Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap

Cara kerja dari mesin pendingin dengan siklus refrigerasi kompresi uap adalah sebagai berikut :
“Fluida kerja dikompresikan di dalam kompresor dari tingkat keadaan 1 ke tingkat keadaan 2, pada tekanan tinggi ini fluida kerja ini diembunkan di dalam kondensor ke tingkat keadaan 3 dan kemudian diekspansikan dengan katup ekspansi ke tingkat keadaan 4 dan berevaporasi di dalam evaporator kembali ke tingkat keadaan 1.”

Sistem pendinginan ini terdiri dari beberapa alat utama yang pokok untuk dapat terjadinya proses kompresi uap, yaitu :
a. Kompresor, berfungsi untuk menaikkan tekanan refrigerant.
b. Kondensor berfungsi mendinginkan atau mengembunkan refrigerant berarti terjadi panas yang dibuang di dalam kondensor.
c. Katup ekspansi, berfungsi untuk mengeskpansikan refrigerant secara entalpi konstan dan tidak ada panas yang diserap maupun dibuang pada proses ekspansi untuk menurunkan tekanan refrigerant.
d. Evaporator, berfungsi untuk memanaskan atau menguapkan refrigerant, berarti ada panas yang diserap oleh refrigerant sehingga terjadi efek pendinginan pada lingkungan sekitarnya.
Untuk mengetahui kemampuan mesin pendingin maka digunakan koefisien performansi (Coefficient of Performance, COP), yang dimaksud dengan COP adalah perbandingan antara efek pendinginan dan kerja yang dilakukan oleh kompresor.

A. Pengertian Mesin Pendingin
Mesin Pendingin adalah suatu peralatan yang digunakan untuk mendinginkan air, atau peralatan yang berfungsi untuk memindahkan panas dari suatu tempat yang temperaturnya lebih tinggi. Di dalam sistem pendinginan dalam menjaga temperatur rendah memerlukan pembuangan kalor dari produk pada temperatur rendah ke tempat pembuangan kalor yang lebih tinggi.
Siklus refrigerasi kompresi mengambil keuntungan dari kenyataan bahwa fluida yang bertekanan tinggi pada suhu tertentu cenderung menjadi lebih dingin jika dibiarkan mengembang. Jika perubahan tekanan cukup tinggi, maka gas yang ditekan akan menjadi lebih panas daripada sumber dingin di luar (contoh udara diluar) dan gas yang mengembang akan menjadi lebih dingin daripada suhu dingin yang dikehendaki. Dalam kasus ini, fluida digunakan untuk mendinginkan lingkungan bersuhu rendah dan membuang panas ke lingkungan yang bersuhu tinggi.
Siklus refrigerasi kompresi uap memiliki dua keuntungan. Pertama, sejumlah besar energi panas diperlukan untuk merubah cairan menjadi uap, dan oleh karena itu banyak panas yang dapat dibuang dari ruang yang disejukkan. Kedua, sifat-sifat isothermal penguapan membolehkan pengambilan panas tanpa menaikan suhu fluida kerja ke suhu berapapun didinginkan. Hal ini berarti bahwa laju perpindahan panas menjadi tinggi, sebab semakin dekat suhu fluida kerja mendekati suhu sekitarnya akan semakin rendah laju perpindahan panasnya.
Prinsip kerja mesin pendingin adalah jika motor penggerak berputar maka akan memutar kompresor. Dengan berputar kompresor, refrigeran akan naik suhu maupun tekanannya. Hal ini disebabkan molekul-molekul dari refrigeran bergerak lebih cepat akibat proses kompresi. Gas dari refrigeran akan merambat pada pipa–pipa kondensor dan media pendinginan.
Pada bagian kondensor diusahakan adanya media pendinginan yang baik, sebab dengan adanya pendinginan yang baik pada bagian kondensor akan membantu memperlancar terjadinya proses kondensasi. Temperatur dan tekanan gas refrigeran akan naik sampai keseimbangan dicapai. Setelah terjadi keseimbangan proses kondensasi (pengembunan) gas refrigeran mengalir menerusi saluran cairan tekanan tinggi menuju refrigeran control setelah melewati drier strainer (saringan).
Siklus (daur) kompresi uap merupakan daur yang terbanyak digunakan dalam sistem refrigerasi. Pada daur ini ditekan dan kemudian diembunkan menjadi cairan, lalu tekanannya diturunkan agar cairan tersebut dapat menguap kembali.
B. Siklus Pendinginan (Refrigeration Cycle)
Waktu kompresor sedang bekerja suhu dan tekanan refrigeran yang mengalir ke kondensor, pipa kapiler, dryer, evaporator akan menjadi tinggi. Klep tekan (discharge valve) menjadi terbuka dan klep hisap (sunction tube) menutup, dengan terbukanya klep tekan uap yang dipompa oleh kompresor keluar melalui celah-celah klep tersebut dan masuk kedalam saluran tekan. Refrigeran yang masuk kedalam pipa kondensor panasnya akan diserap oleh udara yang mengalir melalui sela-sela pipa. Kondensor akan melepaskan panas dan mengubah refrigeran yang bersuhu tinggi menjadi cairan bertekanan tinggi. Uap yang berada dalam kondensor akan turun suhunya dengan tekanan yang tinggi dan menjadi cairan. Cairan tersebut mengalir kedalam dryer dan capillary tube yang mempunyai lubang diameter yang kecil sehingga tekanan diturunkan menjadi rendah sesuai temperatur pada evaporator.

C. Bahan Pendingin (Refrigeran)
Bahan pendingin atau refrigeran adalah suatu zat yang mudah diubah wujudnya dari gas menjadi cair atau sebaliknya. Untuk dapat terjadinya suatu proses pendinginan diperlukan suatu bahan pendingin atau refrigeran yang digunakan untuk mengambil panas dari evaporator dan membuangnya dalam kondensor.
Terdapat berbagai jenis refrigeran yang digunakan dalam sistim kompresi uap. Suhu refrigerasi yang dibutuhkan sangat menentukan dalam pemilihan fluida. Refrigeran yang umum digunakan adalah yang termasuk kedalam keluarga chlorinated fluorocarbons.
Bahan pendingin (refrigeran) banyak sekali macamnya, tetapi tidak satupun yang dapat dipakai untuk semua keperluan pendinginan. Suatu bahan pendingin mempunyai syarat–syarat untuk keperluan proses pendinginan antara lain :
1. Tidak beracun dan tidak berbau dalam semua keadaan.
2. Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, minyak pelumas dan sebagainya.
3. Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem pendingin.
4. Bila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat–alat yang sederhana maupun dengan alat detector kobocoran.
5. Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
6. Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar panas yang diserap evaporator sebesar–besarnya.
7. Viskositas dalam fase cair maupun fase gas rendah agar aliran refrigeran dalam pipa sekecil mungkin.
8. Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh.
9. Konduktifitas thermal yang tinggi.
10. Konstanta dieletrika dari refrigeran yang kecil, tahanan lisrtrik yang besar, serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator listrik.
11. Tidak merusak tubuh manusia.

D. Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin yang berfungsi untuk mengsirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit mesin pendingin. Jika dilihat dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran, maka kompresor dapat diklasifikasikan menjadi :
1. Kompresor Open Unit (Open Type Cmpressor)
Jenis kompresor ini terpisah dari tenaga penggeraknya masing-masing bergerak sendiri dalam keadaan terpisah. Tenaga penggerak kompresor umumnya motor listrik. Salah satu ujung poros engkol dari kompresor menonjol keluar, sebuah puli dari luar dipasang pada ujung poros tersebut. Melalui tali kipas puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya. Puli pada kompresor berfungsi sebagai roda gaya yang digunakan sebagai daun kipas untuk mendinginkan kondensor dan kompresor sendiri. Karena ujung poros engkol keluar dari rumah kompresor, maka harus diberi pelapis agar refigeran tidak bocor keluar.

2. Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah menjadi tekanan potensial. Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft rotor, dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk diubah menjadi tekanan yang bertambah.

3. Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari komprespr scroll adalah mengunakan dua buah scroll (pusaran). Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada orbit. Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan dikeluarkan melalui saluaran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll tersebut.
4. Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan kompresor dari ujung yang lain. Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa sehingga uap mengalir kedalamnya. Bila putaran terus berlanjut, refrigeran yang terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor. Pada putaran selanjutnya terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina, sehingga memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui saluran buang.

5. Kompresor Semi Hermetik
Pada konstruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah. Untuk menggerakkan kompresor poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung.

E. Kondensor
Kondensor mempunyai fungsi melepaskan panas yang diserap refrigeran di evaporator dan panas yang terjadi selama proses kompresi. Dilihat dari sisi media yang digunakan kondensor dapat dibedakan 2 macam :
1. Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Yaitu kondensor yang menggunakan udara sebagai media pendinginnya. Air cooled condenser mempunyai dua tipe diantaranya :
• Natural Draught Condenser
Dimana pelaksana perpindahan panasnya dilakukan dengan aliran udara secara alami.
• Force Draught Condenser
Dimana pelaksanaan perpindahan panasnya dilakukan dengan aliran udara yang dipaksakan biasanya dilakukan dengan kipas udara dan blower.

2. Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condensor adalah kondensor yang menggunakan air sebagai media pendinginnya. Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi menjadi dua jenis yaitu :
• Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang disuplai untuk kondensor diambil dari pusat–pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu dibuang.

• Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang telah meninggalkan kondensor disalurkan kedalam cooling tower, untuk diturunkan temperaturnya pada temperatur yang dikehendaki.
• Sistem Pipa Air Dari Menara Pendingin
Supaya mesin pendingin dapat bekerja dengan aman, maka harus dijamin adanya aliran air pendingin sesuai dengan yang diperlukan. Apabila kondensor terletak diatas permukaan air di dalam bak menara pendingin, atau apabila kondensor terletak di bawah permukaan air dan pompa terletak diatas permukaan air dalam bak air, maka sebuah katup satu arah (check valve) harus dipasang diantara sisi keluar air pendingin dan pompa.

F. Evaporator
Evaporator adalah penukar kalor yang memegang peranan yang paling penting didalam siklus pendinginan, yaitu mendinginkan media sekitarnya. Evaporator berfungsi untuk mendinginkan udara ruangan atau cairan. Selain itu fungsi eavaporator pada sistem pendinginan adalah sebagai pipa penguapan. Dilihat dari betuknya, evaporator memiliki konstruksi yang sama dengan bagian kondensor yang hanya menggunakan diameter pipa lebih besar dibandingkan pipa untuk kondensor. Didalam tabung dipasang plat–plat penyekat. Plat–plat tersebut berfungsi sebagai penunjang pipa refrigeran dan mengalirkan cairan yang hendak didinginkan, sehingga dapat mengalir tegak lurus pada pipa dengan kecepatan tinggi.
Dengan demikian laju–laju perpindahan kalor semakin baik karena kontak antara cairan yang hendak didinginkan dalam pipa refrigeran dapat dibuat lebih baik.

G. Pipa Kapiler (Capillary Tube)
Pipa kapiler adalah pengatur bahan pendingin atau refrigeran pada sistem pendinginan yang ditempatkan pada antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah. Refrigeran cairan yang mengalir melalui pipa kapiler terjadi pressure drop yang berarti tekanan dan suhunya diturunkan sesuai dengan kebutuhan evaporator.
Penggunaan pipa kapiler pada mesin pendingin akan mempermudah pada waktu start, karena dengan mempergunakan pipa kapiler pada saat sistem tidak bekerja tekanan pada kondensor dan evaporator selalu sama. Hal ini berarti meringankan tugas kompresor pada waktu start.

H. Pengering (Dryer)
Pengering (dryer) dalam sistem pendinginan digunakan untuk untuk menyerap uap air dan menyaring kotoran yang tidak diperlukan dalam sistem. Didalam pengering diisikan bahan pengering dan kawat saringan. Pengering ditempatkan pada sisi tekanan tinggi dari sistem pendinginan, yaitu pada saluran cairan didekat pipa kapiler. Pengering tersebut sebaiknya dipasang pada posisi kedudukan tegak dengan lubang masuk pada bagian bawah. Umumnya pengering dipasang secara permanen, hanya ditukar apabila bahan pengering telah tidak dapat menyerap uap air lagi. Jika kompresor rusak atau motornya terbakar, maka pengering harus ditukar dengan yang baru karena saringan telah kotor bahan pengering juga tidak dapat menyerap uap air lagi.

I. Katup Ekspansi Otomatik (Automatic Expansion Valve)
Katup ekspansi otomatik digunakan untuk mengatur jumlah refrigeran yang masuk pada evaporator dalam batas yang sama dengan kapasitas isap kompresor. Selama sistem sedang bekerja, katup tersebut dapat mempertahankan tekanan evaporator dan tekanan saluran isap tetap konstan, sehingga beban kompresor juga menjadi konstan.
Pada dasarnya katup tersebut terdiri dari : jarum dan dudukanya, diafragma, sebuah pegas dengan baut pengatur, sebuah saringan pada bagian masuk. Katup ekspansi otomatik bekerja berdasarkan tekanan yang seimbang pada diafragma, dari dua tekanan yang berlawanan dan saling mengimbangi. Prinsip kerja katup ekspansi otomatik adalah apabila tekanan evaporator menekan diafragma keatas, membuat lubang saluran refrigeran menutup.

J. Katup Ekspansi Termostatik (Thermostatic Expansion Valve)
Katup ekspansi termostatik merupakan alat pengatur refrigeran yang paling banyak dipakai untuk sistem pendinginan. Katup ekspansi tersebut dapat mengatur jumlah refrigeran yang mengalir dalam evaporator sesuai dengan beban evaporator yang maksimum pada setiap keadaan beban evaporator yang berubah-ubah. Katup ekspansi termostatik dapat mempertahankan uap panas lanjut yang konstan.
Katup ekspansi tersebut tidak mengatur tekanan dan temperatur dalam evaporator, tetapi mengontrol jumlah refrigeran yang mengalir masuk dalam evaporator. Refrigeran yang mengalir melalui katup ekspansi termostatik lalu pada evaporator, selain dikontrol oleh tekanan rendah dalam evaporator, juga oleh temperatur dan tekanan pada akhir evaporator.

K. Termometer bola kering dan termometer bola basah
• Dry Bulb temperature (Temperatur bola kering), yaitu suhu yang ditunjukkan dengan thermometer bulb biasa dengan bulb dalam keadaan kering. Satuan untuk suhu ini bias dalam celcius, Kelvin, fahrenheit. Seperti yang diketahui bahwa thermometer menggunakan prinsip pemuaian zat cair dalam thermometer. Jika kita ingin mengukur suhu udara dengan thermometer biasa maka terjadi perpindahan kalor dari udara ke bulb thermometer. Karena mendapatkan kalor maka zat cair (misalkan: air raksa) yang ada di dalam thermometer mengalami pemuaian sehingga tinggi air raksa tersebut naik. Kenaikan ketinggian cairan ini yang di konversika dengan satuan suhu (celcius, Fahrenheit, dll).
• Wet Bulb Temperature (Temperatur bola basah), yaitu suhu bola basah. Sesuai dengan namanya “wet bulb”, suhu ini diukur dengan menggunakan thermometer yang bulbnya (bagian bawah thermometer) dilapisi dengan kain yang telah basah kemudian dialiri udara yang ingin diukur suhunya.
Perpindahan kalor terjadi dari udara ke kain basah tersebut. Kalor dari udara akan digunakan untuk menguapkan air pada kain basah tersebut, setelah itu baru digunakan untuk memuaikan cairan yang ada dalam thermometer.
Untuk menjelaskan apa itu wet bulb temperature, dapat kita gambarkan jika ada suatu kolam dengan panjang tak hingga diatasnya ditutup. Kemudian udara dialirka melalui permukaan air. Dengan adanya perpindahan kalor dari udara ke permukaan air maka terjadilah penguapan. Udara menjadi jenuh diujung kolam air tersebut. Suhu disinilah yang dinamakan Wet Bulb temperature.
Untuk mengukur dua sifat (Dry dan Wet bulb temperature) ini sekaligus biasanya menggunkan alat yang namanya sling, yaitu dua buah thermometer yang di satukan pada sebuah tempat yang kemudian tempat tersebut dapat diputar. Satu thermometer biasa dan yang lainnya thermometer dengan bulb diselimuti kain basah.

L. Istilah – istilah dalam Pengujian Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap
• Dew Point, yaitu suhu dimana udara telah mencapai saturasi (jenuh). Jika udara tersebut mengalami pelepasan kalor sedikit saja, maka uap air dalam udara akan mengembun.
• Humidity Ratio (w), yaitu ukuran massa uap air yang ada dalam satu satuan udara kering (Satuan International: gram/kg).
• Relative Humidity (RH), Perbandingan antara fraksi mol uap dengan fraksi mol udara basah pada suhu dan tekanan yang sama (satuannya biasanya dalam persen (%)).
• Volume Spesifik (v), yaitu besarnya volume udara dalam satu satuan massa. (SI: m3/kg)
• Enthalpy (h), yaitu banyaknya kalor (energy) yang ada dalam udara setiap satu satuan massa. Enthalpy ini merupakan jumlah total energi yang ada dalam udara terebut, baik dari udara maupun uap air yang terkandung didalamnya.

Macam – macam siklus kompresi uap
1. Daur Refrigerasi Carnot
Daur ini merupakan keblikan dari mesin kalor, dimana energi disalurkan dari suhu rendah menuju suhu yang lebih tinggi. Dengan kata lain daur refrigerasi membutuhkan kerja luar untuk dapat bekerja.
Proses – proses yang membentuk daur Carnot adalah :
1 – 2 kompresi adiabatik
2 – 3 pelepasan kalor isotermal
3 – 4 ekspansi adiabatik
4 – 1 pemasukan kalor isotermal
Seluruh proses pada daur Carnot secara termodinamik bersifat reversibel (dapat dibalik). Oleh karenanya proses 1 – 2 dan 3 – 4 bersifat isentropik. Penyerapan kalor dari sumber bersuhu rendah pada proses 4 – 1 merupakan tujuan utama dari daur ini. Seluruh proses lainnya pada daur berfungsi sedemikian rupa sehingga energi bersuhu rendah dapat dikeluarkan ke lingkungan yang bersuhu lebih tinggi. Daur carnot ini terdiri dari proses – proses reversibel yang menjadikan efisiensinya menjadi lebih tinggi dari yang dapat dicapai oleh daur nyata. Hal yang penting dari daur Carnot adalah daur ini merupakan pembanding yang standar dan dengan daur tersebut memberikan pedoman tentang suhu – suhu yang harus dipertahankan sehingga diperoleh keefektifan yang maksimum.

