas dan juga dapur tersebut memerlukan temperatur

yang cukup tinggi (±18000C).

Dimana dapur ini dinyalakan dengan gas yang dibuat dari regenerator.

Dan regenerator tersebut menggunakan panas bekas dari dapur tinggi sebagai

pemanasan pendahuluan. Dan setelah regenerator tersebut panas, maka

panas tersebut digunakan untuk memanaskan bahan bakar gas dan udara,

sebelum masuk kedalam kapur. Adapun arah aliran udara diatur oleh katup-

katup agar gas dan udara yang akan dibakar sudah dalam keadaan panas,

sehingga hasil pembakarannya diharapkan mendapatkan kalor yang lebih

tinggi.

Jika suhu dapur dapat cukup tinggi, maka serbuk-sebuk Fe2O3 atau

Fe3O4 dapat ditaburkan, dan kemudian baja yang akan dikerjakan dimasukkan

kedalan dapur. Berdasarkan lapisan batu tahan apinya, maka proses ini

/proses Siemens-Martin dapat dilakukan dengan proses asam atau basa.


Teknik Mesin

Proses Oksigen (Linz-Donawitz).

Proses oksigen ini diciptakan oleh perusahaan Voest-Linz dan Alpine-

Donawitz dari Austria setelah perang dunia II yang lalu.

Konstruksi dari dapur ini berbentuk bejana dengan kapasitas hingga 300 ton.

Dalam proses ini, pertama-tama yang dimasukkan adalah baja-baja bekas, lalu

kapur, kemudian besi kasar cair, dan selanjutnya oksigen dihembuskan secara

vertikal kedalam permukaan cairan baja, dengan demikian kotoran-kotoran

teroksidasi dan menjadi terak pada permukaan. Terak tersebut dikeluarkan

terlebih dahulu dan kemudian baja cair yang dikeluarkan.


Teknik Mesin

Proses Dapur Listrik

Dapur listrik digunakan untuk pembuatan baja dengan bahan bakubesi

kasar cair dan ditambah dengan baja-baja bekas.

Dapur ini mempunyai keuntungan-keuntungan yaitu sebagai berikut :

Dalam waktu singkat dapat mencapai temperatur yang tinggi, dan juga

temperaturnya mudah untuk diatur.

Dapat menghasilkan sumber kalor yang bersih dan tidak mempengaruhi

susunan/struktur dari besi.

Praktis tidak ada pengaruh udara luar (oksigen).

Sedangkan kekurangannya adalah biaya operasionalnya lebih mahal dan harga

perlengkapannya juga lebih mahal.

Dapur listrik ini dibedakan menjadi 2 macam yaitu :

1. Dapur Listrik Busur Cahaya.

2. Dapur Listrik Induksi.


Teknik Mesin

Dapur Listrik Busur Cahaya.

Konstruksi dari Dapur listrik busur cahaya ini berbentuk sebuah tungku

yang dapat dimiringkan (diputar) dengan tenaga hidrolik. Dan dapur ini

menggunakan elektroda-elektroda yang berguna untuk memperoleh busur

nyala api listrik, dimana busur nyala api listrik ini terjadi antara elektroda dengan

elektroda atau elektroda dengan besi cair.

Prinsip kerja dari dapur ini adalah sebagai berikut:

Bila elektroda dialiri listrik maka akan terjadi loncatan – loncatan bunga api dari

elektroda satu ke elektroda lainnya, atau dari elektroda ke basi cair atau dari

besi cair ke elektroda lainnya.


Teknik Mesin

Dapur Listrik Induksi.

Konstruksi dari Dapur ini berbentuk bejana yang disekelilingnya dililiti oleh

kawat kumparan dari tembaga yang biasanya disebut dengan lilitan primer.

Prinsip kerja dari dapur ini adalah sebagai berikut yaitu :

Bila listrik dialirkan lewat lilitan primer dan karena lilitan primer tersebut

mengelilingi inti (cairan besi), maka akan terjadi medan magnet pada inti.Dan

karena lilitan sekunder juga mengelilingi inti tersebut , maka akan terjadi pula

induksi listrik dari inti ke lilitan sekunder, yang akhirnya lilitan sekunder tersebut

dapat menimbulkan panas, yang mana panas tersebut digunakan untuk

mencairkan besi disekitarnya. Jadi lilitan sekunder pada dapur induksi yang

menghasilkan frekuensi tinggi adalan besi cairnya.


Teknik Mesin

Proses Penuangan Baja.

Setelah baja diolah di dalam dapur, baja cair tersebut kemudian di tuang.

Dalam proses penuangan baja cair tersebut dapat dibedakan dalam 2 (dua)

cara yaitu : Menuang balok dan Menuang lempengan.

Menuang balok.

Baja cair dari dapur dituang ke dalam panci tuang dan selanjutnya dari panci

tuang di isi kan ke dalam cetakan tuang (Kokilengus).

Proses pengisiannya dikenal dalam 2 (dua) cara yaitu :

Menuang dengan cara menjatuh.

Menuang dengan cara menaik.

Untuk menghindari ikut tertuangnya terak dan kotoran-kotoran lainnya, maka

panci tuang dibuat sedemikian rupa sehingga baja cair dapat mengalir dengan

lancar.

Bila baja telah membeku di bagian luarnya, maka cetakan tuangnya dilepaskan

dan balok baja tersebut selanjutnya didingikan , dan selanjutnya balok baja

tersebut dapat diolah / diproses dengan cara rolling menjadi lonjoran /

batangan.


Teknik Mesin

Menuang lempengan.

Baja cair dari dapur di tuang ke dalam panci tuang dan dari sana

instalasi penuang lempengan di isi. Konstruksi instalasi penuangan ini dibuat

sedemikian rupa sehingga dapat langsung memproduksi lonjoran atau

batangan


Teknik Mesin

Proses Pembentukan Baja

Pada proses pembentukan ini dikenal dalam 2 (dua) cara pembentukan

yaitu : Proses pembentukan panas dan proses pembentukan dingin. Dan yang

dimaksud dengan pembentukan adalah memberikan bentuk bahan sehingga

menjadi barang jadi atau setengah jadi.

Proses pembentukan secara panas ( Hot Working ).

Proses pembentukan secara panas adalah proses pembentukan secara

plastis terhadap logam atau paduan yang dilakukan diatas temperatur

rekritalisasinya.

Dengan proses tersebut logam tidak akan mengeras, untuk itu dengan proses

ini dapat dengan cepat dan dapat memproses secara terus menerus sesuai

dengan yang diinginkan. Dimana logam tidak hanya menjadi lebih maliabel

pada suhu yang tinggi, akan tetapi juga lebih lunak , karena rekritalisasi selalu

terjadi selama proses berjalan.

Proses pengerjaan panas ini akan bisa menghemat penggunaan tenaga dan

waktu selama proses, serta menghasilkan bentuk butiran yang halus dan

seragam pada saat rekristalisasi.

Adapun Kerugian dari proses pengerjaan panas (Hot Working) adalah

hasil yang didapat mempunyai permukaan yang buruk dan bersisik, karena

pengaruh okasidasi dan sisik akibat proses tersebut , serta ketelitian dari

ukuran umumnya sulit untuk dicapai karena adanya penyusutan.

Dan biasanya setelah selesai pengerjaan panas selalu diikuti oleh proses dingin

yang gunanya untuk memperbaiki kwalitas permukaan yang dihasilkan dan juga

untuk mendapatkan ukuran yang teliti.


Teknik Mesin

Proses Pembentukan secara dingin (Cold Working)

Proses pembentukan secara dingin adalah proses pembentukan secara

plastis terhadap logam atau paduan yang dilakukan dibawah temperatur

rekritalisasi.

Proses pembentukan dingin ini disamping untuk memperbaiki kwalitas hasil dan

ketelitian dari ukuran, proses ini khusus digunakan untuk beberapa operasi

yang tidak dapat dikerjakan secara panas, terutama pengerjaan “drawing” ,

karena ductilitynya biasanya akan berkurang pada suhu yang tinggi sehingga

tegangan tariknya berkurang, maka dari itu material dengan mudah akan lebih

cepat putus . Jadi malliabilitinya meningkat dengan naiknya suhu, akan tetapi

ductilityny umumnya berkurang.

Adapun pembentukan baja dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu

misalnya dengan pengerollan (Rolling), tempa (Forging), penekanan

(Extruding), penarikan (Drawing), dan pembengkokan (Bending).

Pengerollan (Rolling).

Dalam prinsipnya pengerolan itu adalah gabungan dari dua buah roll yang

diataranya untuk merubah bentuk dari baja sesuai dengan yang diinginkan.


Teknik Mesin

Tempa (Forging).

Tempa dapat dilakukan dengan menumbuk atau menekan benda kerja ke

lubang cetakan yang akan diberi bentuk sesuai dengan bentuk cetakannya.

Penekanan (Extruding).

Penekana bisa dilaksanakan secara pengerjaan panas atau pengerjaan dingin .

Logam-logam yang dapat dikerjakan melalui proses ini yaitu : timah, tembaga,

aluminium, magnesium, dan logam-logam paduannya.


Teknik Mesin

Penarikan (Drawing).

Penarikan adalah proses pengerjaan dingin yang khas, karena dibutuhkan

ductility dari bahan yang akan ditarik. Batangan kawat dihasilkan dengan

tarikan melalui cetakan.

Pembengkokan (Bending).

Pembengkokan merupakan proses pembentukan secara pengerjaan dingin

yang menyebabkan perubahan plastis dari logam disekitar garis sumbunya.


Teknik Mesin

Proses Pembentukan Pipa.

Proses pembentukan pipa dapat dilaksanakan dalam dua cara yaitu :

1. Proses pembuatan pipa dengan tanpa di las (Piercing).

2. Proses pembuatan pipa dengan di las (Welded Pipe).

Proses pembuatan pipa, tanpa di las (Piercing).

Piercing digunakan untuk membentuk tabung berdinding tebal tanpa

sambungan (di las) yang dilaksanakan dengan cara pembentukan panas dan

dapat dilaksanakan dalam dua cara yaitu :

1. Dengan Proses Pengerolan Mendatar :

Dalam proses ini dipergunakan dua roll yang berbetuk drum. Dan jika

sebuah balok didorong melalui roll ini , maka akan terjadi sebuah lubang

di dalam balok yang di akibat kan dari tusukan sebuah penusuk yang

dibuat licin dan bulat.


Teknik Mesin

2. Dengan Proses Pengerolan Dorong :

Dalam prose ini .balok baja ditempatkan dalam matriks. Dan setelah itu

ditekan oleh suatu penusuk ke dalam balok dengan gaya yang besar.

Dan dengan menggunakan penusuk tersebut balok di dorong melalui

sejumlah roll besar sehingga berbentuk pipa.


Teknik Mesin

Proses Pembentukan Pipa, dengan di Las (Welded Pipe).

Proses pembuatan pipa dengan di las ini, dilaksanakan dalam dua

sistem yaitu :

1. Pengerolan dengan sistem Fretz Moon :

Dalam sistem ini pelat baja dibentuk menjadi bentuk tabung , yang

kemudian kedua sisinya di las, yang terlebih dahulu kedua sisinya

dipanasi sampai mencapai temperatur pijar.


Teknik Mesin

2. Pengerolan dengan sistem las resistansi listrik.

Sistem ini biasanya digunakan untuk pembuatan pipa-pipa dengan

diamater yang labih besar. Dan dalam sistem ini baja dibentuk terlebih

dahulu sampai berbentuk tabung dan kemudian ke dua sisinya di las

dengan menggunakan las resistansi titik.


Teknik Mesin

Proses Pengolahan Besi Tuang .

Pada umumnya besi tuang seperti halnya baja yang pada dasarnya

adalah paduan antara besi (Fe) dengan zat arang ( C ) , dimana kandungan

karbon yang terikat pada paduan tersebut lebih tinggi sekitar antara 2,5 -4,0 % .

Besi tuang ini mempunyai sifat antara lain, ductilitynya rendah,tidak

dapat ditempa, tidak dapat di roll, tidak dapat di tarik, dll.dan satu- satunya

proses pembuatannya adalah dengan proses penuangan, karena itu

dinamakan besi tuang. Walaupun kekuatan dan keliatan/keuletan lebih rendah

dibanding dengan baja, tetapi penggunaan besi tuang tersebut masih cukup

banyak, karena proses pengolahannya lebih mudah dan mempunyai beberapa

sifat khusus yang sangat berguna untuk hal-hal tertentu.


Teknik Mesin

Proses pembuatan besi tuang tersebut dapat dilakukan dalam dapur

listrik induksi atau dapur kubah (Kupoloefen) yang mempunyai temperatur kerja

dari dapur tersebut mencapai 1300 0 C dan yang paling banyak dipakai untuk

pengolahan besi tuang adalah dapur kubah (Kupoloefen). Dapur kubah tersebut

berbentuk silinder tegak dan terbuat dari baja yang dibagian dalamnya dilapisi

dengan batu tahan api.

Proses kerja dari dapur kubah adalah sebagai berikut : melalui jendela

isi pada lantai isi, diisikan balok besi tuang, baja bekas dan besi tuang bakas,

kemudian bahan tambah dan terakhir adalah kokas. Untuk pembakaran

kokas,dibutuhkan zat asam . Zat asam tersebut diperoleh dari udara, dimana

udara ini dimasukkan melalui lubang angin kedalam dapur untuk mencairkan

besi tuang dan kokas. Cairan tersebut mengalir ke tungku muka mengumpul

disana, dan kemudian dikeluarkan secara berkala bila jumlah cairan tersebut

sudah banyak. Demikian juga penambahan bahan baku selalu diisikan secara

berkala pula, supaya dapur tersebut dapat bekerja secara kontinyu.

Pada dasarnya besi tuang dapat digolongkan dalam 2 (dua) kelompok utama

yaitu :

Besi tuang yang mengadung grafit (besi tuang kelabu).

Besi tuang yang tidak mengadung grafit (besi tuang putih).

Besi tuang yang mengandung grafit (Besi tuang kelabu).

Besi tuang kelabu adalah besi tuang yang banyak digunakan. Adapun

bahan dasar yang digunakan untuk pembuatan besi tuang kelabu adalah besi

kasar kelabu, dimana besi kasar kelabu ini mempunyai kadar silisium yang

tinggi dan kadar mangan yang rendah. Dan dengan adanya kandungan silisium

yang tinggi dan kandungan mangan yang rendah maka pembentukkan zat

arangnya akan bebas meningkat., sehingga besi tuang kelabu setelah proses

pendingina banyak mengadung grafit. Grafit terbentuk pada saat pembekuan

dan pada proses grafitisasi yang didorong oleh tingginya kadar karbon, adanya


Teknik Mesin

unsur grafit stabilizer, terutama silikon, temperatur penuangan yang tinggi dan

pendinginan yang lambat . Banyanya grafit dalam besi tuang ini menyababkan

penampang patahannya tampak berwarna kalabu, maka dari itu besi tuang ini

disebut besi tuang kelabu.

Besi tuang kelabu terdiri atas perlit dan grafit , adapun perlit itu sediri terdiri atas

ferrit dan cementit. Dimana grafit tersebut mempunyai sifat-sifat yaitu lunak,

kekuatan terik rendah, regangan kecil, dapat menerima gaya tekan yang besar,

dapat meredam suara dan geteran, serta mempunyai sifat luncur yang kacil.

Adapun cementite mempunyai sifat yaitu keras dan getas. Dan ferrit

mempunyai sifat yaitu lunak.

Jumlah, besar dan bentuk dari lamelgrafit tersebut tergantung dari

jumlah campuran kimiawi dan kecepatan pendinginannya.

Contoh dari campuran kimiawi antara lain :

Silisium (Si) dengan pendinginan lambat akan dapat menaikkan

pembentukan grafit.

Mangan (Mn) dengan pendinginan secara cepat akan dapat mengurangi

pembentukan grafit.

