Pemilihan Material untuk Fastener

Materi Kursus Pelatihan di PT Garuda Metalindo Jakarta, 23 Juni 2012

Dr. Asep Ridwan Setiawan Program Studi Teknik Material

Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara ITB

1. Pendahuluan

• Presentasi ini akan membahas mengenai pemilihan material untuk fastener.

• Tidak ada satupun material/bahan baut yang bisa kompatible dengan setiap lingkungan.

• Memilih bahan baut yang tepat adalah pekerjaan yang menantang.

• Hal yang harus dipertimbangkan : Kekuatan, temperatur, korosi, vibrasi, fatique dll.

• Diperlukan pengetahuan dan pemahaman mendasar tentang bahan dan sifat-sifatnya.

2. Baja Karbon

1. Baja Karbon• Hampir 90% baut di buat dari baja karbon.

(workability, strength, murah)• Sifat mekanik baja tergantung pada kandungan

karbon yang dimiliki nya.• Baja karbon bisa diklasifikasi kan menjadi 3 grup:

1. Baja karbon rendah2. Baja karbon medium3. Baja paduan

(C < 2%) (C> 2%)

5

Baja

Low Alloy High Alloy

low carbon <0.25 wt% C

Med carbon0.25-0.6 wt% C

high carbon 0.6-1.4 wt% C

Uses auto struc. sheet

bridges towers press. vessels

crank shafts bolts hammers blades

pistons gears wear applic.

wear applic.

drills saws dies

high T applic. turbines furnaces

Very corros. resistant

Contoh 1010 4310 1040 4340 1095 4190 304, 409

Paduan noneCr,V Ni, Mo

noneCr, Ni Mo

noneCr, V, Mo, W

Cr, Ni, Mo

plain HSLA plainheat

treatableplain tool stainlessName

Hardenability 0 + + ++ ++ +++ variesTS - 0 + ++ + ++ variesEL + + 0 - - -- ++

Peningkatan kekuatan, biaya, Penurunan keuletan

Baja karbon rendah (<0.25 wt% C)

• Baja ini tidak bisa dikuatkan dengan perlakuan panas

• Peningkatan kekuatan bisa dilakukan melalui cold working.

• Baja ini relatif lunak dan kekuatannya rendah, tapi memiliki keuletan dan ketangguhan yang tinggi, selain itu bisa dimesin, disambung las, murah untuk diproduksi.

• Contoh baja jenis ini yang paling sering digunakan adalah AISI 1006, 1008, 1016, 1018, 1021, and 1022.

Komposisi 5 Jenis baja karbon sederhana dan tiga jenis baja karbon rendah dengan kekuatan tinggi

aKode yang dipakai oleh American Iron and Steel Institute (AISI), the Society of Automotive Engineers (SAE), and the American Society for Testing and Materials (ASTM) dan dalam Uniform Numbering System (UNS)b Juga konsentrasi maksimum 0.04wt%P,0.05wt%S, dan 0.30wt%Si (terkecuali dinyatakan)

Baja karbon rendah (<0.25 wt% C)

• Kelompok lain dari baja karbon rendah adalah high-strength, low-alloy (HSLA) steels.

• Baja ini mengandung unsur : Cu, V, Ni, dan Mo konsentrasi total = 10 wt%, dan kekuatan yang lebih tinggi dari baja karbon rendah.

• Kebanyakan baja ini bisa diperkuat dengan perlakuan panas.

• Baja ini juga ulet, mampu dibentuk, dan mampu mesin. • Baja HSLA lebih tahan korosi dibandingkan dengan baja

karbon rendah.

Sifat mekanik dari hot-rolled material dan contoh aplikasi berbagai baja karbon rendah dan baja HSLA

Baja karbon medium (0.25-0.6 wt% C)

• Baja ini dapat diberikan perlakuan panas dengan dipanaskan sampai temperature austenisasi, quenching, dan kemudian di temper untuk memperbaiki sifat mekaniknya.

• Baja ini umumnya dipakai dalam kondisi temper, dengan struktur mikronya adalah martensit temper.

• Baja karbon medium mempunyai hardenability (mampu keras) yang rendah,

• Perlakuan panas akan berhasil untuk sampel yang tipis dengan laju quenching yang sangat cepat.

• Artinya, sifat mekanik akhir dari baut akan bergantung pada ukurannya.

Baja karbon medium (0.25-0.6 wt% C)

• Dengan pertimbangan kekuatan vs biaya, baja ini mampu menerima beban tinggi.

• Baja ini lebih kuat dibandingkan dengan baja karbon rendah, tapi mempunyai keuletan dan ketangguhan yang lebih rendah dibandingkan dengan baja karbon rendah.

• Jenis yang sering digunakan antara lain AISI 1030, 1035, 1038, and 1541.

Baja karbon tinggi (0.6-1.4 wt% C)

• Baja karbon yang paling keras, kuat akan tetapi paling kurang keuletannya (getas).

• Umumnya digunakan dalam kondisi dikeraskan atau kondisi temper, dan terutama dipakai untuk tahan aus dan mampu mempunyai sisi potong yang tajam.

• Alat potong dan cetakan baja adalah paduan baja karbon tinggi, dan biasanya mengandung unsur lain seperti Cr, V, W dan Mo.

3. Baja Tahan Karat

• Baja ini biasanya mengandung Cr 10.5%• Unsur Cr akan melindungi baja dari korosi

dengan membentuk lapisan oksida Cr (Cr2O3). • Unsur lain yg sering ditambahkan : Ni atau Mo

untuk meningkatkan ketahanan korosi, kekuatan dan ketahanan panas.

• Dibagi menjadi 3 jenis, austenitik, feritik, dan martensitik.

Baja Tahan Karat

4. Aluminium• Besi / baja memiliki keterbatasan : berat, tidak tahan korosi,

konduktivitas listrik rendah. • Keunggulan aluminium adalah sifatnya yang ringan. Berat

aluminium 1/3 berat baja.• Aluminium bisa dipadu dengan unsur lain untuk mendapatkan

sifat mekanik yang di inginkan. (solid solution strengthening/precipitation strengthening)

• Rasio (berat vs kekuatan) dari baut aluminium lebih baik dibanding bahan lain.

• Aluminium bersifat non magnetik, memiliki konduktivitas panas dan listrik yang baik.

• Aluminium bisa dimesin, dan mudah di bentuk (dingin/panas).

5. Standar Material

• The Society of Automotive Engineers (SAE), the American Iron and Steel Institute (AISI), and the American Society for Testing and Materials (ASTM) adalah diantara organsasi dimana paduan spesifikasi dan klasifikasi baja dan paduan lainnya dijadikan rujukan di seluruh dunia.