2. Daur Kompresi Uap Standar (DKUS)
Proses – proses yang membentuk daur ini adalah :
1 – 2 kompresi adiabatik dan reversibel, dari uap jenuh menuju tekanan kondensor.
2 – 3 pelepasan kalor reversibel pada tekanan konstan, menyebabkan penurunan panas lanjut (desuperheating) dan pengembunan refrigeran.
3 – 4 ekspansi tidak reversibel pada entalpi konstan, dan cairan jenuh menuju tekanan evaporator.
4 – 1 penambahan kalor reversibel pada tekanan tetap, yang menyebabkan penguapan menuju uap jenuh

Prestasi daur kompresi uap standar
Untuk mengetahui prestasi DKSU terlebih dahulu harus diketahui beberapa besaran seperti : kerja kompresi, laju pengeluaran kalor, dampak refrigerasi, koefisien prestasi, Coefficient of Performance (COP). Istilah prestasi di dalam daur refrigerasi disebut dengan Koefisien Prestasi. Yang didefinisikan sebagai perbandingan antara refrigerasi yang bermanfaat terhadap kerja bersih, yang identik dengan jumlah hasil yang diinginkan tgerhadap jumlah pengeluaran.

3. Daur kompresi Uap Nyata
Daur ini mengalami pengurangan efisiensi dibanding dengan daur standar. Perbedaan penting antara daur nyata dengan daur standar terletak pada penurunan tekanan di dalam kondensor dan evaporator, dalam pembawahdinginan cairan yang meninggalkan kondensor, dan dalam pemanasan lanjut uap yang meninggalkan evaporator. Daur standar dianggap tidak mengalami penurunan tekanan pada kondensor dan evaporator. Tetapi pada daur nyata, terjadi penurunan tekanan karena adanya gesekan. Akibat dari penurunan tekanan ini, kompresi pada titik 1 dan 2 memerlukan lebih banyak kerja dibanding dengan daur standar.

Metalografi LAS

I.  TUJUAN

Mengetahui struktur mikro logam (metal) dan perubahan struktur mikro yang mempengaruhi sifat-sifat mekanis logam pada struktur las.

 

II.  TEORI DASAR

Las fusi atau “fusion welding” merupakan salah satu cara penyambungan logam, dimana potongan logam yang akan disambungkan mengalami peleburan parsial disusul oleh pembekuan. Disini dapat pula ditambahkan bahan pengisi atau “filler material”, dengan pass tunggal atau lebih.

Dengan istilah lasan atau “weld” dimaksud daerah penyambungan yang dihasilkan oleh pengelasan tersebut. Sambungan las terdiri dari tiga daerah:

a)        Daerah fusi atau “fusion zone”

b)        Daerah terpengaruh panas atau “heat affected zone”, HAZ

c)        Daerah logam induk yang tidak terpengaruh atau “base metal”

Daerah fusi meliputi material yang mengalami peleburan dan dibatasi oleh garis fusi atau “fusion line”. Umumnya komposisi kimia daerah fusi setara dengan logam induk. Di daerah HAZ terjadi siklus termal yang dapat mengubah struktur mikro material. Pada pengelasan multi pass, baik daerah fusi maupun HAZ mengalami siklus termal berulang kali sehingga struktur yang terjadi pada pass sebelumnya mungkin mengalami perubahan. Daerah seperti ini disebut daerah pemanasan ulang atau “reheat zone”.

Untuk memahami bentuk struktur mikro hasil lasan perlu diketahui pengaruh parameter las terhadapnya, antara lain:

a)        Weld pool mengandung kotoran (impurities)

b)        Volum logam cair di weld pool relatif sedikit

c)        Terjadi dilution

d)       Komposisi logam cair dan logam induk dapat dikatakan setara

e)        Ada gradien temperatur yang sangat besar sepanjang logam cair – logam induk

f)         Solidifikasi lasan adalah proses dinamis karena sumber panas bergerak, jadi kecepatan pengelasan sangat menentukan

Pengelasan (WELDING) adalah salah satu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logam tambahan dan menghasilkan sambungan yang kontinu. Dari definisi tersebut terdapat 4 kata kunci untuk menjelaskan definisi pengelasan yaitu mencairkan sebagian logam, logam pengisi, tekanan dan sambungan kontinu.

Pengelasan merupakan salah satu bagian yang tak terpisahkan dari proses manufaktur. Proses manufaktur lainnya yang telah dikenal antara lain proses-proses pengecoran (metal casting), pembentukan (metal forming), pemesinan (machining), dan metalurgi serbuk (powder metallurgy). Produk dengan bentuk-bentuk yang rumit dan berukuran besar dapat dibuat dengan teknik pengecoran. Produk-produk seperti pipa, pelat dan lembaran, baja-baja konstruksi dibuat dengan proses pembentukan. Produk-produk dengan dimensi yang ketat dan teliti dapat dibuat dengan pemesinan. Proses pengelasan yang pada prinsipnya adalah menyambungkan dua atau lebih komponen, lebih tepat ditujukan untuk merakit (assembly) beberapa komponen menjadi suatu bentuk mesin. Komponen yang dirakit mungkin saja berasal dari produk hasil pengecoran, pembentukan atau pemesinan, baik dari logam yang sama maupun berbeda-beda.

Cara penyambungan lain yang telah dikenal lama selain pengelasan adalah penyambungan dengan cara BRAZING dan SOLDERING. Perbedaannya dengan pengelasan adalah pada brazing dan soldering tidak sampai mencairkan logam induk hanya logam pengisinya saja. Sedangkan perbedaan antara brazing dan soldering terletak pada titik cair logam pengisinya. Titik cair logam pengisi proses brazing berkisar 450C – 900C. Sedangkan untuk soldering, titik cair logam pengisinya kurang dari 450C.
Dari bagan diatas, dapat dilihat bahwa proses pengelasan dapat dibagi menjadi 3 bagian utama, yaitu pengelasan mencair (fusion welding), pengelasan tidak mencair (solid state welding) dan soldering/brazing. Dengan demikian, dalam melaksanakan pengelasan diperlukan alat untuk mencairkan logam dan atau alat untuk memanaskan dan menekankan kedua bagian logam yang akan disambungkan. Peralatan pencair dan atau pemanas logam dapat didasarkan pada penggunaan energi listrik, energi gas atau energi mekanik.

Langkah-langkah metalografi adalah sebagai berikut.

1)   Cutting (Pemotongan)

Pemilihan sampel yang tepat dari suatu benda uji studi mikroskopik merupakan hal yang sangat penting. Pemilihan sampel tersebut didasarkan pada tujuan pengamatan yang hendak dilakukan. Pada umumnya bahan komersil tidak homogen, sehingga satu sampel yang diambil dari suatu volume besar tidak dapat dianggap representatif. Pengambilan sampel harus direncanakan sedemikian sehingga menghasilkan sampel yang sesuai dengan kondisi rata-rata bahan atau kondisi di tempat-tempat tertentu (kritis), dengan memperhatikan kemudahan pemotongan pula. Secara garis besar, pengambilan sampel dilakukan pada daerah yang akan diamati mikrostruktur maupun makrostrukturnya. Sebagai contoh, untuk pengamatan mikrostruktur material yang mengalami kegagalan, maka sampel diambil sedekat mungkin pada daerah kegagalan (pada daerah kritis dengan kondisi terparah), untuk kemudian dibandingkan dengan sampel yang diambil dari daerah yang jauh dari daerah gagal. Perlu diperhatikan juga bahwa dalam proses memotong, harus dicegah kemungkinan deformasi dan panas yang berlebihan. Oleh karena itu, setiap proses pemotongan harus diberi pendinginan yang memadai.

 

2)   Mounting

Spesimen yang berukuran kecil atau memiliki bentuk yang tidak beraturan akan sulit untuk ditangani khususnya ketika dilakukan pengamplasan dan pemolesan akhir. Sebagai contoh adalah spesimen yang berupa kawat, spesimen lembaran metal tipis, potongan yang tipis, dll. Untuk memudahkan penanganannya, maka spesimen-spesimen tersebut harus ditempatkan pada suatu media (media mounting).

Secara umum syarat-syarat yang harus dimiliki bahan mounting adalah :
* Bersifat inert (tidak bereaksi dengan material maupun zat etsa)
* Sifat eksoterimis rendah
* Viskositas rendah
* Penyusutan linier rendah
* Sifat adhesi baik
* Memiliki kekerasan yang sama dengan sampel
* Flowabilitas baik, dapat menembus pori, celah dan bentuk ketidakteraturan yang terdapat pada sampel
* Khusus untuk etsa elektrolitik dan pengujian SEM, bahan mounting harus kondusif

Media mounting yang dipilih haruslah sesuai dengan material dan jenis reagen etsa yang akan digunakan. Pada umumnya mounting menggunakan material plastik sintetik. Materialnya dapat berupa resin (castable resin) yang dicampur dengan hardener, atau bakelit. Penggunaan castable resin lebih mudah dan alat yang digunakan lebih sederhana dibandingkan bakelit, karena tidak diperlukan aplikasi panas dan tekanan. Namun bahan castable resin ini tidak memiliki sifat mekanis yang baik (lunak) sehingga kurang cocok untuk material-material yang keras. Teknik mounting yang paling baik adalah menggunakan thermosetting resin dengan menggunakan material bakelit. Material ini berupa bubuk yang tersedia dengan warna yang beragam. Thermosetting mounting membutuhkan alat khusus, karena dibutuhkan aplikasi tekanan (4200 lb/in2) dan panas (1490C) pada mold saat mounting.

 

3)   Grinding (Pengamplasan)

Sampel yang baru saja dipotong, atau sampel yang telah terkorosi memiliki permukaan yang kasar. Permukaan yang kasar ini harus diratakan agar pengamatan struktur mudah untuk dilakukan. Pengamplasan dilakukan dengan menggunakan kertas amplas yang ukuran butir abrasifnya dinyatakan dengan mesh. Urutan pengamplasan harus dilakukan dari nomor mesh yang rendah ke nomor mesh yang tinggi. Ukuran grit pertama yang dipakai tergantung pada kekasaran permukaan dan kedalaman kerusakan yang ditimbulkan oleh pemotongan.