Dengan demikian apabila ujung yang tipis dari suatu besi tuang didinginkan

secara cepat, maka akan menghasilkan bagian yang keras, karena terjadi

sedikit grafit yang terbentuk.

Disamping besi tuang ber lamel grafit , masih terdapat lagi 2 (dua) jenis

besi tuang kelabu yang lain yaitu :

Besi tuang ber lamel grafit halus (besi tuang mekanik).

Besi tuang ber grafit bola (speroidical grafit).


Teknik Mesin

Besi tuang ber lamel grafit (besi tuang mekanik).

Besi tuang mekanik adalah besi tuang dengan sepenuhnya terdiri dari

grafit halus. Besi tuang mekanik tersebut mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :

tahan terhadap gesekan, kekuatan kejut nya tinggi, dan dapat dikeraskan.

Besi tuang ber grafit bola (speroidical grafit).

Besi tuang ini sering juga disebut besi tuang nodular atau besi tuang

ductile. Besi tuang ini mengandung grafit dalam bentuk bola bundar. Bagian

tepinya tidak tajam dan strukturnya lebih bersambung. Dengan adanya

menambahkan sedikit logam magnesium (Mg) pada besi cair sebelum

penuangan, maka grafit akan berada dalam bentuk bola.


Teknik Mesin

Besi tuang yang tidak mengadung grafit (besi tuang putih).

Besi tuang ini dinamakan besi tuang putih, karena bidang patahannya

berwarna putih, yang diperoleh dari sementit putih. Bahan baku pembuatan

besi tuang putih adalah besi kasar putih. Besi kasar putih ini memiliki kadar

silisium yang rendah dan kadar mangan yang rendah pula.

Karena kadar silisium yang rendah, menyebabkan hanya terbentuk sementit.

Dengan demikian besi tuang putih ini setelah didinginkan hanya terdiri dari

perlit dan sementit.

Kelompok besi tuang putih yang terkenal adalah besi tuang tempa dan besi

tuang keras.

Besi tuang tempa.

Besi yuang tempa dapat dikelompokan dalam 2 macam yaitu:

Besi tuang tempa black heart.

Besi tuang tempa white heart.


Teknik Mesin

Besi tuang tempa black heart.

Dalam proses pembuatan besi tuang tempa black heart ini adalah

pertama besi tuang putih dengan kandungan silisium (Si) rendah dipanaskan

sampai mencapai suhu/temperatur 9000C, dalam tipe dapur yang selalu

bebas dari oksigen di sekitarnya.

Rangka bakar bergerak membawa tuangan masuk dalam daerah

pemanasan secara perlahan-lahan, sehingga jumlah waktu pemanasan sekitar

± 48 jam. Dengan adanya pemanasan (Annealing) yang diperpanjang

mengakibatkan sementit nya hancur menjadi lapisan grafity yang kasar, dan

karbon yang tertinggal /tersimpan seperti “Rose” pada temper karbon.

Permukaan pecahan dari besi tuang tempa black heart ini tampak gelap karena

kandungan karbon,oleh sebab itulah besi tuang ini disebut dengan black heart.

Karena struktur nya terdiri atas temper karbon dan ferrite, maka menjadi lunak

dan ulet (ductile). Besi tuang tempa black heart ini sering digunakan dalam

industri mobil, karena campuran antara sifat tuangan yang ada tahan terhadap

getaran dan dapat dikerjakan dengan mesin.


Teknik Mesin

Besi tuang tempa white heart.

Besi tuang tempa white heart dihasilkan dari besi tuang putih bersilikon

rendah. Dalam proses pembuatannya besi tuang putih ini di panas kan hingga

mencapai temperatur ± 1000 C selama 100 jam dan sambil dihubungkan pada

bahan oksidasi , seperti misal nya biji besi Hematit (Fe 2 O 3 ). Selama proses

pemanasan, karbon pada permukaan tuangan di oksidasi kan dengan bijih

hematit dan akan hilang sebagai gas karbon dioksida (CO2). Setelah proses

ini selesai , pada bagian yang tipis hanya mengadung ferrite dan pada bagian

pecahan akan memberikan warna besi putih yang dsebut dengan white heart .

Proses pembuatan besi tuang tempa white heart ini cocok untuk mengerjakan

bagian-bagian tipis yang menghendaki ke uletan yang tinggi.


Teknik Mesin

Besi tuang keras.

Bahan baku untuk pembuatan besi tuang keras ini adalah besi kasar

kelabu yang memiliki kadar silisium yang tinggi (1,5 – 5,5%) dan kadar mangan

yang rendah. Besi tuang keras ini mempunyai lapisan luar yang tahan terhadap

ke ausan dan sangat keras, tetapi pada bagian dalam (inti) lunak dan kenyal.

Pada proses pembuatannya, benda tuang di dingin kan dengan cepat

pada bagian luarnya, sedangkan pada bagian dalamnya (inti) didinginkan

secara perlahan-lahan. Untuk memperoleh kecepatan pendinginan yang besar

pada bagian luarnya, proses penuangannya dilakukan dalam cetakan pasir

dengan mamakai benda kejutan dari logam atau dengan cara menuang ke

dalam cetakan yang terbuat dari logam seluruhnya.

Dengan cara pendinginan seperti ini benda tuang memperoleh lapisan

luar yang terdiri dari besi tuang putih dan pada bagian inti yang terdiri dari baja

tuang campuran sampaii ferrit. Besi tuang keras banyak dipakai untuk

pembuatan roll pada mesin cetak, mesin untuk gilingan padi dan mesin

penggiling karet.

Baja tuang.

Baja tuang adalah baja yang dituang dalam bentuk tertentu. Dan setelah

proses penuangan selesai, benda tuang dipanasi hingga mencapai temperatur

antara 8000 – 9000 C kemudian didinginkan secara capat samp[ai pada

temperatur 7000 C dan akhirnya didinginkan perlahan-lahan hingga diperoleh

struktur butiran yang halus. Baja tuang ini banyak digunakan untuk pembuatan

mesin-mesin yang besar, seperti rumah turbin, sudu-sudu turbin, dan untuk

bagian-bagian motor bakar.

Kadar karbon dari baja tuang biasanya lebih rendah dari pada kadar karbon

dari besi tuang dan biasanya kurang dari 1,0 % C.


Teknik Mesin

Proses penuangan besi dan baja tuang.

Proses penuangan adalah suatu proses pembentukan besi atau baja

tuang dengan jalan mengisi cetakan dengan besi/baja cair. Cetakan pada

umumnya terbuat dari pasir atau baja tuang tekanan tinggi.

Berdasarkan bahan yang dipergunakan untuk pembuatan cetakan

dikenal dalam dua cara menuang yaitu penuangan dengan cetakan yang tidak

tetap dan penuangan dengan cetakan tetap.

Penuangan dengan cetakan yang tidak tetap dibedakan lagi menurut model

yang dipergunakan yaitu : Model yang tetap, dan Model yang hilang.

Sedangkan penuangan dengan cetakan yang tetap tidak mempergunakan

Model.

Proses penuangan.

Proses penuangan meliputi pekerjaan-pekerjaan yaitu : Pembuatan

gambar; Pembuatan model; Rangka inti (2bagian); Cetakan bawah; Cetakan

atas; Penyetelan cetakan (atas dan bawah) dan pengeluaran benda tuang.

Pembuatan gambar teknik.

Langkah pertama dari proses penuangan ialah membuat gambar teknik

dari benda yang akan dibuat / dituang, dengan mengingat bidang-bidang yang

kemudian harus dikerjakan lebih lanjut.


Teknik Mesin

Model dan Mal.

Model dan mal biasanya terbuat dari kayu, logam, plastik, atau lilin.

Pada pembuatan model perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut :

Untuk mencegah penyerapan air dan perubahan bentuk, maka model itu

harus disusun dari beberapa bagian yang direkatkan, disekerup, atau

dipakukan dengan arah serat yang saling bersilangan dan setelah model

tersebut selesai diberi lak merah.

Model harus dibuat lebih besar, mengingat benda hasil tuang mengalami

penyusutan dan besarnya penyusutan tersebut tegantung dari jenis

bahan yang dituang yaitu antara lain :

o Tuangan besi 1, 8 2.0 %

o Tuang baja 1,0 %

o Tuangan temper 1,0 2,0 %

o Al. dan paduan Al. 1,25 %

o Cu. Dan paduan Cu. 1,5 %

o Timah 0,5 %

o Timah hitam 1,0 %

Bagian yang akan dikerjakan lebih lanjut setelah dituang, pada model

diberi tambahan sebesar 5 10 mm.

Benda yang berlobang harus diberi bagian yang menonjol atau tajuk.

Untuk memudahkan pengeluaran model dibuat menjadi 2 bagian dan

longgar.


Teknik Mesin

Rangka inti.

Untuk benda tuang yang berlobang perlu dibuatkan inti dan untuk itu

harus dibuatkan cetakan inti (rangka inti).

Cetakan bawah.

Pertama-tama dibuat cetakan bawah, dengan meletakkan model bagian

bawah kedalam rangka cetak, kemudian rangka cetak di isi dengan pasir cetak.

Penyetelan cetakan atas dan bawah.

Cetakan atas dibuat dengan meletakan model bagian atas pada rangkan

cetak dan disetel pada cetakan bagian bawah.


Teknik Mesin

Pengeluaran model.

Model dikeluarkan dari cetakan dan cetakan sekarang sudah siap untuk

dipakai lagi.

Pembersihan benda tuang.

Cetakan dibuka dan benda tuang dibersihkan dari pasir cetakan.

Kesalahan-kesalahan pada proses penuangan.

Pada proses penuangan dan pendinginan dapat terjadi berbagai macam

kesalahan (cacat). Cacat-cacat tersebut umumnya disebabkan oleh

perencanaan, bahan yang dipakai (bahan yang dicairkan, pasir dan

sebagainya), Proses (mencairkan, pengolahan pasir, membuat cetakan,

penuangan, penyelesaian dan sebagainya) atau perencanaan penuangan.


Teknik Mesin

Berdasarkan komisi penuangan internasional cacat tersebut digolong-

golongkan sebagai berikut :

No. Nama cacat Gambar skema Ciri-ciri

1 Rongga

udara

Berbentuk lobang

pada permukaan atau

dalam tuangan.

Berwarna hitam atau

biru (besi / baja)

2 Retak Retak pengaruh

panas,tidak tajam, dan

tidak kontinyu.

Retak pengaruh

temperatur

rendah,tidak lebar,

runcing dan lurus.

3 Ekor tikus Rongga lurus

menyerupai ekor tikus.

4 Lobang jarum Berlobang yang

bentuknya seperti

tusukkan jarum.

5 Salah alir Logam cair tidak

cukup untuk mengisi

rongga cetakan.


Teknik Mesin

No Nama Cacat Gambar skema Ciri-ciri

6 Rontokan

cetakan

Sudut / bengkokan tak

menentu,karena

pecahnya cetakan

dan pasir

7 Struktur

butiran

terbuka

Terlihat seperti pori-

pori kulit pada

permukaan beda kerja

setelah dikerjakan

dengan mesin.

8 Pergeseran Hasil tuangan tidak

cocok yang satu

dengan yang lainnya.

9 CIL (tuangan

besi dan

baja)

Baian luar dari haisl

tuangan sukar

dikerjakan dengan

mesin.

10 Penyinteran Permukaan tuangan

cacat oleh tercampur-

nya pasir dan logam.

11 Inklusi terak Banyak terak yang

terapung pada

permukaan tuangan.


Teknik Mesin

Macam-macam Baja dan Penggolongannya.

Macam-macam Baja.

Baja berdasarkan pemakaiannya, dalam teknik dapat diklasifikasikan

dalam 2 (dua) kelompok yaitu :

Baja Konstruksi.

Baja Perkakas.

Dari kedua kelompok baja tersebut diatas masih juga dapat digolongkan dalam

3 (tiga) macam yaitu :

Baja yang tidak dipadu.

Baja paduan rendah.

Baja paduan tinggi.

Dan dari ketiga macam tersebut diatas, baja juga memiliki ciri-ciri yaitu sebagai

berikut :

Baja yang tidak dipadu :

Mengandung 0,06 s/d 1.5 % C. dan dengan sedikit mangan (Mn),

Silisium (Si), Posphor (P), dan belerang (S).

Baja paduan rendah :

Mengandung 0,06 s/d 1,5 % C. dan ditambah dengan bahan paduan

maksimum 5 % (kurang dari 5 %).

Baja paduan tinggi :

Mengadung 0,03 s/d 2,02 % C. dan ditambah dengan bahan paduan

lebih dari 5 % bahan paduan.


Teknik Mesin

Baja konstruksi.

Baja konstruksi banyak dipergunakan untuk keperluan konstruksi-

konstruksi bangunan dan pembuatan bagian-bagian mesin.

Berdasarkan campuran dan proses pembuatannya, baja konstruksi

tersebut dapat dibagi dalam 3 (tiga) kelompok yaitu :

Baja karbon.

Baja kwalitet tinggi.

Baja spesial.

Baja konstruksi tersebut dalam pengguanannya ditentukan oleh

kekuatan tarik minimumnya. Dan kekuatan tarik dari baja konstruksi ini akan

semakin besar, bila kandungan karbon dari baja tersebut semakin tinggi. Akan

tetapi dengan semakinnya kandungan karbon, maka baja akan menjadi rapuh.

Demikian pula kemampuan untuk dikerjakan dengan cara panas, cara dingin,

dan dengan mesin-mesin perkakas akan menjadi jelek.

Baja konstruksi tersebut mempunyai 2 (dua) group kwalitet, yang

biasanya dilakukan dengan pemberian nomor kode 2 dan 3.

Contoh : St. 44 – 2 2 menunjukan kode baja berkwalifikasi tinggi.

St. 44 – 3 3 menunjukan kode baja berkwalifikasi istimewa.

Baja Otomat.

Baja otomat terdiri dari kelompok baja kwalitet tinggi yang tidak dipadu

dan paduan rendah dengan kadar belerang (S) dan posphor (P) yang tinggi.

Baja ini mengandung 0,07 s/d 0,65 % C,. 0,18 s/d 4 % S , 0.6 s/d 1,5 % Mn,

dan 0,05 s/d 0,4 % Si. Dan untuk maksud menghaluskan permukaan ditambah

lagi 0,15 s/d 0,3 % Timbel (P), Karena kandungan belerang dan posphornya

yang tinggi, maka baja otomat tersebut sangantidak baik untuk di las.


Teknik Mesin

Baja Case Hardening.

Baja case hardening diperoleh dengan menaruh komponen baja ringan

diantara bahan yang kaya dengan karbon ( C ) dan memanaskannya hingga

diatas suhu kritis antara 900º s/d 950º C. dalam waktu yang cukup lama untuk

mendapatkan lapisan permukaan yang kaya akan karbon ( C ).

Baja case hardening ini terdiri dari baja kwalitet tinggi yang tidak dipadu dan

baja spesial yang tidak dipadu atau yang dipadu. Dan agar supaya inti dari baja

ini tetap liat, maka kandungan karbon (C) tidak boleh lebih dari 2,06 %.

Kandungan karbon (C) dari baja yang telah dikarbonisasi pada bagian

permukaan benda kerja terletak antara 0,6 s/d 0,9 % .

Baja Perkakas.

Baja perkakas ini banyak dipergunakan untuk bahan membuat perkakas-

perkakas seperti : stempel, kaliber, dan alat-alat potong.

Baja perkakas dikelompokkan berdasarkan :

o Keadaan paduan : Tidak dipadu, paduan rendah dan paduan tinggi.

o Bahan pedingin untuk pengerasan : Air , minyak , dan udara.

o Proses pengerjaannya : pengerjaan panas dan pengerjaan dingin.

Baja perkakas tanpa paduan.

Baja perkakas tanpa paduan ini mempunyai sifat-sifat yang terpenting

yaitu :

Kandungan karbon (C) antara 3,5 s/d 1,6 %.

Temperatur pengerasan antara 750º s/d 850º C.

Temperatur tempering antara 100º s/d 300º C.

Temperatur kerja samapi dengan 200º C.


Teknik Mesin

Adapun penggunaan dari baja perkakas tanpa paduan ini sangat ditentukan

oleh jumlah kandungan Karbon (C) nya.

Contoh :

Kandungan Karbon (C) Digunakan untuk pembuatan Sifat-sifat

0,5 % Kapak, martil, landasan tempa Sangat rapuh

0,8 % Penitik, gunting, pisau Rapuh

0,9 % Perkakas tukang kayu, pahat Rapuh, keras

1,2 % Kikir, penggores, gunting Keras

1,3 % Mata bor, skraper Keras, rapuh

1,5 % Reamer, matras Sangat keras

Baja dari group ini dapat dikeraskan dengan jalan dicelupkan ke dalam air. Dan

pada temperatur kerja diatas 200 º C kemampuan potongnya hilang, oleh

karena itu banyak digunakan untuk pembuatan perkakas-perkakas yang tidak

mempunyai temperatur kerja yang tinggi.

Baja paduan.

Dengan memadukan unsur-unsur logam lain terhadap baja paduan

mempunyai maksud adalah sebagai berikut :

Meningkatkan kekerasan.

Memperbaiki sifat-sifat dari baja tersebut.

Adapun unsur-unsur paduan untuk baja paduan dapat dibagi dalam 2 (dua)

kelompok yaitu :

Unsur yang membuat baja menjadi kuat dan ulet/liat dengan

menguraikannya ke dalam ferrite (seperti misalnya Ni, Mn, sedikit Cr dan

Mo). Unsur-unsur tersebut diatas terutama dipergunakan untuk

pembuatan baja konstruksi.


Teknik Mesin

Unsur-unsur yang bereaksi dengan karbon dalam baja akan membentuk

karbida yang lebih keras dari sementit (seperti misalnya unsur-unsur Cr,

W, Mo, dan V. Unsur-unsur ini terutama dipergunakan untuk pembuatan

baja perkakas.

Pengaruh dari berbagai unsur untuk memperbaiki sifat-sifat baja dapat dilihat

pada skema berikut ini:

Unsur

Sifat-sifatC Si Mn Cr Ni W Mo V Co Al Ti

Kekuatan

Kekerasan

Elastisitas

Tahan panas

Daya hantar listrik

Sifat magnetis

Tahan korosi

Tahan aus

Perpanjangan panas

Kemampuan tempa

Keterangan :

: Mempertinggi / memperbaiki

: Mengurangi / memperjelek


Teknik Mesin

Penggolongan baja.

Sistematika penggolongan / penunjukkan Baja dapat dilakukan melalui tiga hal

yaitu sebagai berikut :

Proses pembuatan atau sifst-sifst khusus, yang ditunjukkan dengan

“HURUF”.

Susunan atau tegangan tarik minimal, yang ditunjukkan dengan

“HURUF DAN ANGKA”.

Proses perlakuan panas atau deformasi, yang ditunjukkan dengan

“ANGKA DAN HURUF”.

Atau selengkapnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Ket

era

ngan Proses pembuatan baja/

Sifat-sifat khususSusunan atauTegangan tarik min.

Perlakuan panas atau Deformasi

Sim

bol

-sim

bol

Proses pembuatan baja:

E dapur ElektroM dapur Siemen-MartinY convertor Linz-DonawitzB convertor BesemerT convertor ThomasR baja dikil/tenangRR baja dikil khususU baja tidak dikilH baja setengah dikilG tuanganGG besi tuang kelabuGGG besi tuang nodularGH tuangan dikilGTW besi tuang tempa putihGTS besi tuang tempa hitamGTP besi tuang tempa pearliticGGK besi tuang dikilGSZ baja tuang sentrifugal

Sifat-sifat khusus:

A tidak disepuhP cocok untuk drop forgingQ cocok untuk cold formingS cocok untuk di lasWT dapat tahan cuacaZ dapat ditarik

Baja konstruksi umum :

St. diikuti oleh suatu nomor, menunjukkan tegangan tarik minimal dalam da N/mm².

Baja case hardening dan baja tempering non paduan

C diikuti oleh suatu nomor menunjukkan kandungan C dalam 1/100 %.K kandungan P dan S rendah

Baja paduan rendah

Kandungan C dalam 1/100 %Elemen-elemen paduan pada urutan kandungannyaKode-kode menunjukkan kandungan paduan

Baja paduan tinggi

X sebagai tandaKandungan C dalam 1/100%Elemen-elemen paduanJumlah yang menunjukkan kandungan paduan dalam %.

A let downE case hardenedG soft-anealedH hardenedHJ induction hardenedK cold formedN normalizedS stress relievedV temperedNT nitratedW tool steel un alloyed

Kelompok kwalitas:

-2 untuk kebutuhan yang lebih tinggi kandungan, P max. 0,05%-3 untuk kebutuhan khusus proses pembuatan baja RR , kandungan P max dan S max masing-masing 0,045 %W1 baja alat kelompok kwalitas 1 (1……3)WS baja alat untuk maksud khusus.


Teknik Mesin

Tabel 1. (hanya untuk baja paduan rendah)

Multipler Elemen-elemen paduan

4

10

100

Cr, Co, Mn, Ni, Si, W

Al, Cu, Mo, Ti, V

C, P, S, N

Kode = Kandungan efektif dalam % multipler

Tabel 2 . (untuk pelat logam besi / baja)

Pengerjaan permukaan

Kode Keterangan

03

05

Permukaan umumnya di roll dingin

Permukaan sangat baik

Kwalitas permukaan

Kode Keterangan

g

m

r

Halus, permukaan harus kelihatan terang Ra 0,6 µm

Redup, permukaan harus kelihatan redup merata

Ra > 0,6 < 1,8 µm

Permukaan kasar Ra 1,5 µm

Contoh penggunaannya:

R St 37 – 2 Baja konstruksi umum, dikil, tegangan tarik minimum 360 N/mm²,

kelompok kwalitet 2.

C 110 W 1 Baja perkakas dengan 1,1 % C, kwalitet 1, kandungan P dan S

0,025 %.


Teknik Mesin

Sistematika penggolongan bahan berdasarkan DIN 17007.

Logam besi, baja dan logam bukan besi dapat juga digolongkan

berdasarkan nomor-nomor bahan. Sitem ini terutama banyak dipakai untuk

pemakaian di bidang komputer.

Adapun sistemnya adalah sebagai berikut :

X XX XX X X

Golongan bahan

Kode untuk klasifikasi bahan

Kode untuk spesifikasi bahan

Kode untuk proses peleburan

Kode untuk perlakuan panas

Tabel angka indeks untuk golongan bahan.

Indeks Keterangan

0

1

2

3

4---8

Besi kasar, besi tuang

Baja, baja tuang

Logam berat (kecuali besi)

Logam ringan

Bahan-bahan bukan logam


Teknik Mesin

Tabel angka indeks untuk klasifikasi bahan (golongan bahan indeks 1)

Indeks Tingkatan

Baja biasa dan baja kwalitet tinggi

00

01--------02

03--------07

08, 09

90--------99

Baja kwalitet dasar

Baja konstruksi umum, tidak dipadu

Baja kwalitet tinggi , tidak dipadu

Baja kwalitet tinggi , dipadu

Baja spesial yang tidak dipadu

10

11 , 12

15----18

Baja dengan sifat-sifat khusus

Baja konstruksi

Baja perkakas

Baja spesial dengan paduan

20----28

32 , 33

34

35

36----39

40----45

47, 48

49

50----84

85

86

Baja perkakas

Baja kecepatan tinggi (HSS)

Baja tahan aus (gesek)

Baja untuk bearing

Logam besi dengan sifat-sifat fisik khusus

Baja tahan korosi

Baja tahan panas

Baja bertemperatur tinggi

Baja konstruksi

Baja nitrit

Baja campuran keras


Teknik Mesin

Tabel untuk indeks proses peleburan.

Angka Proses pengerjaan

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Tanpa arti

Baja tidak pejal hasil proses dapur Thomas

Baja pejal hasil proses dapur Thomas

Baja tidak pejal, jenis yang dilebur lebih dahulu

Baja pejal, jenis yang dilebur lebih dahulu

Baja tidak pejal hasil proses Siemen – Martin

Baja pejal hasil proses Siemen- Martin

Baja tidak pejal hasil proses Linz – Donawitz

Baja pejal hasil proses Linz – Donawitz

Baja hasil proses dapur Listrik

Tabel indeks proses pengerjaan panas.

Angka Proses pengerjaan

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Tanpa arti

Normalized

Annealing ringan

Pengerjaan panas

Liat, hasil tempering

Tempering

Keras, hasil tempering

Pengerjaan dingin

Keras, liat, hasil pengerjaan dingin

Pengerjaan khusus


Teknik Mesin

Contoh penggunaannya:

1 08 34 6 1

Baja

Baja kwalitet tinggi

Baja tahan aus

Baja proses S – M

Nomalized


Teknik Mesin

LOGAM BUKAN BESI (Non Ferrous)

Logam bukan besi (non ferrous) ini kebanyakan ditambang dalam bentuk

bijih-bijihan, tetepi masih tidak dalam keadaan murni, melainkan masih

bercampur dengan unsur-unsur lain. Dan pada umumnya bijih-bijih logam ini

mengandung logam sekitar 0,5 20 % dan batu-batu lainnya (kapur, pasir)

yang secara kimiawi terikat dengan oksigen (O), belerang (S), dan karbon

monoksida (CO).

Pemrosesan bijih-bijih logam.

Bijih-bijih logam yang telah diperoleh dari hasil pertambangan, terlebih

dahulu dipecah-pecah menjadi bagian-bagian yang kecil-kecil. Pecahan-

pecahan ini kemudian digiling sampai halus seperti tepung, selanjutnya

dicampurkan pada suatu campuran minyak ditambah air. Dan campuran ini

diaduk/diputar hingga antara tepung dengan minyak dan air teraduk dengan

baik, kemudian didiamkan. Disini minyak akan mengikat logam dan belerang,

dan akan berada diatas cairan, sedangkan lumpur akan terikat dengan air dan

akan berada dibawah cairan dan kemudian dibuang. Konsentrasi campuran

minyak, logam, dan belerang diproses/dipanasi dengan udara panas yang

gunanya untuk menghilangkan belerang, sehingga diperoleh logam oksid.

Proses Kering.

Pada proses kering ini logam oksid tersebut dimasukkan lagi di dalam

dapur api yang gunanya untuk mereduksi oksigen dalam suatu proses

deoksidasi. Di dalam dapur api logam oksid ini dipanasi sampai mencair,

sehingga belerang yang masih tersisa akan menjadi terbakar dan hilang.

Pada saat yang sama kandungan-kandungan yang lain seperti besi, silisium,

dioksidasikan juga dan menjadi terak yang mengapung diatas cairan logam.

Kemudian teraknya dipisahkan ,yang akhirnya diperoleh cairan logam dengan

kemurnian 99 %.


Teknik Mesin

Proses Basah.

Dalam proses ini logam oksid ditenangkan dalam larutan sulfat atau alkali,

melalui saringan, dan bila perlu digabung dengan reaksi kimia tertentu, untuk

membebaskannya dari logam-logam yang tidak diinginkan. Dan selanjutnya

dimasukkan di dalam larutan tembaga sulfat (electrolyt) untuk diiproses melalui

proses elektrolisa.

Dengan bantuan 2 (dua) buah elektroda yang dialiri arus listrik (arus

searah), maka larutan yang mengadung logam dilepaskan. Dan logam-logam

ion positif bergerak menuju katode negatif dan disana dibuang. Jadi hasil dari

proses elektrolisa ini adalah logam dengan kemurnian 98 99%.

Proses Keramik.

Logam-logam yang mempunyai titik cair/lebur tinggi seperti Wolfram,

Molybdenum tidak dapat diproses dengan proses kering maupun proses

basah, melainkan dengan proses keramik.

Proses keramik atau sering juga disebut dengan proses sinter, terdiri dari

beberapa proses pengerjaan yaitu sebagai berikut :

1. Serbuk logam karbit diberi pengerjaan pendahuluan, yaitu digiling,

dicampur, ditambah dengan lilin, dan akhirnya dijadikan butiran.


Teknik Mesin

2. Serbuk yang telah diberi pengerjaan pendahuluan ini harus didapatkan

menurut bentuk-bentuk tertentu.

3. Bentuk yang padat tersebut diberi pengerjaan sinter pendahuluan pada

suhu kurang lebih 700º C.

4. Bentuk yang padat yang telah diberi pengerjaan sinter pendahuluan

dipadatkan lagi dengan tekanan tinggi kurng lebih 60 KN/cm².

5. Bentuk yang padat tersebut kemudian disinter lagi pada suhu kurang

lebih 1400 º C.

6. Bentuk yang padat hasil dari sinter kedua tersebut selanjutnya di coining

lagi untuk menghilangkan distorsi bentuk (yang kecil) dan menjaga

komponen agar dalam toleransi yang dikehendaki.

Adapun logam bukan besi (non ferrous metal) dapat diklasifikasikan

sebagai berikut yaitu :

Logam berat, mempunyai massa jenis ( ) > 5 kg/dm³.

Logam ringan, mempunyai massa jenis ( ) 5 Kg/dm³.

Logam berat dan logam ringan tersebut menurut keadaannya terdapat

dalam 2 (dua) bentuk yaitu : Logam murni dan logam paduan.

T e m b a g a.

Tembaga yang didapat dalam keadaan padat dalam bentuk batu-batuan

dan juga sebagian besar diperoleh dari bijih-bijihan.

Bijih-bijih tembaga dapat diklasifikasikan atas tiga golongan yaitu :

o Bijih sulfida.

o Bijih oksida.

o Biji murni (native).


Teknik Mesin

Dari ketiga bijih-bijih tembaga tersebut yang terpenting adalah :

Mineral-mineral seperti : Chalcopyrite ( Cu Fe S2 ) dengan kandungan

tembaga 34,6 %. Bornite (5 Cu S Fe2 S3) dengan kandungan tembaga 55 6 %,

Chalcocite (Cu2 S) dengan mengandung 68,5%, Malachite Cu C O3 Cu (OH)2

Dengan mengandung 57,4 % Tembaga , dan Native Copper ( Cu) dengan

mengandung tembaga murni 99,99%.

Proses pemurnian bijih tembaga dapat dilakukan dengan dua cara yaitu :

Proses Pyrometallurgy :

Proses ini menggunakan temperatur tinggi yang diperoleh dari

pembakaran bahan bakar. Bijih tembaga yang telah dipisahkan dari

kotoran-kotoran dipanggang untuk dihilangkan asam belerangnya dan

selanjutnya bijih-bijih ini dilebur. Pada peleburan tersebut bijih-bijih

dipisahkan dari terak dan akan dihasilkan tembaga hitam, selanjutnya

tembaga hitam tersebut diproses pada konverter, sehingga unsur-unsur

besi dan belerang dapat dipisahkan dan pada akhirnya dihasilkan

tembaga murni.

Proses Hydrometallurgy :

Metode ini dilakukan dengan cara melarutkan bijih-bijih tembaga

(leaching) ke dalam suatu larutan tertentu, kemudian dipisahkan dari

bahan-bahan ikutan lainnya.