Hal yang harus diperhatikan pada saat pengamplasan adalah pemberian air. Air berfungsi sebagai pemidah geram, memperkecil kerusakan akibat panas yang timbul yang dapat merubah struktur mikro sampel dan memperpanjang masa pemakaian kertas amplas. Hal lain yang harus diperhatikan adalah ketika melakukan perubahan arah pengamplasan, maka arah yang baru adalah 450 atau 900 terhadap arah sebelumnya.

 

4)   Polishing (Pemolesan)

Setelah diamplas sampai halus (600#), sampel harus dilakukan pemolesan. Pemolesan bertujuan untuk memperoleh permukaan sampel yang halus bebas goresan dan mengkilap seperti cermin dan menghilangkan ketidakteraturan sampel hingga orde 0.01 μm. Permukaan sampel yang akan diamati di bawah mikroskop harus benar-benar rata. Apabila permukaan sampel kasar atau bergelombang, maka pengamatan struktur mikro akan sulit untuk dilakukan karena cahaya yang datang dari mikroskop dipantulkan secara acak oleh permukaan sampel.
Tahap pemolesan dimulai dengan pemolesan kasar terlebih dahulu kemudian dilanjutkan dengan pemolesan halus. Ada 3 metode pemolesan antara lain yaitu sebagai berikut :
a. Pemolesan Elektrolit Kimia
Hubungan rapat arus & tegangan bervariasi untuk larutan elektrolit dan material yang berbeda dimana untuk tegangan, terbentuk lapisan tipis pada permukaan, dan hampir tidak ada arus yang lewat, maka terjadi proses etsa. Sedangkan pada tegangan tinggi terjadi proses pemolesan.
b. Pemolesan Kimia Mekanis
Merupakan kombinasi antara etsa kimia dan pemolesan mekanis yang dilakukan serentak di atas piringan halus. Partikel pemoles abrasif dicampur dengan larutan pengetsa yang umum digunakan.
c. Pemolesan Elektro Mekanis (Metode Reinacher)
Merupakan kombinasi antara pemolesan elektrolit dan mekanis pada piring pemoles. Metode ini sangat baik untuk logam mulia, tembaga, kuningan, dan perunggu.

 

5)   Etching (Etsa)

Etsa merupakan proses penyerangan atau pengikisan batas butir secara selektif dan terkendali dengan pencelupan ke dalam larutan pengetsa baik menggunakan listrik maupun tidak ke permukaan sampel sehingga detil struktur yang akan diamati akan terlihat dengan jelas dan tajam. Untuk beberapa material, mikrostruktur baru muncul jika diberikan zat etsa. Sehingga perlu pengetahuan yang tepat untuk memilih zat etsa yang tepat.
a. Etsa Kimia
Merupakan proses pengetsaan dengan menggunakan larutan kimia dimana zat etsa yang digunakan ini memiliki karakteristik tersendiri sehingga pemilihannya disesuaikan dengan sampel yang akan diamati. Contohnya antara lain : nitrid acid / nital (asam nitrit + alkohol 95%), picral (asam picric + alkohol), ferric chloride, hydroflouric acid, dll. Perlu diingat bahwa waktu etsa jangan terlalu lama (umumnya sekitar 4 – 30 detik), dan setelah dietsa, segera dicuci dengan air mengalir lalu dengan alkohol kemudian dikeringkan dengan alat pengering.

b. Elektro Etsa (Etsa Elektrolitik)
Merupakan proses etsa dengan menggunakan reaksi elektoetsa. Cara ini dilakukan dengan pengaturan tegangan dan kuat arus listrik serta waktu pengetsaan. Etsa jenis ini biasanya khusus untuk stainless steel karena dengan etsa kimia susah untuk medapatkan detil strukturnya.

Pengamatan metalografi dengan mikroskop dapat dibagi dua, yaitu :
1. Metalografi makro, yaitu pengamatan struktur pembesaran 10 – 100 kali
2. Metalografi mikro, yaitu pengamatan struktur pembesaran di atas 100 kali

 

Dalam proses pengelasan, ada berbagai jenis cacat yang biasa terjadi. Jenis-jenis cacat yang biasanya dijumpai antara lain:

  1. Retak (Cracks).

Keretakan pada proses pengelasan Cast Iron, ada beberapa faktor yang saling dukung mendukung sehingga memudahkan terjadinya retak. Faktor utamanya adalah :

  1. Komposisi kimia : %C = karbon terlalu tinggi. Unsur C yang tinggi memang akan menurunkan Titik Lebur baja (Mesti dibahas juga Diagram Fe-Fe3C) sehingga antara proses peleburan dan penuangan di cetakan lebih mudah. Tetapi karena sifatnya yang lunak akan menjadi sumber keretakan di paduan besi cor, apalagi yang C nya berbentuk flake (Besi cor mempunyai karbon bebas, mungkin seperti radikal bebas di tubuh kita). %P= Posphor dan %S= Sulphur Tinggi. Dalam paduan Fe, kadar P dan S tidak boleh lebih besar dari keteentuan. Karena lebih dari itu akan menyebabkan sumber keretakan (kalau di proses rolling pembuatan besi beton bisa pecah) . Dalam proses pengecoran, unsur P dan S sangat diperlukan untuk meningkatkan mampu alir dari cairan besi.
    1.  Faktor-faktor lain seperti bentuk yang kompleks dan lain tidak banyak berpengaruh, karena

kebanyakan pada proses pengelasan cast iron, keretakan terjadi pada daerah HAZ.
2. Pengotor seperti oli, lebih banyak berpengaruh terhadap terjadinya porosity pada weld

metal.

Untuk menghindari terjadinya keretakan pada pada proses pengelasan Cast Iron maka ditempuhlah langkah-langkah di bawah ini.
1. Gunakan kawat las Nickel.
2. Kontrol heat input dan Cooling rate.
3. Sebelum mengelas harus dibersihkan terlebih dulu dari misalnya oli, cat dan lainnya.

Jenis cacat ini dapat terjadi baik pada logam las (weld metal), daerah pengaruh panas (HAZ) atau

pada daerah logam dasar (parent metal).

Cacat retak dibagi atas:

a. Retak panas: umumnya terjadi pada suhu tinggi ketika proses pembekuan berlangsung.

b. Retak dingin: umumnya terjadi dibawah suhu 2000 C setelah proses pembekuan.

Bentuk retakan dapat dibagi menjadi:

a. Retakan memanjang (longitudinal crack).

b. Retakan melintang (transverse crack).

 

  1. Voids.

Voids atau porositas merupakan cacat las berupa lubang-lubang halus atau pori-pori yang biasanya terbentuk di dalam logam las akibat terperangkapnya gas yang terjadi ketika proses pengelasan. Disamping itu, porositas dapat pula terbentuk akibat kekurangan logam cair karena penyusutan ketika logam membeku. Porositas seperti itu disebut: shrinkage porosity. Jenis porositas dapat dibedakan menurut pori-pori yang terjadi yaitu:

• Porositas terdistribusi merata.

• Porositas terlokalisasi.

• Porositas linier.

  1. Inklusi

Cacat ini disebabkan oleh pengotor (inklusi) baik berupa produk karena reaksi gas atau berupa unsur-unsur dari luar, seperti: terak, oksida, logam wolfram atau lainnya. Cacat ini biasanya terjadi pada daerah bagian logam las (weld metal).

 

  1. Kurangnya fusi atau penetrasi (lack of fusion or penetration).

Kurangnya Fusi

Cacat ini merupakan cacat akibat terjadinya ”discontinuity” yaitu ada bagian yang tidak menyatu   antara logam induk dengan logam pengisi. Disamping itu cacat jenis ini dapat pula terjadi pada pengelasan berlapis (multipass welding) yaitu terjadi antara lapisan las yang satu dan lapisan las yang lainnya.

Kurangnya Penetrasi

Cacat jenis ini terjadi bila logam las tidak menembus mencapai sampai ke dasar dari sambungan.

 

5. Bentuk yang tak sempurna (imperfect shape).

Jenis cacat ini memberikan geometri sambungan las yang tidak baik (tidak sempurna). Morfologi

geometri dari cacat ini biasanya bervariasi.