Untuk melarutkan (me-leaching) bijih-bijih tembaga yang bersifat oksida,

maka digunakan asam sulfat (H2SO4), seperti ditunjukkan pada reaksi

kimia dibawah ini :

o CuCO3.Cu(OH)2 + 2 H2SO4 2 CuSO4 + CO2 + 3 H2O

Untuk melarutkan (me-leaching) bijih-bijih tembaga yang bersifat sulfida

atau native maka digunakan ferri sulfat 2 Fe(SO4)3 , seperti halnya bijih

cholcocite, ditunjukkan pada reaksi kimia seperti dibawah ini :

o Cu2S + 2 Fe2(SO4)3 2 CuSO4 + 4 FeSO4 + S


Teknik Mesin

Untuk bijih-bijih chalcopyrite dan bornite,proses reaksinya berjala

lambat dan tidak dapat larut seluruhnya.

Setelah hasil leaching (pelarutan) dapat dipisahkan dari bagian-

bagian yang tidak dapat dilarutkan, maka hasil dari yang dapat

dilarutkan selanjutnya diproses secara elektrolisa, sehingga

didapatkan tembaga murni.

Sifat-sifat tembaga.

Tembaga mempunyai warna merah muda, dan mempunyai daya hantar

listrik yang tinggi, dan selain mempunyai daya hantar listrik yang tinggi, daya

hantar panasnyapun juga tinggi dan juga tahan terhadap karat. Oleh karena itu

produksi tembaga ini sebagian besar dipergunakan untuk keperluan teknik

listrik, untuk kelengkapan bahan radiator, untuk perlengkapan ketel-ketel, dan

juga untuk alat-alat perlengkapan pemanasan (alat instalasi air pendingin).

Kegunaan lain dari tembaga yaitu sebagai bahan untuk baut solder,

untuk kawat-kawat jalan traksi listrik seperti kereta listrik, trem, dan sebagainya,

untuk hantaran listrik diatas tanah, hantaran penangkal petir, untuk lapisan tipis

dari kolektor, dan lain-lain.

Tembaga mempunyai titik cair 10830C, titk didihnya 25930C, massa

jenisnya 8,9 kg/dm3, dan kekuatan tariknya 160 N/mm2.

Tembaga mempunyai sifat mudah dibentuk dalam keadaan dingin

seperti di roll, ditekuk, ditarik, ditekan, dan dapat juga ditempa. Akan tetapi bila

tembaga tersebut sebelum dibentuk, terlebih dahulu dipanaskan (dipijarkan)

dan kemudian didinginkan secara cepat di dalam air, maka sifat-sifat getasnya

bisa dihilangkan/ditiadakan dan tembaga tersebut akan menjadi lebih elastis

dan lebih mudah lagi untuk dibentuk.


Teknik Mesin

N i k e l.

Nikel mempunyai sifat yang keras, liat, dan juga bersifat magnetis. Nikel

tersebut sangat cocok untuk dibuat paduan baja, karena dapat untuk

memperbaiki sifat tahan terhadap korosi dan tahan terhadap panas.

Bijih-bijih nikel dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua) golongan yaitu :

Bijih Sulfida.

Bijih Silikat.

Proses pembuatan dari nikel yaitu ; Setelah bijihbijih mengalami proses

pendahuluan yang meliputi Crushing-drying, sintering, kemudian bijih-bijih

tersebut diproses lebih lanjut yaitu :

Proses Pyrometallurgy.

Proses Hydrometallurgy.

Proses Pyrometallurgy.

Reduksi yang terjadi pada proses ini hanya sebagian dari besi saja yang

dapat diikat menjadi terak, dan sebagian besar masih dalam bentuk ferro-nikel

alloy. Dalam hal ini untuk memisahkan basi dari nikel pada reaksi peleburan

tersebut ditambahkan beberapa bahan yang mengandung belerang (gypsum

atau pyrite). Dan karena perbedaan daya ikat besi dan nikel terhadap oksigen

dan belerang, maka dalam proses ini didapatkan bijih nikel (mate) yaitu paduan

Ni3S2 dan FeS dan sebagian besar besi dapat diproses menjadi terak.

6 FeS + 6 NiO 6 FeO + 2 Ni3S2 + S2

2 FeO + SiO2 2 FeOSiO2

Mate yang dihasilkan ini masih mengandung lebih dari 60 % Fe dan selanjutnya

mate yang masih dalam keadaan cair terus diproses lagi dalam konvertor.

Dimana didalam proses-proses konvertor msih harus diberi bahan tambah

silikon supaya oksida besi dengan cepat menjadi terak. Dan terak hasil


Teknik Mesin

konvertor ini masih mengandung nikel yang cukup tinggi, sehingga terak ini

biasanya di proses ulang pada proses peleburan (resmelting).

Proses selanjutnya mate dipanggang untuk dapat memisahkan belerang.

2 Ni3S2 + 7 O2 6 NiO + SO2

Nikel oksid yang didapat dari pemangangan selanjutnya di reduksi dengan

menambah bahan tambah arang, sehingga didapakan logam nikel.

Proses Hydrometallurgy.

Pada proses ini concentrat di leaching (dilarutkan) dengan larutan

ammonia di dalam autoclave dengan tekanan kurang lebih 7 atm (gauge).

Nikel , tembaga, cobalt akan larut ke dalam aalarutan ammonia, reaksi yang

terjadi adalah sebagai berikut :

NiS + 2 O2 + n NH3 Ni (NH3)n SO4.

Jadi oksidasi sulfida akan menimbulkan energi yang cukup banyak, oleh karena

itu autoclave harus didinginkan untuk menjaga agar temperatur dapat tetap

bertahan antara 77 800C. Dimana belerang yang ada di dalam concentrat

di oksidasikan, dan sementara besi dipisahkan sebagai ferri hidro oksida dan

sulfat basa. Kemudian larutan tersebut didihkan kembali yang gunanya untuk

dapat memisahkan tembaganya.

Selanjutnya tinggal larutan berisi nikel dan cobalt, ini diproses dalam autoclave

dengan hidrogen pada tekanan 15 atm dan temperatur 175 2250C.

Ni (NH3)2 SO4 + H2 Ni + (NH4)2 SO4.

Sifat-sifat N i k e l dan penggunaannya.

Nikel mempunyai warna putih kekuning-kuningan dan mengkilat, massa

jenisnya 8,9 kg/dm3, titik leburnya 14500C, kuat, liat, tahan korosi, dan

magnetis, dapat dilas dan di solder, dapat dibentuk dalam keadaan dingin

maupun panas, sangat tahan terhadap pengaruh udara luar.


Teknik Mesin

Nikel ini dapat digunakan sebagai bahan paduan pada logam paduan ,

contohnya baja krom nikel, untuk alat – alat perlengkapan bangunan dan

perlengkapan rumah tangga, untuk alat-alat ukur dan alat-alat kedoteran, dan

untuk alat-alat listrik.

Seng (Zn).

Bijih- bijih seng terdapat dalam bentuk berbagai mineral-mineral dan

yang terpenting antara lain : Hemomorphite (silikat seng) Zn2SiO4H2O , Smith

Souite (karbonat seng) ZnCO3 , sulfid seng (ZnS), dsb.

Proses pemurniannya dapat dilakukan dengan proses destalasi

(pyrometallurgy),proses elektrolisa (hydrometallurgy). Sebelum proses

destalasi, konsentrat terlebih dahulu dipanggang, dan sementara untuk proses

elektrolisa, konsentrat didahului dengan proses leaching (pelarutan).

Untuk pemisahan seng tersebut dari belerang, bijih-bijih seng dipanggang pada

suhu tinggi, dan sulfidnya dioksidasikan menurut :

2 ZnS + 3 O2 2 ZnO + 2 SO2.

Karbonatnya juga terurai menurut :

Zn CO3 ZnO + CO2.

Dioksid belerang (SO2),yang menguap akan dikerjakan lagi menjadi asam

belerang.

Oksid seng (ZnO), yang terjadi setelah dipanggang, dan setelah dicampur

dengan zat arang dengan baik, selanjutnya dapat direduksi dalam kondensor.

Seng yang telah bebas, didestilir dan dikumpulkan di dalam suatu bejana. Dan

selanjutnya seng tersebut masih dimurnikan lagi dengan jalan mencairkannya

dalam suatu dapur nyala, dimana hasil pemurnian tersebut, seng murninya

akan terapung diatas dan dapat segera diambil.

Pada proses hydrometallurgy, dimana bijih-bijih (konsentrat) yang telah

dipanggang di larutkan (di leaching) dengan zat asam. Sulfat seng (ZnSO4)


Teknik Mesin

yang didapat dari pelarutan tersebut dipisahkan dan kemudian diproses dengan

proses elektrolisa. Pada proses elektrolisa ini logam seng mengendap pada

katode dan oksigen dilepas pada anode. Dan larutan yang tertinggal adalah

larutan asam belerang dan masih dapat digunakan untuk proses elektrolisa

selanjutnya. Cara ini makin lama makin banyak dipakai, karena terutama

dengan cara ini terdapat suatu jenis seng dengan 99,75 % Zn.

Sifat-sifat dan penggunaan seng yaitu :

Seng mempunyai warna biru keabu-abuan (kelabu muda), massa

jenisnya 7,1 kg/dm3, titik leburnya 4190C, titik didihnya 9060C, dan tidak tahan

terhadap air panas yang panasnya diatas 1000C.

Seng ini dapat digunakan sebagai pelindung untuk menahan korosi,

sebagai bahan pelapis untuk baja seperti misalnya untuk pelapisan pipa air

minum, sebagai dasar dari paduan penuangan cetak, dan sebagai unsur

paduan dalam pembuatan kuningan.

Timah (Sn).

Timah mempunyaI 3 perubahan allotropi, pada kondisi normal antara

130 - 1610 C disebut dengan timah beta, dimana dalam fase ini timah tersebut

mempunyai warna perak dan dapat ditempa. Bila timah dipanaskan sampai

dengan temperatur 1610 C timah tersebut akan berubah menjadi timah gamma,

dan pada fase inilan timah tersebut sangat rapuh dan mudah dihancurkan

menjadi gentuk yang halus (menjadi serbuk). Dan bila pada temperatur

dibawah 130 C timah tersebut menjadi timah alpha, pada fase ini struktur

kristalnya adalah diamond.

Bijih timah yang banyak diperoleh dan bayak dikenal adalah bijih

cassiterite (batu timah), dimana bijih ini berwarna kuning muda hingga coklat

tergantung dari zat yang dikandungnya. Dan logam lain yang sering menyertai

cassiterite adalah tungsten, tembaga, seng, timbel, dan beberapa mineral

lainnya.


Teknik Mesin

Sebelum bijih timah ini diproses / dilebur untuk pemurnian, maka bijih ini

akan diproses pendahuluan yang meliputi proses pemanggangan, pemisahan

dengan larutan, dan pemisahan dengan magnetic.

Proses pemanggangan (roasting) yang dimaksud adalah untuk memisahkan

belerang arsen dengan antimon. Proses ini memerlukan temperatur yang cukup

tinggi, hingga belerangnya hangus terbakar.

Proses pemisahan dengan larutan (leaching) ini digunakan larutan asam

hydrochlorida (HCl). Hal ini dimaksudkan untuk memisahkan unsur-unsur Fe,

Pb, As, pada temperatur lebih kurang 1300 C.

Proses pemisahan secara magnetic yang dimaksud adalah memisahkan bijih-

bijih dari unsur-unsur yang magnetis (magnetive), setengah magnetis

(tangstate), dan didapatkan unsur ynag non magnetis (cassiteric).

Pemurnian konsentrat tersebut menggunakan metode pyrometallurgy

dan proses ini dapat dilakukan pada dapur listrik. Hasil dari proses ini

didapatkan timah kasar, dan sebelum dipasarkan timah kasar ini harus diproses

lagi pada refining untuk mencapai standard tertentu.

Sifat-sifat dan penggunaannya adalah sebagai berikut :

Mempunyai warna putih perak berkilat, massa jenis 7,3 Kg/dm3, titik

leburnya 2320C, sangat tahan terhadap korosi, dan sangat baik untuk di tuang

dan di roll.

Timah ini digunakan untuk melapisi pelat baja lunak , untuk bahan

solder, dan dapat digunakan untuk bahan paduan.

Timbel (Pb).

Bahan dasar timbel adalah bijih timbel yang didapatkan dalam bentuk

mineral-mineral antara lain galena (PbS), cerusoite (PbCO3), dan anglisite

(PbSO4). Kadang-kadang bijih timbel lebih banyak mengandung seng dari pada

timbel, sehingga dapat disebut bijih seng timbel.


Teknik Mesin

Proses pembuatan / pemurnian bijih timbel dapat dilakukan yaitu antara lain :

Mereduksi bijih timbel dengan besi sulfit.

Metode ini merupakan dasar peleburan (smelting procec) dan disini

dihasilkan timbel dan mate sulfida dan untuk mendapatkan timbel murni

ini dapat dilakukan dengan metode yang lain. Akan tetapi metode ini

jarang digunakan karena cukup mahal dan cukup rumit.

Mereduksi antara timbel sulfida dan timbel sulfate/oxide.

Proses ini adalah mereduksi udara atau reaksi pemanggangan yang

menghasilkan bentuk timbel dan oksida belerang. Sistem ini merupakan

dasar peleburan (ore-hearth-smelting) yang digunakan sejak jaman

dahulu.

Mereduksi oksida timbel dengan karbon atau carbon mono oxide.

Dalam proses ini meliputi pengerjaan pendahuluan oksida timbel, timbel

silikat atau senyawa oksida lainnya dengan cara pemanggangan dan

sintering.

Untuk metode diatas peleburannya dilaksanakan pada dapur ore hearth dan

dapur tinggi (blast furnace), dan sebelum konsentrat dilebur pada ore heart

furnace, konsentrat tersebut harus dipanggang terlebih dahulu pada blast

roasting.

Dalam pemanggangan ini sulfida terbakar dan membentuk sulfida dioksida :

2 PbS + 3 O3 2 PbO + 2SO2 + 199,6 kcal.

Pada proses ore heart smelting, dimana proses ini berlangsung pada

temperatur 7000 - 8000 C dan reaksinya terjadi :

2 PbO + 2SO2 + O2 2 PbSO4 + 183 kcal.

Oksidasi yang terjadi dimulai dari permukaan partikel-partikel dan secara

perlahan-lahan masuk kedalam. Dan interaksi yang terjadi antara oksida bagian

dalam partikel dan sulfat pada bagian permukaan menghasilkan timbel :


Teknik Mesin

Pb + PbSO4 2 Pb + 2SO2 - 100,2 kcal.

2 PbO + PbS 3 Pb + SO2 - 56,1 kcal.

Dalam prakteknya timbel yang didapat masih mengandung unsur lain yaitu :

1 - 8 % (Au,Ag, Cu, Zn, As, Sb, Bi, Fe). Dan timah hitam (timbel) ini perlu di

refining yang pelaksanaannya dengan metode pyrometallurgy.

Sifat- sifat dan penggunaanya adalah sebagai berikut :

Timbel ini berwarna abu-abu ke biru-biru an, logam ini sangat lunak dan

mampu tempa yang baik, mempunyai sifat konduksi panas/listrik yang baik,

kekuatan tariknya sangat rendah (15 - 20 N/mm2), tahan terhadap korosi,

mempunyai massa jenis 11,3 kg/dm3, titik leburnya 3280 C.

Timbel ini dapat digunakan sebagai pelindung kabel listrik, untuk kisi-kisi

pelat accu, sebagai pelapis pada industri-industri kimia, sebagai bahan dasar

dari paduan solder.

Kuningan (Cu-Zn).

Yang dimaksud dengan kuningan adalah campuran atau paduan antara

tembaga (55 – 90 %) dengan seng serta sebagian kecil timbel.

Kuningan ini mempunyai sifat-sifat yaitu: warnanya kuning, massa jenisnya

8,4 - 8,9 kg/dm3 ,titik lebur lebih kurang 9000 C, kekuatan tarik antara 200

- 600 N/mm2, dan dapat dipotong dengan baik bila dicampur dengan timbel.