 

 

III.  ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN

  1. Sepasang spesimen baja karbon sedang ST – 37 yang telah dilas.
  2. Raisin, katalis.
  3. Tabung rol film.

 

 

IV.  PROSEDUR PERCOBAAN

a)    Potonglah specimen yang telah dilakukan proses heat treatment sesuai dengan instruksi asisten.

b)   Tuangkan cairan raisin secukupnya ke dalam tabung yang telah disediakan lalu tuangkan cairan katalis  kurang lebih 3 tetes, aduk dan ratakan.

c)    Tuangkan cairan tersebut ke dalam tabung rol film. Ratakan permukaan benda uji dengan amplas no: 180, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1500 secara berurutan. Pengamplasan dimulai dari no. 180 dalam satu arah, sehingga goresannya uniform dan searah. Bila goresan telah uniform, bersihkan dari geram-geram, lalu lanjutkan dengan amplas no. 220 dengan arah goresan tegak lurus arah goresan semula. Hal tersebut diulangi tanpa gores seperti cermin. Yang harus diingat adalah pengamplasan dilakukan dengan terus diberi pelumas/pelican berupa air agar geram-geram yang terbentuk dari permukaan yang diamplas segera terbuang oleh air yang terus mengalir. Tiap kali ganti amplas, permukaan benda uji yang diamplas dan amplas yang harus dibasahi dengan air terlebih dahulu agar sisa-sisa geram dari amplas sebelumnya yang menenmpel pada permukaan benda uji dapat terbuang oleh siraman air. Jangan sekali-kali memegang permukaan benda uji yang telah terbentuk seperti cermin karena akan menggores kembali permukaan yang telah terbentuk sehingga hasil kerja anda selama berjam-jam akan sia-sia. Besarnya gaya penekanan saat pengamplasan tergantung dari keras lunaknya bahan/benda uji yang digunakan.

d)   Tahap selanjutnya, permukaan dipoles dengan mesin pemoles. Pemolesan ini dikategorikan menjadi dua, yaitu:

  1. Rough polishing: menghaluskan permukaan setelah pengeringan atau pengamplasan.
  2. Final polishing: pemolesan tahap akhir.

e)    Setelah didapatkan permukaan tanpa gores yang mengkilap seperti cermin, lakukan etsa dengan larutan yang cocok (HNO3 dan etil alkohol), lalu cucikan berturut-turut dengan air dan alkohol, kemudian keringkan dengan udara panas lalu teteskan dengan larutan etsa.

f)    Letakkan benda uji di bawah lensa mikroskop, kemudian aturlah pembesarannya dan lakukan analisa struktur.

UJI KEKERASAN dan JOMINY TEST

I.       TUJUAN

  1. Uji Kekerasan

Mengetahui kekerasan logam (bahan) sebagai ukuran ketahanan logam tersebut terhadap deformasi plastis. Kekerasan ini dinyatakan dengan angka kekerasan Brinnel, Vickers atau skala Rockwell.

  1. Jominy Test

Mengetahui kemampuan pengerasan  logam (baja) dengan menentukan ketebalan dan distribusi kekerasan yang dicapai bila diberikan perlakuan panas tertentu sesuai dengan

II. TEORI

Makna nilai kekerasan suatu material berbeda untuk kelompok bidang ilmu yang berbeda. Bagi insinyur metalurgi nilai kekerasan adalah ketahanan material terhadap penetrasi sementara untuk para insinyur disain nilai tersebut adalah ukuran dari tegangan alir, untuk insinyur lubrikasi kekerasan berarti ketahanan terhadap mekanisme keausan, untuk para insinyur mineralogi nilai itu adalah ketahanan terhadap goresan, dan untuk para mekanik work-shop lebih bermakna kepada ketahanan material terhadap pemotongan dari alat potong.

Begitu banyak konsep kekerasan material yang dipahami oleh kelompok ilmu, walaupun demikian konsep-konsep tersebut dapat dihubungkan pada satu mekanisme yaitu tegangan alir plastis dari material yang diuji.

Setiap material yang akan digunakan, maka sebelumnya perlu dilakukan pengujian/pengetesan material/logam, meliputi antara lain:

-          Uji tarik material,

-          Uji kekerasan material,

-          Uji metalografi, dan lain-lain.

Setiap material sebelum digunakan perlu dilakukan pengujian material/logam seperti di atas, dengan maksud dan tujuan yang pada umumnya adalah untuk mengetahui sifat-sifat utama dari material/logam tersebut, baik dari segi kekuatannya, ketahanan maupun sifat-sifat yang lain terhadap suatu beban yang akan diberikan

Dari uraian singkat di atas maka kekerasan suatu material dapat didefinisikan sebagai ketahanan material tersebut terhadap gaya penekanan dari material lain yang lebih keras. Penekanan tersebut dapat berupa mekanisme penggoresan (scratching), pantulan ataupun ndentasi dari material keras terhadap suatu permukaan benda uji.  Berdasarkan mekanisme penekanan tersebut, dikenal 3 metode uji kekerasan:

  1. Metode gores

Metode ini tidak banyak lagi digunakan dalam dunia metalurgi dan material lanjut, tetapi masih sering dipakai dalam dunia mineralogi. Metode ini dikenalkan oleh Friedrich Mohs yang membagi kekerasan material di dunia ini berdasarkan skala (yang kemudian dikenal sebagai skala Mohs). Skala ini bervariasi dari nilai 1 untuk kekerasan yang paling rendah, sebagaimana dimiliki oleh material talk, hingga skala 10 sebagai nilai kekerasan tertinggi, sebagaimana dimiliki oleh intan.  Dalam skala Mohs urutan nilai kekerasan material di dunia ini diwakili oleh:

Talc, Orthoclase Gipsum, Quartz, Calcite, Topaz, Fluorite, Corundum, Apatite, Diamond (intan)

Prinsip pengujian: bila suatu mineral mampu digores oleh Orthoclase (no. 6) tetapi tidak mampu digores oleh Apatite (no. 5), maka kekerasan mineral tersebut berada antara 5 dan 6. Berdasarkan hal ini, jelas terlihat bahwa metode ini memiliki kekurangan utama berupa ketidak akuratan nilai kekerasan suatu material.  Bila kekerasan mineral-mineral diuji dengan metode lain, ditemukan bahwa nilai-nilainya berkisar antara 1-9 saja, sedangkan nilai 9-10 memiliki rentang yang besar.

2.  Metode elastik/pantul (rebound)

Dengan metode ini, kekerasan suatu material ditentukan oleh alat Scleroscope yang mengukur tinggi pantulan suatu pemukul (hammer) dengan berat tertentu yang dijatuhkan dari suatu ketinggian terhadap permukaan benda uji. Tinggi pantulan (rebound) yang dihasilkan mewakili kekerasan benda uji. Semakin tinggi pantulan tersebut, yang ditunjukkan oleh dial pada alat pengukur, maka kekerasan benda uji dinilai semakin tinggi.

3. Metode Indentasi

Tipe pengetesan kekerasan material/logam ini adalah dengan mengukur tahanan plastis dari permukaan suatu material komponen konstruksi mesin dengan speciment standar terhadap “penetrator”. Adapun beberapa bentuk penetrator atau cara pegetesan ketahanan permukaan yang dikenal adalah :

a.   Ball indentation test [ Brinel]

b.   Pyramida indentation [Vickers]

c.   Cone indentation test [Rockwell]

d.   Uji kekerasan Mikro

Berikut penjelasannya :

a. Metode Brinell

Pengujian kekerasan dengan metode Brinnel bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja (identor) yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut (speciment). Idealnya, pengujian Brinnel diperuntukan bagi material yang memiliki kekerasan Brinnel sampai 400 HB, jika lebih dati nilai tersebut maka disarankan menggunakan metode pengujian Rockwell ataupun Vickers. Angka Kekerasan Brinnel (HB) didefinisikan sebagai hasil bagi (Koefisien) dari beban uji (F) dalam Newton yang dikalikan dengan angka faktor 0,102 dan luas permukaan bekas luka tekan (injakan) bola baja (A) dalam milimeter persegi. Identor (Bola baja) biasanya telah dikeraskan dan diplating ataupun terbuat dari bahan Karbida Tungsten. Jika diameter Identor 10 mm maka beban yang digunakan (pada mesin uji) adalah 3000 N sedang jika diameter Identornya 5 mm maka beban yang digunakan (pada mesin uji) adalah 750 N.

Diameter bola dengan gaya yang di berikan mempunyai ketentuan, yaitu:

  • Jika diameter bola terlalu besar dan gaya yang di berikan terlalu kecil maka akan mengakibat kan bekas lekukan yang terjadi akan terlalu kecil dan mengakibat kan sukar diukur sehingga memberikan informasi yang salah.
  • Jika diameter bola terlalu kecil dan gaya yang di berikan terlalu besar makan dapat mengakibat kan diameter bola pada benda yang di uji besar (amblas nya bola)sehingga mengakibat kan harga kekerasan nya menjadi salah.

Pengujian kekerasan pada brinneel ini biasa disebut BHN(brinnel hardness number). Pada pengujian brinnel akan dipengaruhi oleh beberapa factor berikut:

1. Kehalusan permukaan.

2. Letak benda uji pada identor.

3. Adanya pengotor pada permukaan.

Dalam Praktiknya, pengujian Brinnel biasa dinyatakan dalam (contoh ) : HB 5 / 750 / 15 hal ini berarti bahwa kekerasan Brinell hasil pengujian dengan bola baja (Identor) berdiameter 5 mm, beban Uji adalah sebesar 750 N per 0,102 dan lama pengujian 15 detik. Mengenai lama pengujian itu tergantung pada material yang akan diuji. Untuk semua jenis baja lama pengujian adalah 15 detik sedang untuk material bukan besi lama pengujian adalah 30 detik.

b. Metode Vickers

Vickers adalah hampir sama dengan uji kekerasan Brinell hanya saja dapat mengukur sekitar 400 VHN. Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap intan berbentuk piramida dengan sudut puncak 136.Derajat yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut. Angka kekerasan Vickers (HV) didefinisikan sebagai hasil bagi (koefisien) dari beban uji (F) dalam Newton yang dikalikan dengan angka faktor 0,102 dan luas permukaan bekas luka tekan (injakan) bola baja (A) dalam milimeter persegi.