Adapun penggunaan dari kuningan ini adalah untuk pembuatan perlengkapan

saniter, untuk alat-alat instrumen dan arloji, untuk bantalan-bantalan mesin, dan

untuk alat-alat listrik.

Perunggu (Cu - Sn).

Yang dimaksud perunggu adalah campuran atau paduan antara tembaga

(87%) dengan timah (7%) dan sedikit seng (3%), dan timbel (3%).


Teknik Mesin

Sifat-sifat dari perunggu ini adalah mempunyai warna coklat merah, massa

jenisnya 8,8 kg/dm3, titik cairnya 10000C, kekuatan tarik dari paduan tempa

adalah 550 – 750 N/mm2, dan paduan tuang antara 150 – 250 N/mm2,perunggu

ini sangat tahan terhadap pengaruh udara luar (tahan terhadap korosi),dan

dapat di patri keras (brazing) atau di patri lunak dengan baik.

Perunggu ini dapat digunakan untuk bantalan-bantalan poros mesin.

Paduan Nikel.

Sifat-sifat dari paduan nikel adalah sangat tahan terhadap korosi,

mempunyai tahanan listrik yang tinggi.

Adapun jenis-jenisnya yaitu :

Monel-metal yaitu paduan antara 68 % Nikel (Ni) dan 28% Tembaga

(Cu), sedikit Besi (Fe) dan Mangan (Mn).

Konstantan yaitu paduan antara 41 - 45 % Ni dan 55 - 59 % Cu.

Nikel krom yaitu paduan antara 70 - 92 % Ni dan 8 - 30 % Cr.

Penggunaan dari paduan nikel ini yaitu:

Monel-metal untuk bagian-bagian pompa dan katup-katup pengaman.

Konstantan untuk thermo element.

Nikel krom untuk kabel-kabel tahanan pada alat-alat pengaman listrik

pada ketel.


Teknik Mesin

Paduan seng.

Paduan seng ini sebagian besar terdiri dari aluminium dan tembaga.

Sifat-sifat dari paduan seng ini yaitu mempunyai kekuatan tarik antara 180 -

270 N/mm2, sangat baik di patri dan di las, dapat di tuang dengan baik pada

temperatur antara 450 - 5400 C.

Paduan seng ini dapat digunakan untuk alat-alat ukur dan bagian-bagian jam,

serta dapat digunakan untuk alat fhotography dan onderdil mobil.

Aluminium (Al) dan paduannya.

Aluminium adalah logam yang paling banyak dipakai sesudah baja dan

juga termasuk logam ringan. Sejak penemuan mesin dinamo oleh Siement

pada tahun 1866, dan logam ini dapat diproduksi lebih ekonomis.

Bahan baku untuk pembuatan aluminium adalah bauksid, dimana bauksid ini

banyak diperoleh di Pulau BintanKepulauan Riau, Les Baux di Perancis

Selatan, Jugoslavia, dan tempat-tempat lainnya.

Proses pembuatan Aluminium terdiri dari 2 (dua) tingkatan yaitu :

1. Proses pemurnian bijih bauksid menjadi aluminium oksid (Al2O3) dengan

proses kimia.

2. Proses reduksi aluminium oksid melalui elektrolis hingga diperoleh

Aluminium murni.

Adapun proses pemurnian bijih bauksid menjadi aluminium oksid meliputi

beberapa proses yaitu sebagai berikut :

Pemecahan, pengeringan, penggilingan (hingga menjadi tepung).

Pencampuran dengan caustic soda dan dipanasi hingga temperatur

2500 C dibawah tekana 30 bar.

Pemisahan lumpur caustic soda dengan aluminium hidroksid

Al (OH)3 .


Teknik Mesin

Pemanasan aluminium hidroksid hingga temperatur kira-kira 13000 C,

kemudian di endap kan hingga diperoleh aluminium oksid.

Sedangkan proses reduksi aluminium hidroksidnya dilakukan melalui proses

elektrolisa. Dimana dalam proses ini aluminium hidroksidnya dilarutkan ke

dalam cairan cryolite (Na3 Al F6) dan bertindak sebagai elektrolit.

Sifat-sifat dari aluminium ini yaitu:

Mempunyai warna putih perak berkilat.

Mempunyai massa jenis 2,7 kg/dm3.

Kekuatan tarik :

Aluminium yang di tuang : 85 - 115 N/mm2.

Aluminium yang di annealing : 70 N/mm2.

Aluminium yang di rol : 125 - 190 N/mm2.

Tahan terhadap korosi.

Mempunyai penghantar panas / listrik yang baik.

Lunak, ulet / liat, dan mudah dikerjakan.

Dapat dipadu dengan logam berat atau dengan logam ringan lainnya.

Dapat di las dan di patri keras (brazing).

Penggunaan dari aluminium ini yaitu antara lain :

Karena sifatnya yang ringan, maka banyak digunakan dalam pembuatan

kapal terbang, rangka kapal laut, kendaraan bermotor / sepeda, dan

untuk bangunan –bangunan industri.

Karena sifatnya yang ringan dan penghantar panas yang baik , maka

banyak digunakan untuk keperluan pembuatan alat-alat masak.

Karena konduksivitas listriknya tinggi dan relatif lebih murah jika

dibandingkan dengan tembaga, maka banyak dipakai untuk kabel-kabel

listrik.


Teknik Mesin

Jika dikehendaki konstruksi yang ringan dengan kekuatan yang tidak

terlalu besar dapat dibuat dengan aluminium tuang.

Magnesium (Mg) dan paduannya.

Magnesium tergolong logam ringan, dan tahan terhadap karat karena

adanya lapisan oksida magnesium. Memproduksi magnesium ini termasuk

mahal karena untuk mengambilnya dari bijih kasar dipergunakan elektrolisa

sebagai pengolahannya, serupa seperti yang dilaksanakan dalam peleburan

aluminium.

Magnesium ini sangat mudah terbakar karena logam ini mempunyai daya

gabung yang tinggi terhadap oksigen. Dalam hal ini bila terjadi kebakaran harus

segera dipadamkan dengan pasir atau beram besi tuang, jangan dengan air.

Penggunaan magnesium dalam konstruksi mesin hanya dilaksanakan apabila

faktor berat menjadi bahan pertimbangan. Dan magnesium ini dapat dipadu

dengan aluminium, seng, dan mangan untuk memperoleh kekuatan tarik hingga

400 N/mm2.

Titanium (Ti) dan paduannya.

Titanium adalah logam berwarna putih yang dalam keadaan cair

bereaksi secara kimia dengan zat-zat yang lain, sehingga sulit dipisahkan, di

cair kan dan di tuang. Dan dalam keadaan murni titanium ini mempunyai

tegangan tarik maksimum 400 N/mm2, akan tetapi apabila dipadukan dengan

sejumlah logam lain seperti aluminium, timah, dan molibdenum akan didapat

kekuatan tarik yang tinggi hingga 1400 N/mm2 dan tahan terhadap temperatur

yang tinggi.

Titanium ini mempunyai massa jenis yang rendah, tahan terhadap korosi,

kekuatannya stabil pada tempertur yang tinggi, oleh karena itu banyak dipakai

untuk kapal terbang dan kendaraan ruang angkasa.


Teknik Mesin

Lembar Percobaan/Latihan/Evaluasi

1. Bahan baku logam besi dari hasil tambang umumnya berupa bijih-

bijihan. Bijih-bijih yang mengandung besi adalah :

a. logam oksid c. tembaga

b. logam murni d. seng siderit

2. Bijih-bijih besi yang secara kimiawi terikat dengan unsur karbon disebut :

a. bijih besi merah c. bijih besi magnet

b. bijih besi siderit d. bijih besi putih

3. Didalam pemmrosesan bijih-bijih besi digunakan pula teknik magnetis,

yaitu untuk pekerjaan :

a. penghalusan c. pemisahan

b. pengeringan d. reduksi

4. Yang tidak termasuk tujuan pemanasan bijih-bijih adalah :

a. menghilangkan karbon c. menghilangkan air

b. menghilangkan kapur d. menghilangkan belerang

5. Besi yang dihasilkan oleh dapur tinggi adalah :

a. besi tuang c. besi kasar

b. baja tuang d. baja

6. Kokas diperlukan dalam dapur tinggi sebagai :

a. bahan tambah c. bahan bakar

b. bahan paduan d. bahan pengikat

7. Yang tidak termasuk dalam tujuan proses dapur tinggi ialah :

a. pemisahan unsur-unsur logam lain c. pemisahan terak dan besi cair

b. mereduksi oksigen d. menghasilkan logam paduan


Teknik Mesin

8. Besi karbit (Fe3C) selain dalam keadaan padat juga dapat terjadi dalam

keadaan cair yaitu senyawa antara :

a. 3 FeO + CO c. 3 FeS + C

b. 3 Fe + CO d. 3 Fe + C

9. Besi karbit (Fe3C) disebut juga :

a. graphit c. zementit

b. perlit d. austenit

10.Logam yang dihasilkan dapur tinggi adalah :

a. besi kasar putih dan besi tuang

b. besi kasar kelabu dan besi tuang temper

c. besi kasar putih dan besi kasar kelabu

d. besi kasar putih, besi kasar kelabu dan besi tuang

11.Yang tidak termasuk sebagai bahan baku pembuatan besi tuang ialah :

a. besi kasar kelabu c. sisa-sisa besi tuang

b. besi kasar putih d. besi tua

12.Tujuan dalam pembuatan baja adalah :

a. menghilangkan bahan-bahan kotoran dan mengurangi kandungan

karbon (C) sampai 0,2 %

b. menghilangkan bahan-bahan kotoran dan mengurangi kandungan

karbon (C) sampai 2 %

c. menghilangkan bahan-bahan kotoran dan mengurangi kandungan

karbon (C) sampai 0,5 %

d. menghilangkan bahan-bahan kotoran dan mengurangi kandungan

karbon (C) sampai 5 %


Teknik Mesin

13. Baja perkakas dihasilkan melalui proses peleburan dalam :

a. konventor Thomas c. tanur listrik

b. konvetor Bessemer d. tanur Siemens Martin

14. Bahan dasar untuk pembuatan baja dan besi tuang temper adalah :

a. besi kasar kelabu c. besi modular

b. besi kasar putih d. besi tuang

15. Besi kasar kelabu mempunyai kandungan sebagai berikut :

a. kadar silisium tinggi dan kadar mangan rendah

b. kadar silisium rendah dan kadar mangan tinggi

c. kadar silisium tinggi dan kadar mangan tinggi

d. kadar silisium rendah dan kadar mangan rendah

16.Karena kandungan silisium dalam besi kasar sangat membantu dalam

proses pencairan besinya akan mempunyai sifat sebagai berikut :

a. tidak sesuai untuk dituang

b. sesuai untuk dituang

c. sesuai untuk ditempa

d. sesuai untuk dituang, sesuai untuk ditempa

17.Pada proses “ Heat Treatment “ terjadi perubahan struktur logam yang

sesuai dengan sifat-sifat logam tersebut yaitu :

a. sifat fisik c. sifat mekanik

b. sifat listrik d. sifat panas

18. Yang tidak termasuk sifat-sifat mekanik logam adalah :

a. Kekenyalan c. kegetasan

b. Kehalusan d. kekerasan


Teknik Mesin

19.Yang tidak termasuk tujuan proses dapur tinggi adalah :

a. oksidasi

b. melebur bijih menjadi besi kasar

c. pemisahan unsur-unsur logam lain

d. mereduksi oksigen

20.Dari empat proses besi kasar menjadi baja, yang menghasilkan baja

biasa adalah :

a. dapur oksigen c. dapur Siemens Martin

b. dapur Thomas d. dapur listrik

21.Tujuan pembuatan baja adalah membebaskan besi kasar dari bahan-

bahan kotoran dan pengurangan kandungan karbon ( C ) hingga :

a. 1 % c. 3 %

b. 2 % d.4 %

22.Pengerjaan/pembentukan panas menghasilkan struktur logam :

a. sama dengan struktur awal

b. lebih halus dari pada struktur awal

c. lebih kasar dari pada struktur awal

d. sangat berbeda

23.Proses pembentukan dengan panas diatas temperatur rekristalisasii

merupakan proses pembentukan secara :

a. elastis c. korosif

b. erosif d. plastis


Teknik Mesin

24.Pembentukan / pengerjaan logam pada suhu dingin menghasilkan

struktur logam akhir :

a. lebih halus dari pada awal

b. sama dengan struktur awal

c. lebih kasar dari pada struktur awal

d. tidak tentu

25.Logam yang tidak dapat dibentuk melalui proses penekanan

( Extruding) adalah :

a. wolfram c. timah

b. magnesium d. tembaga

26. Dari proses dibawah ini yang menyebabkan perubahan plastis

pada logam adalah :

a. penekan (Extruding) c. pembengkokan

b. penuangan d. pengguntingan

27. Pemrosesan bijih-bijih logam bukan besi tidak melalui :

a. proses kering c. proses basah

b. proses karburasi d. proses keramik

28. Proses keramik dilaksanakan pada logam-logam yang :

a. bertitik lebur rendah c. bertititk lebur tinggi

b. bertitik lebur sedang d. bertitik lebur tak terbatas

29. Mana yang tidak termasuk dalam kelompok logam berat :

a. Tembaga c. timah

b. magnesium d. nikel


Teknik Mesin

30. G Cu Zn 33 Pb 2 berarti :

a. paduan tembaga – seng yang digiling

b. paduan tembaga – seng

c. paduan tembaga – seng – timah

d. paduan tembaga – seng yang dituang

31. Berat jenis tembaga adalah :

a. 7,1 kg/dm3 c. 7,9 kg/dm3

b. 8,2 kg/dm3 d. 8,9 kg/dm3

32 Perunggu adalah logam paduan yang terdiri dari :

a. Cu - Zn c. Cu - Sn

b. Cu - Ni d. Cu - Cr

33. Dari logam dibawah ini, yang titik leburnya tertinggi

adalah :

a. Molybden c. tantal

b. Wolfram d. vanadium

34. Proses pembuatan timah (Sn) sebagai berikut :

a. pemasangan elektrolisa reduksi timah kasar

b. pemasangan reduksi timah kasar elektrolisa

c. reduksi pemanggangan elektrolisa timah kasar

d. pemanggangan reduksi elektrolisa timah kasar

35. Salah satu logam ini yang tidak termasuk logam mulia :

a. platina c. titan

b. perak d. emas


Teknik Mesin

Lembar Jawaban

1. a. logam oksid

2 b. bijih besi siderit

3 c. pemisahan

4 b. menghilangkan karbon

5 c. besi kasar

6 c. bahan bakar

7 d. menghasilkan logam paduan

8 d. 3 Fe S + C

9 c. zementit

10 c. besi kasar putih dan besi kasar kelabu

11 b. besi kasar putih

12 b. menghilangkan bahan-bahan kotoran dan mengurangi kandungan

karbon ( c ) sampai 2 %

13 c. tanur listrik

14 b. besi kasar putih

15 a. kadar silisium tinggi dan kadar manggan rendah

16 b. sesuai untuk dituang

17 c. sifat mekanik

18 b. kehalusan

19 a. oksidasi

20 b. dapur Thomas

21 b. 2 %

22 b. lebih halus dari pada struktur awal

23 d. plastis


Teknik Mesin

24 b. sama dengan struktur awal

25 a. wolfram

26 c. pembengkokan

27 b. proses karburasi

28 c. bertitik lebur tinggi

29 b. magnesium

30 d. paduan tembaga – seng yang dituang

31 d. 8,9 kg/dm3

32 c. Cu - Sn

33 b. wolfram

34 b. pemanggangan reduksi timah kasar elektrolisa

35 c. titan


Teknik Mesin

Kegiatan Belajar 3

Perlakuan Panas Pada Baja Karbon



Mengenal penggunaan diagram Fe - C.

Mengenal macam-macam proses Anealing (memijarkan).

Mengenal proses pengerasan dan tempering.

Mengenal macam-macam pengerasan permukaan.

2.Uraian Materi

Diagram Fe-C

Baja yang dibutuhkan dalam tehnik sangat berbeda-beda antara lain

kekerasan, tahan korosi, ulet / liat, elastis, lunak bisa diregang dan lain – lain.

Contoh :

Pisau pahat dan pegangannya membutuhkan sifat tersendiri.

Per membutuhkan sifat elastis.


Teknik Mesin

Roda Gigi membutuhkan sifat tahan Abrasif

(permukaan keras akan tetapi inti tetap ulet).

Baja sering dibutuhkan secara khusus, dan ini bisa diperoleh bukan

dengan pilihan baja yang akan digunakan, akan tetapi dengan melakukan suatu

macam pengolahan panas (perlakuan panas pada baja).


Teknik Mesin

- Menaikkan kekerasan


QUENCHIN

G

TEMPERIN

KEKERASAN TINGGI KEULETAN

TINGGI

PENGOLAHAN PANAS

DARI BAJA

PENGERASAN

PERMUKAAN

ANNEALING PENGERASAN PERBAIKAN

2000 - 3500 5000 - 7000

- ANNEALING UNTUK BAJA DARI PENGERJAAN DINGIN

- SOFT ANNEALING

(MELUNAKKAN)

- NORMALISING

(MENORMALKAN)

- ANNEALING (BESI TUANG)

- Menghendaki halusnya struktur butiran – butiran

- Menghilangkan tegangan dalam

- Meningkatkan keuletan untuk tuangan

- Meningkatkan sifat ductile untuk tuangan

- PENGERASAN NYALA API

- PENGERASAN INDUSTRI

- CARBURIZING (HARDENING)

- NITRIDING

- Menghilangkan kerapuhan

- Menaikkan sifat dapat diregang

- Menaikkan sifat dapat diregang

dan dibengkok

- Menaikkan keuletan.

Keras pada permukaan, ulet

ditengahnya / intinya.

Teknik Mesin

LENGKUNGAN PENDINGINAN AIR.

Lengkungan pendinginan adalah suatu gambaran grafik dimana pada

garis vertical diukurkan suhu, dan pada garis horizontal diukurkan waktu. Jadi

memperlihatkan hubungan antara suhu dan waktu selama pendinginan

sesuatu zat berlangsung.

Lengkungan pendinginan tersebut dapat dilukiskan berdasarkan suatu

percobaan untuk keperluan sesuatu macam zat yang dipanaskan sampai suhu

tertentu. Sesudah itu zat tersebut dibiarkan sampai dingin dan pada waktu-

waktu yang teratur diukur suhu dan waktu. Dengan demikian dapat dilukis

lengkungan pendinginan.

Lengkungan pendinginan dari air.

Waktu mendinginkan air, ternyata bahwa dengan pertambahan waktu

yang berturut-turut , suhu air menurun secara teratur sampai 0oC(sampai B),

kemudian tinggal tetap selama waktu tertentu (dari B ke E), dan sesudah itu

dengan penambahan waktu, dan selanjutnya menurun (sesudah E) secara

teratur, pada titik B air mulai membeku, pada titik E pembekuan berhenti.

Jikalau pembekuan tersebut terjadi dari permulaan sampai akhir berlangsung

pada suhu yang tetap, maka garis horizontal dalam lengkungan pendinginan

dinamakan titik beku. Jadi air itu mempunyai titik beku.


Teknik Mesin

Lengkungan pendinginan dari suatu larutan garam.

Pada pendinginan larutan, misalnya dari 5 % garam dalam air ternyata

adalah sebagai berikut :

Pada pertambahan waktu yang berturut-turut, suhu menurun dengan

teratur sampai B. Pada titik B mulai pembekuan, dan dari larutan tampak

hablur-hablur mulai memisahkan diri, pemisahan hablur itu akan berlangsung

terus sampai M, bila suhu menurun secara teratur.

Pada titik M seluruh zat terbagi dan terdiri dari sebagian zat padat dan sebagian

zat cair. Dari M ke E, bila suhu tetap, sisa zat cair itu akan membeku pula, pada

titik E semua telah menjadi beku.

Jadi pada titik E pembekuan itu berhenti, sesudah E, suhu akan menurun

secara teratur pada pertambahan waktu yang berturut-turut. Dalam hal ini

tidak terdapat titik berhenti, juga tidak ada titik beku, perubahan zat dari suatu

fasa yang lain berlangsung disini melalui proses pembekuan.


Teknik Mesin

Lengkungan pendinginan dan diagram beku.

Diagram pembekuan adalah suatu gambar grafik dimana pada garis

vertical diukur suhu dan pada garis horizontal diukur kadar dari elemen tertentu

dalam larutan.

Pada diagram pembekuan antara lain dapat dibaca untuk tiap kadar dari

unsur tertentu dalam larutan yang bersangkutan, dan pada suhu dimana larutan

itu mulai membeku dan larutan tersebut menjadi beku sama sekali.

Dari lengkungan pendinginan ke diagram pembekuan.

Dengan bertitik pangkal pada sejumlah besar lengkungan pendinginan

dari larutan dengan kadar yang berbeda-beda kita dapat melukiskan suatu

diagram pembekuan.

Pada ketinggian yang sama dari garis ME dalam lengkungan pendinginan

dilukiskan sebuah garis horizontal dalam diagram pembekuan. Garis ini

dinamakan solidus atau garis zat padat. Ini berarti, bahwa tiap larutan dengan

suhu yang lebih rendah dari garis ini adalah zat padat. Kemudian semua titik B

diambil sebagai berikut, dari titik B dalam lengkungan pendinginan, dilukiskan

sebuah garis horizontal.

Sekarang dicari titik potong dari garis horizontal itu dengan garis vertical dalam

diagram pembekuan, yang sesuai dengan kadar garam dari lengkungan


Teknik Mesin

pendinginan yang bersangkutan . Titik potong itu adalah salah satu titik dari

diagram. Sepanjang titik yang diperoleh dengan cara yang sedemikian rupa,

ditarik dua buah garis, dan garis itu dinamakan Likwidis atau garis zat cair.

Ini berarti bahwa tiap larutan di atas suhu yang ditunjukkan oleh garis itu adalah

zat cair.

Pada gambar dapat dilihat, bahwa bila suatu kadar garam tersebut

ditingkatkan sampai 15 %, titik permulaan pembekuan akan menurun dan bila

kadar garam dinaikkan mulai dari 15 % titik permulaan pembekuan akan naik

kembali. Titik tersebut dinamakan Eutektikum.

Diagram pembekuan air dan garam.

Sekarang kita perhatikan larutan dari air dan garam. Jika kita perhatikan

larutan 5 % garam air selama pendinginan, maka akan kita lihat sebagai berikut

1. Pada titik B1 zat cair membeku, hablur-hablur memisahkan diri yang

ternyata adalah hablur garam, pada suhu S1 larutan itu dikatakan jenuh

dengan garam, sehingga air yang tidak dapat larut menjadi tersisihkan.

2. Antara B1 dan M1 lebih banyak tersisih hablur es. Jadi dalam daerah ini

terdapat zat cair dan hablur es.


Teknik Mesin

3. Pada titik M1 sisa zat cair yang terdiri dari air dan garam, membeku pada

suhu tetap. Kini terbentuk campuran dari hablur es dan hablur garam.

4. Jadi di bawah titik M1 terdapat hablur es yang terjadi antara B1 dari M1 dan

campuran hablur es dan hablur garam yang halus terjadi pada M1.

Bila ditinjau larutan 15 % garam dalam air selama waktu pendinginan, kita akan

melihat suatu gejala yang luar biasa.

1. Pada titik E seluruh zat cair, yang terdiri dari air dan garam membeku

pada suhu tetap, pada peristiwa ini membentuk campuran hablur es dan

hablur garam yang halus.

2. Dibawah titik E hanya terdapat hablur es dan hablur garam halus yang

terjadi pada M1 dan M2, adalah juga campuran Eutektis.

Susunan dan struktur baja karbon.

Baja karbon adalah paduan antara besi dan karbon dengan kandungan

karbon hingga 2 %. Pada suhu biasa, karbon dalam baja yang tidak mengalami

perlakuan panas biasanya bergabung secara kimiawi dengan sebagian besi

berbentuk Iron-Carbide (Fe3c) dan disebut “ Cementite”.

Karena Cementite sangat keras, maka kekerasan baja karbon biasanya

meningkat sebanding dengan kandungan karbonnya.

Besi adalah unsur Allotropic, yaitu suatu unsur yang dapat tampil lebih dari satu

bentuk phisik. Bila baja dipanaskan dibawah 9100 C, besi murni mempunyai

struktur kristal BCC (Body Centred Cubic) atau kubus pusat dalam (besi ).


Teknik Mesin

Akan tetapi bila baja dipanaskan hingga suhu di atas 9100 C, maka strukturnya

berubah menjadi FCC (Face Centred Cubic ) atau kubus pusat muka (besi ).

Besi FCC dapat lebih banyak menerima karbon yaitu hingga 1,7 %

dalam keadaan larut padat (Larutan Padat Interstisi), sedangkan besi BCC

hanya sedikit sekali dengan maksimum hanya 0,03 % C.

Larutan padat karbon yang larut, berubah dengan jalan mengikuti perubahan

struktur, hal ini juga terjadi dalam pemanasan dan pendinginan.

Sejumlah larutan padat karbon hingga maksimum 1,7 % dalam FCC disebut

Austenit ( ) , dan apabila larutan padat yang terbentuk hingga 0,03 % karbon

terurai dalam besi BCC disebut Ferrite ( ).

Dalam baja karbon dapat dikatakan pada suhu 10000 C semua kandungan

karbon diuraikan dalam Austenite padat. Dana apabila baja ini didinginkan,

Austenite berubah menjadi Ferrite, yang secara praktis tidak akan menahan

karbon dalam larutan padat. Karbon akan dipisahkan sebagai paduan keras

Cementite, seperti dikatakan di atas.


Teknik Mesin

Diagram Fe - C.

Dengan memperhatikan diagram Fe - C, marilah kita lihat apa yang

terjadi pada baja, waktu pemadatan dan pendinginan pada suhu kamar.

Baja yang mengandung 0,4 % C :

- Pada temperatur 15000 C (A1) mulai terjadi pemadatan.

- Pada temperatur 14500C (B1) pemadatan beakhir, baja padat

seluruhnya. Struktur Austenit yang seragam ( Struktur BCC,

Karbon dalam keadaan padat diantara larutan padat – besi ).

- Antara B1 dan C1 tidak terjadi perubahan struktur.

- Pada temperatur temperatur 8000 C (C1) (suhu kritis atas)

Austenit mulai berubah menjadi Ferrit (Struktur BCC, secara

praktis tidak ada tempat untuk karbon - besi ).

- Sementara suhu turun hingga 7230 C, karbon semakin meresap

pada Austenit yang masih ada.

- Pada temperatur 7230 C (D1) telah banyak Austenite berubah

menjadi Ferrite, sehingga sejumlah karbon dalam Austenite bisa

mencapai 0,83 %.

- Ketika suhu turun dibawah 7230 C (D1) (suhu kritis bawah ) sisa

Austenit (mengandung 0,83 % C) berubah bentuk menjadi

Eutrektoid, dan menjadi lapisan-lapisan Ferrit (0,03% C) dan

Cementit (Fe3C) mengandung 6,9 % C. Composisi Eutektoid ini

yang terdiri dari lapisan-lapisan Ferrit dan Cementit disebut

Pearlit.

- Bila baja dingin hingga suhu kamar, tidak ada perubahan lagi

yang terjadi pada struktur.


Teknik Mesin

Baja mengandung 0,83 % C :

- Pada temperatur 14400 C (A2) mulai pemadatan.

- Pada temperatur 13100 C (B2) pemadatan berakhir, struktur

Austenit.

- Untuk baja dengan susunan ini suhu kritis atas (C2) dan suhu kritis

bawah (D2), menjadi satu pada 7230 C (E) sampai pada suhu ini

tidak terjadi perubahan struktur dalam Austenit seragam.

- Jika suhu turun sedikit di bawah 7230 C, Austenit berubah bentuk

menjadi lapisan-lapisan antara ferrite (0,03 % C ) dan Cementit

(6,9 % C ) pada penurunan suhu hingga suhu kamar.

Baja mengandung 1,2 % C :

- Mulai pemadatan kira-kira pada temperatur 14000 C (A3).

- Dan berakhir kira-kira pada temperatur 12300 C (B3). Struktur

menjadi Austenit seragam yang mengandung 1,2 % C dalam

larutan Intertisi.

- Tidak terjadi perubahan struktur diantara B3 dan C3.

- Pada suhu kritis atas kira-kira 9000 C (C3) mulai berbentuk kristal-

kristal Cementit berbentuk jarum. Dalam hal ini, Austenit yang

masih ada menjadi berkurang kadar karbonnya, sebab Cementit

kaya karbon telah memisahkan diri darinya.

- Pada 7230 C (D3) Austenit yang tinggal hanya mengandung

0,83 % C.

- Bila suhu turun hingga di bawah 7230 C Austenit yang tinggal

berubah bentuk menjadi Pearlite, seperti pada dua kejadian

lainnya.


Teknik Mesin

Diagram Fe - C


Teknik Mesin

Sifat – sifat mekanik, microstruktur dan beberapa penggunaan dari baja

karbon biasa yang tergantung pada kadar karbon yang dikandungnya.


Teknik Mesin

Annealing (Memijarkan).

Annealing baja hasil dari pengerjaan dingin atau panas bertujuan untuk :

Meratakan tegangan yang diakibatkan oleh pengerjaan dalam keadaan

dingin (pengerjaan dengan mesin bubut, mesin frais dan lain-lain ) atau

pengerjaan dalam keadaan panas (seperti tempa, rol, las ).

Proses ini dapat dilaksanakan untuk bermacam-macam baja, yaitu

benda kerja dipanaskan pada suhu 550 – 6500 C selama 1 – 2 jam yang

gunanya untuk meratakan tegangan dalam,atau selama beberapa jam yang

gunanya juga untuk mendapatkan struktur kristal baru (Annealing

Rekristalisasi), dan juga untuk menghilangkan tegangan dalam sebelum

dikerjakan di mesin atau ke deformasi selanjutnya.


Teknik Mesin

Soft Annealing.

Soft annealing ini bertujuan untuk mengubah bentuk lapisan – lapisan di

dalam pearlite dan cementite pada batasan-batasan butiran dari baja karbon

tinggi menjadi bentuk spheroidical (bentuk bola). Dapat diberlakukan untuk

semua baja, dalam hal memperbaiki sifat pemesinannya. Dan bagian-bagian

yang akan mengalami pengerasan harus dilunakkan terlebih dahulu dengan

cara Soft Annealing dan juga sebagai perlakuan pendahuluan sebelum proses

pengerasan.

Untuk Baja Dengan Kadar Karbon Kurang dari 0,83 % .

Prosesnya adalah sebagai berikut :

1. Benda kerja dipanaskan pada suhu kira-kira 7000 C (sedikit di bawah suhu

kritis bawah ) selama 24 jam dan kemudian didinginkan di udara.

2. Dapat juga dipanaskan antara 7220 dan 7770 C kemudian diturunkan

perlahan-lahan. Proses yang kedua ini adalah cara yang lebih baru

dengan lebih menghemat waktu, tetapi dapur pemanas untuk cara ini

harus tepat sekali temperatur pengontrolnya.

Untuk Baja Dengan Kadar Karbon lebih dari 0,83 % .

Prosesnya adalah sebagai berikut :

Benda kerja dipanaskan hingga mencapai suhu antara suhu kritis atas

dan suhu kritis bawah, dan kemudian didinginkan di udara, pada temperatur

yang tinggi menghasilkan butiran yang kasar, sedangkan pada temperatur yang

rendah menghasilkan butiran-butiran yang halus. Untuk proses Annealing dari

baja yang telah dikeraskan cukup memanaskan hingga 7000 C kemudian

didinginkan di udara.