Secara matematis dan setelah disederhanakan, HV sama dengan 1,854 dikalikan beban uji (F) dibagi dengan diagonal intan yang dikuadratkan. Beban uji (F) yang biasa dipakai adalah 5 N per 0,102; 10 N per 0,102; 30 N per 0,102N dan 50 per 0,102 N. Dalam Praktiknya, pengujian Vickers biasa dinyatakan dalam (contoh ) : HV 30 hal ini berarti bahwa kekerasan Vickers hasil pengujian dengan beban uji (F) sebesar 30 N per 0,102 dan lama pembebanan 15 detik. Contoh lain misalnya HV 30 / 30 hal ini berarti bahwa kekerasan Vickers hasil pengujian dengan beban uji (F) sebesar 30 N per 0,102 dan lama pembebanan 30 detik.

c. Rockwell

Rockwell merupakan metode yang paling umum digunakan karena simple dan tidak menghendaki keahlian khusus. Digunakan kombinasi variasi indenter dan beban untuk bahan metal dan campuran mulai dari bahan lunak sampai keras.

Indenter :

- bola baja keras

ukuran  1/16  , 1/8 , 1/4 , 1/2 inci (1,588; 3,175; 6,350; 12,70 mm)

- intan kerucut

Hardness number (nomor kekerasan) ditentukan oleh perbedaan kedalaman penetrsi indenter, dengan cara memberi beban minor diikuti beban major yang lebih besar.

Berdasarkan besar beban minor dan major, uji kekerasan rockwell dibedakan atas 2 :

  • rockwell
  • rockwell superficial untuk bahan tipis

Uji kekerasan rockwell :

- beban minor : 10 kg

- beban major : 60, 100, 150 kg

Uji kekerasan rockwell superficial :

-  beban minor    :   3 kg

-   beban major   :   15, 30, 45,  kg

Skala kekerasan  :

SIMBOL INDENTER BEBAN MAJOR (KG)
A Intan 60
B Bola 1/16 inch 100
C Intan 150
D Intan 100
E Bola 1/8 inch 100
F Bola 1/16 inch 60
G Bola 1/16 inch 150
H Bola 1/8inch 60
K Bola 1/8 inch 150

Skala yang umum dipakai dalam pengujian Rockwell adalah :

a. HRa (Untuk material yang sangat keras)
b. HRb (Untuk material yang lunak). Identor berupa bola baja dengan diameter 1/16 Inchi dan beban uji 100 Kgf.
c. HRc (Untuk material dengan kekerasan sedang). Identor berupa Kerucut intan dengan sudut puncak

120 derjat dan beban uji sebesar 150 kgf.
Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap benda uji (speciment) yang berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut.

d.  Uji kekerasan mikro

Pada pengujian ini identor nya menggunakan intan kasar yang di bentuk menjadi piramida. Bentuk lekukan intan tersebut adalah perbandingan diagonal panjang dan pendek dengan skala 7:1. Pengujian ini untuk menguji suatu material adalah dengan menggunakan beban statis. Bentuk idento yang khusus berupa knoop meberikan kemungkinan membuat kekuatan yang lebih rapat di bandingkan dengan lekukan Vickers. Hal ini sangat berguna khususnya bila mengukur kekerasan lapisan tipisatau emngukur kekerasan bahan getas dimana kecenderungan menjadi patah sebanding dengan volume bahan yang ditegangkan.

Hardenability adalah sifat yang menentukan dalamnya daerah logam yang dapat dikeraskan. Pendinginan yang terlalu cepat dapat dihindarkan karena dapat menyebabkan permukaan logam (baja) retak..

Kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan sebuah benda (benda kerja) terhadap penetrasi/daya tembus dari bahan lain yang kebih keras penetrator). Kekerasan meru-pakan suatu sifat dari bahan yang sebagian besar dipengaruhi oleh un-sur-unsur paduannya dan kekerasan suatu bahan tersebut dapat berubah bila dikerjakan dengan cold worked seperti pengerolan, penarikan, pemakanan dan lain-lain serta kekerasan dapat dicapai sesuai kebutuhan dengan perlakuan panas.

Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil kekerasan dalam perlakuan panas antara lain; Komposisi kimia, Langkah Perlakuan Panas, airan Pendinginan, Temperatur Pemanasan, dan lain-lain Proses hardening cukup banyak dipakai di Industri logam atau bengkel-bengkel logam lainnya.Alat-alat permesinan atau komponen mesin banyak yang harus dikeraskan supaya tahan terhadap tusukan atau tekanan dan gesekan dari logam lain, misalnya roda gigi, poros-poros dan lain-lain yang banyak dipakai pada benda bergerak. Dalam kegiatan produksi, waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan suatu produksi adalah merupakan masalah yang sangat sering dipertimbangkan dalam Industri dan selalu dicari upaya-upaya untuk mengoptimalkannya. Pengoptimalan ini dilakukan mengingat bahwa waktu (lamanya) menyelesaikan suatu produk adalah berpengaruh besar terhadap biaya produksi.

Hardening dilakukan untuk memperoleh sifat tahan aus yang tinggi, kekuatan dan fatigue limit/ strength yang lebih baik. Kekerasan yang dapat dicapai tergantung pada kadar karbon dalam baja dan kekerasan yang terjadi akan tergantung pada temperatur pemanasan (temperatur autenitising), holding time dan laju pendinginan yang dilakukan serta seberapa tebal bagian penampang yang menjadi keras banyak tergantung pada hardenability.

Langkah-langkah proses hardening adalah sebagai berikut :

  1. melakukan pemanasan (heating) untuk baja karbon tinggi  200-300 diatas Ac-1 pada diagram Fe-Fe3C, misalnya pemanasan sampai suhu 8500, tujuanya adalah untuk mendapatkan struktur Austenite, yang salah sifat Austenite adalah tidak stabil pada suhu di bawah Ac-1,sehingga dapat ditentukan struktur yang diinginkan. Dibawah ini diagram Fe-Fe3C  dibawah ini :
  2. Penahanan suhu (holding), Holding time dilakukan untuk mendapatkan kekerasan maksimum dari suatu bahan pada proses hardening dengan menahan pada temperatur pengerasan untuk memperoleh pemanasan yang homogen sehingga struktur austenitnya homogen atau terjadi kelarutan karbida ke dalam austenit dan diffusi karbon dan unsur paduannya.  Pedoman untuk menentukan holding time dari berbagai jenis baja:
  • Baja Konstruksi dari Baja Karbon dan Baja Paduan Rendah Yang mengandung karbida yang mudah larut, diperlukan holding time yang singkat, 5 – 15 menit setelah mencapai temperatur pemanasannya dianggap sudah memadai.
  • Baja Konstruksi dari Baja Paduan Menengah Dianjurkan menggunakan holding time 15 -25 menit, tidak tergantung ukuran benda kerja.
  • Low Alloy Tool Steel Memerlukan holding time yang tepat, agar kekerasan yang diinginkan dapat tercapai. Dianjurkan menggunakan 0,5 menit per milimeter tebal benda, atau 10 sampai 30 menit.
  • High Alloy Chrome Steel Membutuhkan holding time yang paling panjang di antara semua baja perkakas, juga tergantung pada temperatur pema-nasannya. Juga diperlukan kom-binasi temperatur dan holding time yang tepat. Biasanya dianjurkan menggunakan 0,5 menit permilimeter tebal benda dengan minimum 10 menit, maksimum 1 jam.
  • Hot-Work Tool Steel Mengandung karbida yang sulit larut, baru akan larut pada 10000 C. Pada temperatur ini kemungkinan terjadinya pertumbuhan butir sangat besar, karena itu holding time harus dibatasi, 15-30 menit. High Speed Steel Memerlukan temperatur pemanasan yang sangat tinggi, 1200-13000C.Untuk mencegah terjadinya pertumbuhan butir holding time diambil hanya beberapa menit saja. Misalkan kita ambil waktu holding adalah selama 15 menit pada suhu 8500 .
  1. Pendinginan. Untuk proses Hardening kita melakukan pendinginan secara cepat dengan menggunakan media air. Tujuanya adalah untuk mendapatkan struktur martensite, semakin banyak unsur karbon,maka struktur martensite yang terbentuk juga akan semakin banyak. Karena martensite terbentuk  dari fase Austenite yang didinginkan secara cepat. Hal ini disebabkan karena atom karbon tidak sempat berdifusi keluar dan terjebak dalam struktur kristal dan membentuk struktur tetragonal yang ruang kosong antar atomnya kecil,sehingga kekerasanya meningkat.

Proses pendinginan sendiri memiliki dua macam proses, yaitu :

1.  Proses pendinginan secara langsung

Proses ini dilakukan dengan cara logam yang sudah dipanaskan hingga suhu austenite dan setelah itu logam didinginkan dengan cara mencelupkan logam tersebut ke dalam media pendingin cair, seperti air, oli, air garam dan lain-lain.

Pada percobaan Jominy, kecepatan pendinginan tidak merata. Hal tersebut disebabkan karena hanya satu bagian/ujung (bagian bawah) dari benda uji diquench dengan semprotan air sehingga kecepatan pendinginan yang terjadi menurun sepanjang benda uji, dimulai dari ujung yang disemprot air.

Perlu dibedakan pengertian kekerasan dengan kemampukerasan. Kekerasan adalah kemampuan dari suatu material untuk menahan beban samapai deformasi plastis. Sedangkan kemampukerasan adalah kemampuan suatu material untuk dikeraskan.

Pada percobaan ini pelaksanaannya menggunakan dua metode, dimana cara pendinginan untuk ujung yang bawah dengan cara menyemprotkan air langsung yaitu quench sedangkan untuk ujung yang lain dilakukan dengan cara normalizing.

Pendinginan di ujung yang disemprot dengan air pendinginannya lebih cepat daripada ujung yang satunya karena bantuan udara/suhu ruangan. Jadi laju pendinginan terbesar terjadi di ujung benda uji yang disemprot air.

2. Proses pendinginan  secara tidak langsung

Proses ini dilakukan dengan cara, logam yang telah dipanaskan sampai dengan suhu austenite setelah itu logam didinginkan dengan cara menyemprotkan air pada salah satu ujung dari logam tersebut atau dengan cara didinginkan pada udara terbuka atau temperature kamar.

Adapun metode-metode pendinginan sebagai berikut :

  1. Quenching

Quenching merupakan suatu proses pendinginan yang termasuk pendinginan langsung. Pada proses ini benda uji dipanaskan sampai suhu austenite dan dipertahankan beberapa lama sehingga strukturnya seragam, setelah itu didinginkan dengan mengatur laju pendinginannya untuk mendapatkan sifat mekanis yang dikehendaki. Pemilihan temperature media pendingin dan laju pendingin pada proses quenching sangat penting, sebab apabila temperature terlalu tinggi atau pendinginan terlalu besar, maka akan menyebabkan permukaan logam menjadi retak.

Hasil quench hardening ->

  • menghasilkan produk yang keras tetapi getas
  • Menghasilkan tegangan sisa
  • Keuletan dan ketangguhan turun.  Fluida yang ideal untuk media quench agar diperoleh struktur martensit, harus bersifat:
  1. Mengambil panas dengan cepat didaerah temperatur yang tinggi.
  2. Mendinginkan benda kerja relatif lambat di daerah temperatur yang rendah, misalnya di bawah temperatur 350˚C agar distorsi atau retak dapat dicegah.
  1. Tempering

Tempering dimaksudkan untuk membuat baja yang telah dikeraskan agar lebih menjadi liat, yaitu dengan cara memanaskan kembali baja yang telah diquench pada temperature antara 3000F sampai dengan 12000F selama 30 sampai 60 menit, kemudian didinginkan dengan temperature kamar. Proses ini dapat menyebabkan kekerasan menjadi sedikit menurun tetapi kekuatan logam akan menjadi lebih kuat.

  1. Annealing

Proses ini dilakukan dengan memanaskan spesimen sampai di atas suhu transformasi, dimana keseluruhannya menjadi fasa austenite lalu didinginkan perlahan-lahan di dalam tungku. Pada proses annealing ini proses pendinginan secara perlahan-lahan sehingga tidak terdapat martensit

  1. Normalizing

Proses memanaskan baja sehingga seluruh fasa menjadi austenite dan didinginkan pada temperature suhu kamar, sehingga dihasilkan struktur normal dari perlit dan ferit.

Dapat disimpulkan bahwa dengan proses hardening pada baja karbon tinggi akan meningkatkan kekerasanya. Dengan meningkatnya kekerasan, maka efeknya terhadap kekuatan adalah sebagai berikut :

  • Kekuatan impact (impact strength) akan turun karena dengan meningkatnya kekerasan, maka tegangan dalamnya akan meningkat. Karena pada pengujian impact beban yang bekerja adalah beban geser dalam satu arah , maka tegangan dalam akan mengurangi kekuatan impact.
  • Kekuatan tarik (tensile sterngth) akan meningkat. Hal ini disebabkan karena pada pengujian tarik beban yang

bekerja adalah secara aksial yang berlawanan dengan arah dari tegangan dalam, sehingga dengan naiknya kekerasan akan meningkatkan kekuatan tarik dari suatu material.

Proses kombinasi pemanasan dan pendinginan yang bertujuan mengubah struktur mikro dan sifat mekanis logam disebut Perlakuan Panas ( Heat Treatment) . Pada pengujian Jominy ini kita melakukan proses pendinginan secara langsungkarena pendinginan dilakukan dengan cara menyemprotkan logam dengan air pada salah satu ujungnya.

Pada proses ini kita sebaiknya menghindari laju pendinginan yang cepat karena, pada prose pendinginan cepat akan mengakibatkan benda uji akan mengalami retak-retak, sedangkan pada laju pendinginan yang lambat benda uji yang dihasilkan akan memiliki tingkat kekerasan yang tinggi dan keuletan yang baik.

Logam yang didinginkan dengan kecepatan yang berbeda-beda misalnya dengan media pendingin yang berbeda, air, udara atau minyak  akan mengalami perubahan struktur mikro yang berbeda. Setiap struktur mikro misalnya fasa martensit, bainit, ferit dan  perlit merupakan hasil transformasi fasa dari fasa austenit. Masing-masing fasa tersebut terjadi dengan kondisi pendinginan yang berbeda-beda dimana  untuk setiap paduan bahan dapat dilihat pada diagram Continous Cooling Transformation (CCT) dan Time Temperature Transformation (TTT) diagram. Masing-masing fasa  di atas mempunyai nilai kekerasan yang berbeda. Dengan pengujian Jominy maka dapat diketahui laju pendinginan yang berbeda akan menghasilkan kekerasan bahan yang berbeda.  Pada percobaan Jominy ini , mampu keras dari suatu baja yang sama akan bervariasi  karena dipengaruhi oleh komposisinya, dimana komposisi tersebut merupakan komposisi kimia dan terdapat ukuran-ukuran dari setiap benda uji atau spesimen. Spesimen yang biasa digunakan dalam percobaan Jominy test ini adalah baja karbon. Pada baja,pendinginan yang cepat dari fasa austenit menghasilkan fasa martensit yang tinggi kekerasannya. Untuk pendinginan lambat akan mendapatkan struktur

Laju pendinginan bergantung pada media pendinginnya juga. Adapun media pendingin adalah sebagai berikut :

– Brine (air + 10 % garam dapur)

– Air

  • Sangat umum digunakan sebagai quenching, dan juga mudah diperoleh sehingga tidak ada
  • kesulitan dalam pengambilan dan penyimpanan.
  • Panas jenis dan konduktivitas termal tinggi, sehingga kemampuan mendinginkannya tinggi.
  • Dapat mengakibatkan distorsi
  • Digunakan untuk benda−benda kerja yang simetris dan sederhana

– Salt bath, merupakan campuran nitrat dan nitrit (NaNO3 dan NaNO2)

– Larutan minyak dalam air

– Udara dimana pendinginan dilakukan dengan menyemprotkan udara bertekanan ke benda kerja

–Oli

  • Banyak digunakan
  • Laju pendinginan lebih lambat dibandingkan air
  • Konduktivitas termal, panas laten penguapan rendah
  • Viskositas tinggi, laju pendinginan menjadi rendah(pendinginan lambat)
  • Viskositas yang rendah menyebabkan laju pendinginan tinggi dan menjadi mudah terbakar.

Metode hardening selain Jominy test adalah Grossman test. Hardenability suatu baja diuukur oleh diamater suatu baja yang strukturmikro tepat di intinya adalah 50 % martensite setelah dilakukan proses hardening dengan pendinginan tertentu. Baja berbentuk silinder (panjang min 5xD) dengan variasi diameter dilakukan pengerasan dengan media pendingin tertentu. Hasil pengersan diuji metallography dan kekerasan, diameter baja tersebut yang intinya tepat 50 % martensite dianyatakan sebagai diameter kritis (D0), pada suatu laju pendinginan tertentu Laju pendinginan dinyatakan dengan koefisien of severity (H). Karena harga Do masih tergantung dengan laju pendinginan  tertentu maka dirumuskan Harga diameter baja tersebut (50% martensite) dengan pendinginan Ideal (H=tak Hingga) yang disebut sebagai diameter ideal (Di).

III. ALAT-ALAT

1. Uji Kekerasan

a.     Mesin uji kekerasan : Frank Hardness Tester Frankoskop 38532.

b.     Jangka sorong.

c.     Benda uji terdiri dari baja karbon, kuningan, tembaga, dan aluminium.

d.    Amplas no. 180, 220, 320, dan 400

2. Jominy Test

a.     Peralatan uji jominy

b.     Mesin uji kekerasan

c.     Spesimen dari bahan baja karbon sedang

d.    Tungku / Furnace

e.     Kikir

f.     Mistar

g.     Spidol

IV. JALAN PERCOBAAN

1. Uji Kekerasan

  1. Ratakan permukaan benda uji dengan amplas secara berurutan dari yang kasar.

b.   Pada uji kekerasan Brinnel, gunakan identor bola baja berdiameter 5 mm.

c.   Pilih beban yang sesuai (turuti perintah asisten), lalu turunkan identor.

d.   Ukurlah jejak identor yang didapat untuk masing-masing pengujian.

e.   Lakukan pengujian masing-masing 5 kali untuk setiap specimen.

2. Jominy Test

Benda uji dengan diameter kurang lebih 25 mm dan panjang kurang lebih 100 mm dipanaskan dalam tungku sampai suhu austenit selama kurang lebih 30 menit. Selanjutnya setelah selesai pemanasan, benda uji didinginkan dengan cara salah satu ujung benda uji disemprot dengan air sehingga diperoleh kecepatan pendinginan yang berbeda untuk sepanjang batang tersebut.

Lalu untuk menentukan apakah benda uji atau spesimen tersebut telah dingin seluruhnya atau dapat di tes dengan meneteskan air pada bagian atas dari spesimen baja karbon yang sedang diuji tersebut. Bila air yang diteteskan tadi tidak menguap lagi dalam waktu yang cepat, itu berarti spesimen atau benda uji tersebut sudah dapat diambil dari alat uji Jominy dan selanjutnya dapat diuji kekerasannya dengan menggunakan alat uji kekerasan.