Teknik Mesin

Normalising.

Normalising bertujuan untuk memperbaharui struktur butiran, agar

semua pengaruh dari pengerjaan dingin atau panas dapat dihilangkan. Dan ini

dapat dimanfaatkan untuk baja-baja konstruksi, baja rol, material yang

mengalami penempaan. Tidak mempunyai struktur yang sama, karena jumlah

beban tidak sebanding, dan karena perubahan bentuk pada tahap-tahap

pendinginan yang tidak sama juga untuk penampang yang tebal dan tipis. Hal

ini akan menghasilkan ukuran-ukuran yang tidak tetap pada waktu pengerjaan

dengan mesin.

Proses untuk mengerjakannya yaitu : Benda kerja dipanaskan sedikit di atas

suhu kritis atas, setelah merata lalu didinginkan di udara. Dan setelah itu

didapatkan hasil yaitu tegangan dalam dari benda kerja dapat dihilangkan, dan

juga benda kerja akan menjadi liat / ulet (tidak rapuh lagi).


Teknik Mesin

Mengeraskan.

Yang dimaksud dengan mengeraskan ialah memanaskan baja sampai

temperatur tertentu dengan waktu tertentu pula pada temperatur itu, dan

kemudian didinginkan dengan cepat ke dalam air, oli atau media pendingin

yang lain, sehingga menimbulkan suatu susunan yang keras.

Pengolahan panas dengan cara ini bertujuan untuk membuat logam menjadi

keras, dan kebanyakan dilakukan untuk baja.

Untuk mengeraskan baja, pemanasan harus dilakukan sampai kedaerah

Austenit. Dimana Austenit tersebut mempunyai kisi Hablur FCC, dengan

sebuah atom karbon ditengah-tengah sel dasar. Dan bila proses pendinginan

secara perlahan-lahan Austenit berubah menjadi Ferrit + Perlit atau menjadi

Sementit + Perlit.

Ferrit mempunyai kisi Hablur FCC, dengan atom Besi di tengah-tengah

sel dasar, oleh karena bagian tengah (pusat) sel dasar kini diduduki oleh

sebuah atom besi dan selain dari pada itu sel dasar lebih kecil dari sel Austenit,

maka tidak ada lagi tempat tersedia untuk atom pemisahan.

Akan tetapi pada pendingin cepat tidak ada waktu untuk memisahkan

karbon, jadi pada pendinginan yang cepat kisi hablur Austenit tanpa

pemisahan karbon, berubah menjadi kisi Hablur Ferritis.

Dengan demikian karbon tinggal terkurung dalam sel dasar dari kisi Hablur

Ferritis, sedangkan sesungghnya ta ada tempat tersedia untuk karbon itu.

Dengan cara demikian, kisi Hablur mengalami perubahan bentuk yang agak

besar, sehingga Hablur memperoleh kekerasan yang sangat besar, truktur yang

baru terjadi dinamakan martensit.


Teknik Mesin

Tujuan pengerasan yaitu : untuk memperoleh struktur Martensite yang keras,

dan pemakaiannya untuk semua baja dengan karbon lebih dari 0,3 %

Adapun proses pengerasan yaitu : Baja karbon bukan paduan, bagian yang

kurang dari 0,83 % C dipanaskan hingga 300 – 50 0 C di atas suhu kritis atas.

Bagian yang lebih dari 0,83 % C dipanaskan hingga 300 C di atas suhu kritis

bawah. Kemudian didinginkan (dikejutkan)pada media yang sesuai. Dengan

Quenching bagian tersebut, Atom C tidak mempunyai cukup waktu untuk

meninggalkan struktur FCC membentuk Fe3C. Sehingga tidak cukup tempat di

dalam struktur BCC untuk atom C, struktur menerima distorsi, pengeseran

penampang terhalang dan material menjadi keras. Jelas disini bahwa

kekerasan terpengaruh langsung oleh banyak karbon dalam baja.


Teknik Mesin

Pengaruh dari pemanasan yaitu :

1. Hilangnya karbon

Bila suatu baja karbon dipanaskan hingga mencapai suhu pengerasan,

karbon pada permukaannya cenderung untuk bereaksi dengan oksigen di

udara sekitarnya dan kehilangan maksud proses Hardening. Untuk

mencegah Decarburation bagian tersebut harus dimasukkan ke dalam

serbuk kokas, arang tatal besi tuang.

2. Pemanasan pada bak garam

Pengerasan pada bak garam menjamin bahwa suhu akan terbagi merata

dan menjadap suhu pada batas-batas tertentu dan kontrol yang teliti pada

tingkat pemanasan dan waktu penahanan suhu menghasilkan kekerasan

yang merata. Garam mampu menerima suhu dari 180 - 13500 C.

Pemanasan dalam bak garam juga melindungi suatu bagian dari

Decarburation. Peristiwa untuk pahat kecepatan tinggi (HSS) tahap –

tahap pemanasannya dengan bantuan bak garam.

3. Tegangan retak

Perubahan suhu secara tiba-tiba dalam proses pengerasan menimbulkan

tegangan yang agak besar pada suatu bagian yang diperkeras.

Khususnya pada bagian-bagian yang mempuyai ketebalan berbeda-beda,

tegangan ini sering sebagai penyebab pecah. Baja retak atau pecah

menjadi lebih besar bila pendinginan dalam air (pendinginan yang cepat),

oleh karena itu pengerasan baja dalam oli dan udara lebih dianjurkan

untuk bagian-bagian yang sensitive. Bahaya retak dapat menghindari

dengan memanaskannya perlahan –lahan dan melalui tahap pemanasan

awal dalam dapur kemudian dipanaskan pada suhu yang dimaksud di

dalam bak garam.


Teknik Mesin

Pendinginan (quenching).

Apakah proses pengerasan (Hardening) berhasil atau tidak, ini banyak

tergantung pada kecepatan pendinginannya yaitu kecepatan pada pendinginan

bahan. Kecepatan pendinginan kritis terutama tergantung pada komposisi baja

dan ukuran bagian yang akan didinginkan.

Kecepatan pendinginan dapat dikontrol dengan media quenching seperti :

- Air ; Oli ; Udara.

Berapakah kecepatan pendinginan yang harus dipakai, dapat dipelajari dari

diagram III ( Time – Temperatur – Transformation).


Teknik Mesin

Diagram dapat dibaca sebagai berikut :

Contoh 1 : Pendinginan pada suhu 6000 C.

Kalau baja akan didinginkan (kejutkan)sampai suhu 6000 C

bearti bahwa kira-kira setelah 2 detik struktur Austenit mulai

menjadi Pearlit, baru setelah kira-kira 12 detik proses

perubahan struktur selesai maka 100 % dari baja sudah

menjadi Pearlit.


Kalau baja yang sama dengan contoh : 1.

Didinginkan pada suhu 4000 C, proses perubahan baru mulai

setelah 10 detik dan berhenti setelah 100 detik. Struktur yang

terjadi dinamakan Bainite. Bainit itu berbentuk jarum dengan

struktur halus, akan tetapi belum sehalus martensit.


Kalau baja tersebut didinginkan ada suhu 2000 C, strukkturnya

langsung berubah menjadi martensit. Sifat dari martensit

sangat keras akan tetapi rapuh.

Tiap jenis mempunyai diagram TTT nya sendiri, jadi adalah penting disini

berapa jauh “ Hidung” grafiks S itu terletak dari sumbu vertical. Jarak itu

menentukan kecepatan pendinginan kritis. Jikalau jarak tersebut bertambah

besar, jikalau baja dialisiasi dan sebagai akibatnya kecepatan pendinginan kritis

akan menurun. Sesuai dengan besarnya kecepatan pendinginana kritis, jadi

dengan mengingat jenis bahan yang digunakan waktu menyepuh keras, kita

membedakan baja sepuh keras air, baja sepuh keras minyak dan baja sepuh


Teknik Mesin

keras udara. Jikalau pendinginan dilakukan dengan kecepatan yang lebih kecil

dari pada kecepatan kritis “ Hidung” dari grafik S akan terpotong. Disini terjadi

struktur perlit atau bainit. Bainit itu lebih lunak dan lebih kenyal dari pada

martensit dan pearlit lebih lunak dan lebih kecil bainit.

Untuk memperoleh struktur

martensit yang cukup

keras. Kita terpaksa

mendinginkan baja 0,7 %

C dalam air. Kalau Quench

dengan oli, hanya 50 %

menjadi Martensit,

sedangkan 50 % menjadi

Pearlit yang agak lunak.

Baja Assab DF – 2 ini menjadi

sama keras baik dengan bahan

pendingin air atau oli.

Maka untuk mengurangi

kerapuhan dalam benda kerja

baja ini akan dikeraskan dalam

oli atau kalau tidak perlu begitu

keras, juga bisa dalam udara.


Teknik Mesin

Tempering.

Yang dimaksud dengan tempering yaitu memanaskan baja sampai


kemudian didinginkan dengan perlahan – lahan di udara, supaya hasil dari

pengerasan tersebut menjadi ulet / liat dan juga tetap keras.

Pengolahan panas dengan cara tersebut biasanya di kerjakan pada baja yang

baru selesai dikeraskan, karena baja itu menjadi keras dan juga rapuh.

Dalam keadaan ini benda kerja tidak berguna untuk banyak tujuan

penggunaannya, karena beban yang kecil saja sudah dapat mengakibatkan

pecah. Benda kerja yang dikejutkan tidak boleh dijatuhkan dan penemperan

tersebut harus segera dilaksanakan setelah pengejutan.

Suhu yang rendah memberikan kekerasan yang tinggi tetapi keuletannya

rendah, sebaliknya suhu yang tinggi memberikan keuletan yang tinggi tetapi

kekerasan rendah. Untuk mencapai sifat-sifat teknik tertentu (kekerasan,,

keuletan),maka suhu dapat juga dikontrol dari warna temperingnya .

Setelah suatu alat/material didinginkan dan permukaannya dibersihkan hingga

mendapatkan logam yang mengkilap maka dengan pemanasan yangperlahan –

lahan suatu lapisan oksid akan terbentuk pada bagian yang digosok. Dengan

meningkatkan suhu, lapisan oksid tersebut menjadi lebih tebal, oleh

karenannya merubah warna. Sehingga suhu dari suatu bagian dapat dipelajari

dari warna tempering,sehubungan dengan suhu perlu dicatat bahwa hal ini

hanya berlaku untuk baja paduan tinggi.


Teknik Mesin

Suhu

(0 C)

Warna Jenis Komponen

220 Kuning - pucat Skraper, gergaji, pahat bubut

230 Kuning - jerami Kepala palu, snei untuk kuningan, pahat serut

dan pahat alur, pisau cukur

240 Kuning - coklat Pisau potong, pisau frais,bor, reamer, bor tanah

250 Coklat - muda Pisau, tap, gunting pelat, pelubang, pembentuk,

alat-alat perkayuan untuk kayu keras.

260 Coklat - ungu Pisau serut, alat pemecah batu,reamer tekan, bor

spiral untuk kayu.

270 Ungu Kampak, pisau bedah, pahat tekan.

280 Ungu - tua Pahat tangan (untuk baja dan besi tuang ), pahat

tangan untuk kayu, pisau serut untuk kayu lunak.

290 Biru - muda Pahat tangan (untuk besi tempa) obeng

300 Biru - tua Gergaji kayu, pegas.

Perbaikan.

Perbaikan termasuk dalam langkah pengerasan kecuali bila suhu

temperingnya telah cukup tinggi (400 - 7000 C ). Komponen yang diperbaiki

mempunyai keuletan yang sangat tinggi, karena kenyataan bahwa sebagian

karbon telah memisah dari keadaan Quench meratakan dirinya dalam struktur

yang baik. Kekerasannya bagaimanapun juga tidak lebih baik dari keadaan

tidak diperbaiki. Baja diperbaiki biasanya didapat dalam keadaan yang telah

diperbaiki dan terutama dipergunakan untuk komponen konstruksi bantalan

tekan. Pengerjaan baja ini membutuhkan daya potong lebih besar oleh karena

keuletannya.


Teknik Mesin

Pengerasan permukaan.

Seringkali komponen-komponen baja di inginkan hanya keras pada

permukaannya saja, sedangkan inti atau porosnya tetap lunak. Hal ini

memberikan kombinasi yang serasi antara permukaan yang tahan pakai dan

porosnya yang ulet.

Pengerasan permukaan terdiri dari tiga proses :

1. Pengerasan bagian luar dari baja.

Digunakan untuk baja yang bisa dikeraskan secara normal, dengan

kandungan C = 0,4 %.

2. Carburizing (Case Hardening).

Digunakan untuk baja ulet yang biasanya tidak bisa dikeraskan yang

mengandung C = 0,25 %.

3. Nitriding ( Penambahan zat lemas ).

Digunakan untuk baja paduan yang mengandung Cr dan AL.

Pengerasan bagian luar dari baja.

Pengerasan bagian luar merupakan suatu proses pengerasan biasa,

akan tetapi pada proses ini hanya baja dengan kandungan carbon yang cukup

tinggi (lebih dari 0,4 %) yang dapat diperkeras dengan efektif.

Pengerasan bagian luar dapat di laksanakan dengan metoda :

a. Pengerasan dengan nyala api (Flame Hardening).

b. Pengerasan dengan induksi.


Teknik Mesin

Pengerasan dengan nyala api (Flame Hardening )

Proses ini sangat cepat untuk menghasilkan permukaan yang keras dari

baja. Dimana dalam proses pengerasan ini permukaan benda kerja

dipanaskan hingga suhu diatas suhu kritis atas, dengan menggunakan nyala

api oxy – Acetiline dan setelah didapatkan panas yang diperlukan untuk

pendinginan segera didinginkan secara cepat (di quench) dengan semprotan

air.

Dengan proses ini didapat permukaan benda kerja dengan kulit yang kasar,

dengan struktur martensit sedalam 1 - 3 mm, sedangkan intinya terdiri dari

ferlite yang ulet. Dalamnya kulit yang keras tergantung dari kecepatan gerakkan

api.


Teknik Mesin

Pengerasan dengan induksi.

Proses ini serupa dengan prinsip pada prpses Flame Hardening, kecuali

bahwa komponennya biasanya tetap diam dan sekelilingnya dipanaskan

dengan suatu coil induksi. Coil ini dilalui arus frekwensi tinggi, dan

menghasilkan arus “ Eddy” pada permukaan komponen, yang menyebabkan

naiknya suhu. Dalamnya pemanasan adalah terbalik dengan akar pangkat dua

dari frekwensi, sehingga lebih tinggi frekwensi yang digunakan, semakin

dangkal dalamnya pemanasan.

Macam penggunaan frekwensi :

- 3000 Hz untuk kedalaman 3 – 6 mm.

- 9600 Hz untuk kedalaman 2 – 3 mm.

Segera setelah permukaan komponen mencapai suhu yang diperlukan untuk

pendinginan, arus dimatikan dan selanjutnya permukaan serentak disemprot air

melalui lubang pada blok induksi.

Dari proses ini perlu dicatat, bahwa komponen yang diperkeras dipilih yang

simetris, disamping itu masih ada bagian yang tetap lunak. Seperti juga pada

proses Flame Hardening, proses induksi menggunakan bahan yang sudah

mempunyai kandungan karbon sekurang-kurangnya 0,4 %.


Teknik Mesin

Carburizing penambahan karbon (Case Hardening).

Proses carburizing didasarkan atas kemampuan baja untuk menyerap

karbon pada temperatur atara 900 - 950 0C.

Carburizing adalah salah satu metode yang digunakan untuk

menghasilkan permukaan keras pada baja yang berkadar karbon rendah

( biasannya 0,1 – 2,5 mm). Dengan proses karburising ini didapat lapisan baja

dengan kadar karbon 0,3 – 1,0 %, dengan tebal antara 0,1 – 2,5 mm tergantung

lamanya pemanasan.


Teknik Mesin

Proses Carburizing ini ada tiga macam proses yaitu :

a. Proses Carburizing dengan media padat.

b. Proses Carburizing dengan media cair.

c. Prosses Carburizingdengan media gas.

Proses Carburizing dengan media padat, yaitu :

Baja yang akan diproses dimasukkan ke dalam kotak baja yang berisi

bahan Carburizing, kemudian tertutup dan dipanaskan perlahan – lahan hingga

mencapai suhu Carbirizing (900 - 950 0 C ) dan ditahan pada suhu tersebut

hingga lebih dari 6 jam sesuai dengan ke dalaman kekerasan yang

dikehendakinya.

Apabila pengarbonan telah menyeluruh, kemudian didinginkan perlahan lahan

dalam kotak. Bahan untuk proses Carburizing ini ada beberapa macam yaitu,

arang kayu, arang tulang atau arang kulit yang diperdagangkan berupa tepung

atau butiran. Untuk mencegah suatu bagian permukaan komponen tidak perlu

mengalami pengarbonan, hal ini dapat dicegah dengan menutupi bagian

tersebut dengan lapisan tembaga yang tipis atau dengan tanah liat, dimana

karbon tidak akan melarut pada tembaga padat atau tanah liat.


Teknik Mesin

Proses Carburizing dengan media Cair atau Cyanide Hardening.

Carburizing dengan media cair ini mengandung 20 - 30 % Sodium

Cyanide, dan sebanyak 40 % Sodium Carbonate dan sejumlah 40 % Sodium

atau Barium Chloride.

Campuran yang kaya akan Cyanide dipanaskan dalam dapur pada suhu 870 –

950 0 C, benda kerja ditempatkan pada keranjang kawat dan celupkan dalam

cairan selama 5 menit, ini dan tergantung pada kedalaman kekerasan antara

0,1 - 0,25 mm.

Hati- hati dengan Sodium Cyanide, bahan ini adalah zat kimia yang sangat

beracun dan bahan yang mematikan.


Teknik Mesin

Proses Carburizing dengan media gas.

Carburizing dengan media gas dilakukan pada suatu dapur khusus.

Komponene dipanaskan 9000 C selama 3 jam atau lebih dalam atmosfir yang

mengandung gas, yang umumnya adalah Hydrocarbon Methane dan Propone.

Dan pada permukaan komponen akan tersimpan atom karbon.

Hidrocarbon biasanya dicampur dengan gas pembawa untuk mendapatkan

sirkulasi gas yang lebih baik.

Carburizing dengan media gas ini semakin popular dibandingkan dengan

Carburizing lainnya, karena Carburizing dengan gas ini dapat dihasilkan :

Permukaan benda kerja tetap bersih.

Hasilnya dapat lebih banyak dan cepat.

Kandungan karbon pada lapisan permukaan benda kerja dapat di kontrol

dengan lebih teliti.

Perlakuan panas setelah pengarbonan :

Setelah pengarbonan dengan media padat, cair dan media gas, benda

kerja dikeraskan secara biasa dengan memanaskan lagi di atas suhu kritis atas

dan kemudian didinginkan (Quenching ) didalam air atau oli.

Bahan yang biasa di Carburizing adalah baja karbon dan baja paduan rendah,

tetapi dapat juga yang mengandung karbon tidak lebih dari 0,25 %, dan bila

dikehendaki inti yang betul-betul ulet. Kandungan Manganese akan

menstabilkan Cementite dan meningkatkan ke dalam bagian yang keras.

Akibatnya juga meningkatkan kemungkinan retak pada baja ketika pendinginan.


Teknik Mesin

Daftar – pengerasan bagian luar dari baja.

Macam Susunan :

C Mn Ni Cr

Sifat dan penggunaannya

0,15 0,7 - - Bagian – bagian mesin yang dikehendaki sangat

keras permukaannya dan ulet pada intinya,

seperti rada gigi, poros – poros dan poros

engkol.

0,25 0,5 - - Terutama untuk high duty ball and roller bearing

0,15 0,5 3,0 - Dipakai dimana gabungan antara kekerasan

dan keuletan dikehendaki, contoh : roda-roda

gigi, pena-engkol, pena-kopeling d.l.l.

0,15 0,4 4,0 12 Bagian – bagian yang dikehendaki dengan

permukaan yang keras dan juga tahan akan

tekanan dan hentakan.

Digunakan untuk crown wheels, bevel-pins, aero

reduction-gears.

Baja paduan rendah yang sering di Carburizing adalah yang

mengandung hingga 5 % Nikel, karena meningkatkan kekuatan inti

memperlambat perkembangan butiran selama proses pengarbonan. Disini

bearti pemanasan guna perbaikan inti dapat ditiadakan.

Kadang-kadang dengan ditambah Cromium dapat untuk meningkatkan

kekerasan dan ketahanan dari bagian luarnya, tetapi harus dalam jumlah yang

kecil, kalau terlalu banyak cenderung meningkatkan pertumbuhan butiran.


Teknik Mesin

Nitriding.

Nitriding dan Carburazing mempunyai persamaan dalam hal

memanaskan baja dalam waktu tertentu pada Medium Hardening, tetapi pada

Case Hardening medium berisi karbon, dan dalam Nitriding berisi zat lemas.

Baja Nitriding adalah baja paduan rendah yang mengandung Nikel, Vanadium

atau Molibdenum. Pada proses Nitriding zat lemas masuk ke bagian luar dari

pada baja dan terjadi hubungan Chromium atau Alumunium dengan zat lemas

yang disebut “Nitrid” :

Nitrid itu sangat keras, jauh lebih keras dari pada kekerasan yang

diperoleh melalui proses kekerasan biasa atau Carburizing.

Kita kenal berbagai bahan Nitriding yaitu :

a. Bahan cair

b. Bahan gas

Nitriding bahan cair.

Bahan ini terutama terdiri dari garam yang mengandung zat lemas dan

di perdagangkan dalam bentuk tepung.

Bahan tersebut dipanaskan dalam dapur rendaman garam sampai cair dan

sesudah itu benda kerja digantungkan di dalamnya. Dapur yang digunakan

tersebut sama dengan Dapur Sepuh Garam yang digunakan untuk Carburizing.

Proses Nitriding cair ini berlangsung tidak begitu lama yaitu kira-kira 10 –20

menit, dan biasanya kedalaman Nitrasi keras ini maximum 0,8 mm.


Teknik Mesin

Nitrisi dalam bahan gas.

Benda kerja dipanaskan pada temperatur 5000 C selama 40 - 100 jam

sesuai dengan kedalam kulit yang dikehendaki. Treatment dilakukan dalam

kamar gas yang rapat yang diisi dengan sirkulasi Amoniak. Amoniak akan

menguarai, melepaskan atom-atom zat lemas yang akan diserap permukaan

baja.

Nitriding setempat.

Bila ada kemungkinan untuk melakukan Nitrasi setempat, ini dapat

dilakukan dengan penutup tempat yang tidak di Nitrasi dengan bahan yang

tidak dilalui Nitrogen.


Teknik Mesin

Perbandingan Antara 3 Cara Pengerasan Permukaan

CARA KEUNTUNGAN KERUGIAN

Pengerasan

bagian luar

dari baja

Kekerasan lebih dalam

Pelaksanaan murah

Kurang keras bila

dibangdingkan

dengan Nitriding

Carburizing

(Case

Hardening)

Kedalaman kekerasan sedang

Kulit keras tidak bisa terlepas

Kurang keras bila

dibandingkan dengan

Nitriding

Nitriding Karena tidak ada Quench setelah

Nitriding, maka tidak akan terjadi

pecah, sehingga komponen dapat

mengalami penyelesaian mesin

sebelum Nitriding.

Didapatkan permukaan yang

sangat keras

Sangat tahan korosi

Tetap keras sampai suhu 500 0 C

Prosesnya bersih dan sederhana

Murah untuk pengerjaan masal

Kegagalan total akan

terjadi pada suatu

kekeliruan

karena hilangnya

kekerasan pada

permukaan tidak

dapat di Nitriding

lagi.


Teknik Mesin

Pengerasan bagian luar dari Baja.

Macam Susunan

C Mn Ni Cr Sifat dan penggunaannya

0,15 0,7 - - Bagian – bagian mesin yang dikehendaki sangat

keras permukaannya dan ulet pada intinya, seperti

roda-roda gigi poros- poros dan poros engkol.

0,25 0,5 - - Terutama untuk high duty ball and roller – bearings

0,15 0,5 3,0 - Dipakai dimana gabungan antara kekerasan dan

keuletan dikehendaki, contoh : roda-roda gigi, pena-

engkol, pena kopeling.

0,15 0,4 4,0 1,2 Bagian – bagian yang dikehendaki dengan

permukaan yang keras dan juga tahan akan tekana

dan hentakan.

Digunakan untuk crown whells, bevel pins, aero

reduction – gears.


Teknik Mesin

Lembar percobaan/Latihan/Evaluasi.

1. Apa yang dimaksud dengan lengkungan pendinginan ?

2. Apa yang dimaksud dengan titik beku ?

3. Apa yang dimaksud dengan Eutektikum ?

4. Apa yang dimaksud dengan baja karbon ?

5. Apa tujuan dari Annealing dan bagaimana prosesnya ?

6. Apa tujuan dari Normalising dan bagaimana prosesnya ?

7. Apa yang dimaksud dengan mengeraskan ?

8. Sebutkan media quenching untuk pengerasan !

9. Apa yang dimaksud dengan tempering ?

10. Sebutkan 3 macam proses pengerasan permukaan dan penggunaannya!

11. Bagaimana proses pengerasan dengan nyala api (flame hardening) ?

12. Bagaimana proses pengerasan induksi ?

13. Sebutkan 3 macam proses Carburizing !

14. Mengapa carburizing dengan media gas semakin populer digunakan

untuk pengerasan permukaan ?

15. Apa yang dimaksud dengan Nitrid ?


Teknik Mesin

Lembar Jawaban

1. Lengkungan pendinginan adalah suatu gambaran grafik dimana pada

garis vertical diukurkan suhu, dan pada garis horizontal diukurkan waktu.

Jadi memperlihatkan hubungan antara suhu dan waktu selama

pendinginan sesuatu zat berlangsung.

2. Titik beku adalah suatu garis horizontal dalam lengkungan pendinginan

yang bila pembekuan tersebut terjadi dari permulaan sampai akhir

berlangsung pada suhu yang tetap.

3. Eutektikum adalah bila suatu kadar garam tersebut ditingkatkan sampai

15 %, titik permulaan pembekuan akan menurun dan bila kadar garam

dinaikkan mulai dari 15 % titik permulaan pembekuan akan naik kembali.

4. Baja karbon adalah paduan antara besi dan karbon dengan kandungan

karbonnya hingga 2 %.

5. Annealing bertujuan untuk meratakan tegangan yang diakibatkan oleh

pengerjaan dalam keadaan dingin (seperti pengerjaan dengan mesin

bubut, mesin frais dan lain-lain ) atau pengerjaan dalam keadaan panas

(seperti tempa, rol, las).

Prosesnya yaitu benda kerja dipanaskan pada suhu 550 – 6500 C

selama 1 – 2 jam yang gunanya untuk meratakan tegangan dalam,atau

selama beberapa jam yang gunanya untuk mendapatkan struktur kristal

baru (Annealing Rekristalisasi),dan juga untuk menghilangkan tegangan

dalam sebelum dikerjakan di mesin atau ke deformasi selanjutnya.


Teknik Mesin

6. Normalising bertujuan untuk memperbaharui struktur butiran, agar

semua pengaruh dari pengerjaan dingin atau panas dapat dihilangkan.

Proses untuk mengerjakannya yaitu : Benda kerja dipanaskan sedikit di

atas suhu kritis atas, setelah merata lalu didinginkan di udara.

7. Yang dimaksud dengan mengeraskan ialah memanaskan baja sampai


kemudian didinginkan dengan cepat ke dalam air, oli atau media

pendingin yang lain, sehingga menimbulkan suatu susunan yang keras.

8. Media quenching yang sering digunakan adalah Air, Oli, Udara.

9. Yang dimaksud dengan tempering yaitu memanaskan baja sampai


kemudian didinginkan dengan perlahan – lahan di udara, supaya hasil

dari pengerasan tersebut menjadi ulet / liat dan juga tetap keras.

10.Pengerasan permukaan terdiri dari tiga proses :

a. Pengerasan bagian luar dari baja.

Digunakan untuk baja yang bisa dikeraskan secara normal, dengan

kandungan C = 0,4 %.

b. Carburizing (Case Hardening).

Digunakan untuk baja ulet yang biasanya tidak bisa dikeraskan yang

mengandung C = 0,25 %.

c. Nitriding ( Penambahan zat lemas ).

Digunakan untuk baja paduan yang mengandung Cr dan AL.


Teknik Mesin

11.Proses pengerasan dengan nyala api (Flame Hardening) yaitu suatu

proses pengerasan dimana permukaan dari benda kerja dipanaskan

dengan nyala api oxy-acetylene hingga suhu diatas suhu kritis atas dan

setelah itu segera didinginkan secara cepat (di quench) dengan

semprotan air.

12.Pengerasan induksi yaitu suatu proses pengerasan permukaan dimana

pemanasannya dilaksanakan dengan suatu coil induksi sampai

permukaan komponen / baja mencapai suhu yang diperlukan untuk

pendinginan cepat, setelah itu arus dimatikan dan selanjutnya

permukaan komponen tersebut serentak disemprot air pendingin melalui

lubang pada blok induksi.

13.Proses Carburizing ada tiga macam yaitu :

a. Proses Carburizing dengan media padat.

b. Proses Carburizing dengan media cair.

c. Proses Carburizing dengan media gas.

14.Carburizing dengan media gas semakin populer digunakan untuk

pengerasan permukaan, karena dapat dihasilkan :

a. Permukaan benda kerja tetap bersih.

b. Hasilnya dapat lebih banyak dan cepat.

c. Kandungan karbon pada lapisan permukaan benda kerja dapat di

kontrol dengan lebih teliti.

15.Yang disebut dengan Nitrid yaitu : suatu proses pengerasan

permukaan, dimana zat lemas yang dipakai untuk pengerasan masuk

ke bagian luar dari baja dan zat lemas tersebut terjadi hubungan

dengan chromium atau aluminum.


Teknik Mesin

DAFTAR PUSTAKA

1. Alois Schoenmetz Ing, Karl Gruber, dkk. Pengetahuan Bahan Dalam

Pengerjaan logam. Bandung. Angkasa, 1977.

2. Bagyo Sucahyo, Drs. Ilmu Logam untuk SMK Solo Tiga Serangkai ,

1995.

3. B. J. M. Beumer, Ilmu Bahan Logam, jilid I, II, III. Jakarta , Bhratara

Karya Angkasa . 1985

4. Djoko Soetoyo, Ir. Tehnologi Mekanik. Jilid A. Jakarta. Stam Kluwer.

1953.

5. G. Wuertemberger. Dipl. Ing. Fachkunde Metall. Europa Lehrmitted.

Nourny. Vollmer GmbH & Co . 1985

6. John Stefford. Guy Mc Murdo. Teknologi Kerja Logam. Jakarta .

Erlangga. 1999.

7. K.W. Vohdin, Prof. Dr. Ing, Mengelola Logam . Jakarta. Produnya

Paramita. 1976.

8. Sumanto, MA, Drs. Pengetahuan Bahan untuk Mesin dan Listrik.

Yogyakarta. Audi Offset. 1994.

9. Ilmu Bahan . VEDC Bandung.


dasar ilmu bahan.doc

Documents