Pedoman Toleransi Ukuran dan Suaian; Pengukuran Blok Ukur

1. Toleransi dan suaian

  1. Toleransi

Toleransi adalah dua batas penyimpangan ukuran yang diijinkan. Misalnya, sebuah elemen diberi ukuran  maka dapat dijelaskan sebagai berikut:

•  adalah ukuran dasar

•  adalah nilai toleransi yang diberikan

Toleransi pada dasarnya dibedakan menjadi tiga macam, yakni toleransi ukuran, toleransi geometrik, dan konfigurasi kekasaran permukaan.

1.1  Toleransi ukuran

Definisi dari toleransi ukuran adalah dua batas penyimpangan yang diijinkan pada setiap ukuran elemen.

Toleransi memegang peranan yang vital pada proses produksi dikarenakan sangat sulitnya membuat suatu alat atau benda sesuai dengan ukuran yang tepat, karena menyangkut ketelitian dalam proses pengerjaannya.

Selanjutnya toleransi ukuran dibedakan lagi menjadi:

1.1.1        Toleransi Standar (Toleransi Internasional/IT)

Besarnya toleransi ditentukan oleh ISO /R286 (sistem ISO untuk limit dan suaian) agar sesuai dengan persyaratan fungsional dan untuk keseragaman.

ISO menetapkan 18 toleransi standar, yakni mulai dari IT 01, IT 0, IT 1, IT 2, sampai dengan IT 16.

Sedangkan untuk dasar satuan toleransi dari kualitas 01 – 1, harga toleransi standarnya dapat dihitung dengan rumus pada tabel berikut:

IT 01

IT 0

IT 1

Nilai dalam µm untuk D dalam µm

0,3 + 0,008 D

0,5 + 0,012 D

0,8 + 0,0 20 D

Secara garis besar, gambaran secara umum dari hubungan antara pengelompokan kualitas toleransi ini dengan proses pengerjaannya adalah sbb.

  1. Kualitas 1 – 4 adalah untuk pengerjaan yang sangat teliti.  Misalnya pembuatan alat ukur, instrumen optik, dll.
  2. Kualitas 5 – 11 untuk proses pengerjaan dengan permesinan biasa, termasuk untuk komponen-komponen yang mampu tukar.
  3. Kualitas 12 – 16 untuk proses pengerjaan yang kasar, seperti pengecoran, penempaan, pengerolan, dsb.

1.1.2        Toleransi Umum dan Toleransi Khusus

  1. Toleransi Umum

Toleransi umum diberikan untuk ukuran yang tidak memerlukan ketelitian atau bukan merupakan bagian dari benda berpasangan (suaian).

Nilai toleransi umum selalu memilki batas penyimpangan atas dan batas penyimpangan bawah yang sama.  Besarnya toleransi ini ditentukan oleh tingkat kualitas (kekasaran permukaan) dan ukuran dasar.

  1. Toleransi Khusus

Toleransi khusus merupakan suatu toleransi yang nilainya di luar toleransi umum dan suaian.  Nilai toleransinya lebih kecil daripada nilai toleransi umum, namun lebih besar daripada nilai toleransi suaian.

1.1.3        Toleransi suaian

Suaian adalah suatu istilah untuk menggambarkan tingkat kekekatan atau kelonggaran yang mungkin dihasilkan dari penggunaan kelegaan atau toleransi tertentu pada elemen mesin yang berpasangan.

Ada empat macam suaian pada elemen mesin, yakni:

  1. Suaian longgar (clearance fit)

Suaian ini selalu menghasilkan kelonggaran (celah bebas) dengan daerah toleransi lubang selalu terletak di atas daerah toleransi poros.

  1. Suaian sesak (interference fit)

Suaian yang selalu menghasilkan kesesakan, dengan daerah toleransi lubang selalu terletak di bawah daerah toleransi poros.

  1. Suaian pas (transition fit)

Suaian ini dapat menghasilkan celah bebas atau interferensi, namun poros harus dipaksakan masuk ke dalam lubang dengan kelegaan negatif.

  1. Suaian garis

Batas – batas ukuran ditentukan sedemikian sehingga celah bebas atau kontak antar permukaan akan terjadi apabila elemen mesin yang berpasangan dirakit.

Berikut ini dicantumkan beberapa istilah toleransi untuk elemen tunggal dan suaian yang seringkali dipakai :

  1. Ukuran dasar

Ukuran dasar atau ukuran nominal adalah ukuran pokok yanag ditulis sebelum disertai angka-angka batas penyimpangan yang diijnkan.

  1. Penyimpangan atas

Penyimpangan atas adalah penyimpangan ke arah atas ukuran maksimum.

  1. Penyimpangan bawah

Penyimpangan bawah adalah penyimpangan ke arah bawah penyimpangan minimum.

  1. Ukuran maksimum

Ukuran maksimum adalah ukuran terbesar yang masih diperbolehkan.  Besarnya ukuran maksimum = ukuran dasar + penyimpangan atas.

  1. Ukuran minimum

Ukuran minimum adalah ukuran terkecil yang masih diperbolehkan.  Besarnya ukuran minimum = ukuran dasar + penyimpangan bawah.

  1. Garis nol

Garis nol adalah garis dasar atau garis dengan penyimpangan nol.

  1. Ukuran sesungguhnya

Ukuran sesungguhnya adalah ukuran jadi atau ukuran yang didapat setelah benda selesai dibuat, yang dapat diketahui dengan menggunakan alat ukur.

  1. Kelonggaran (Clearance)

Kelonggaran adalah selsih kelonggaran antara luna gdengan poros dimana ukuran lubang lebih besar daripada ukuran poros.

  • Kelonggaran maksimum adalah seliisih antara lubang terbesar dengan poros  terkecil dalam suatu suaian longgar.
  • Kelonggaran minimum adalah selisih ukuran lungan terkecil dengan poros terbesar dalam suatu suaian longgar.
  1. Kesesakan (Interference)

Kesesakan adalah suatu nilai selisih ukuran antara lubang dengan poros, dimana ukuran poros lebih besar daripada ukuran lubang.

  • Kesesakan maksimum adalah selisih ukuran antara lubang terkecil dengan poros terbesar pada suaian sesak.
  • Kesesakan minimum adalah selisih ukuran antara lubang terbesar dengan poros terkecil pada suaian sesak.

Contoh pemberian toleransi pada sebuah lubang dan poros:

a. 30H7                                        b.  40g6

Keterangan:

  1. Suatu lubang denganukuran dasar 30 mm, posisi daerah toleransinya H, dan kualitasnya 7
  2. Suatu poros dengan ukuran dasar 40 mm, posisi daerah toleransinya g, dan kualitasnya 6

1.2  Toleransi Geometrik

Toleransi geometrik adalah toleransi yang membatasi penyimpangan bentuk, posisi tempat, dan penyimpangan putar terhadap suatu elemen geometris.  Toleransi geometrik pada dasarnya memberikan kesempatan untuk memperlebar persyaratan dari toleransi ukuran. Pemakaian toleransi geometrik hanya dianjurkan apabila memang perlu untuk meyakinkan ketepatan komponen menurut fungsinya.

Sebuah toleransi geometrik dari suatu elemen menentukan daerah di mana elemen tersebut harus berada. Maka, sesuai dengan sifat dari daerah yang akan diberi toleransi dan cara memberi ukuran, daerah toleransi dikelompokkan menjadi berikut.

  1. Luas dalam lingkaran (selanjutnya dilambangkan dengan #1)
  2. Luas antara dua lingkaran sepusat (selanjutnya dilambangkan dengan #2)
  3. Luas antara dua garis yang berjarak sama, atau dua garis lurus sejajar (selanjutnya dilambangkan dengan #3)
  4. Ruang dalam bola (selanjutnya dilambangkan dengan #4)
  5. Ruang dalam silinder (selanjutnya dilambangkan dengan #5)
  6. Ruang antara dua silinder bersumbu sama (selanjutnya dilambangkan dengan #6)
  7. Ruang antara dua permukaan berjarak sama atau dua bidang sejajar (selanjutnya dilambangkan dengan #7)
  8. Ruang dalam sebuah kubus (selanjutnya dilambangkan dengan #8)

Berikut ini gambaran mengenai hubungan antara sifat yang diberi  toleransi dan daerah toleransi diberikan dalam suatu tabel.

Daerah Toleransi

#1

#2

#3

#4

#5

#6

#7

#8

Sifat-sifat yang diberi toleransi

Simbol

Kelurusan

Kedataran

Kebulatan

Kesilindrisan

Profil garis

Profil permukaan

Kesejajaran

Ketegaklurusan

Ketirusan

Posisi

Konsentrisitas dan koaksialitas

Kesimetrisan

Putar tunggal

Putar total

Hubungan antara toleransi geometrik dengan toleransi ukuran ada dua macam dibedakan menurut :

  1. Menurut Prinsip Ketidakbergantungan

Definisi Prinsip Ketidakbergantungan adalah,“Tiap persyaratan yang diperinci dalam gambar, seperti misalnya toleransi ukuran dan toleransi bentuk atau posisi harus ditentukan secaa bebas tanpa menghubungkan pada ukuran, toleransi atau sifat manapun kecuali ditentukan oleh suatu hubungan khusus.”

Maka bila tidak ditemukan adanya hubungan antara ukuran dan toleransi bentuk atau posisi, toleransi bentuk atau posisi itu dianggap tidak memiliki hubungan.

  1. Menurut Prinsip Bahan Maksimum

Definisi Prinsip Bahan Maksimum adalah,”Pemberian toleransi yang memperhitungkan ketergantungan timbal balik antara toleransi ukuran dengan toleransi bentuk atau posisi serta adanya tambahan harga toleransi dari bentuk atau posisi pada bagian tertentu yang menyimpang asalkan tidak melanggar batas-batas maksimum dan minimumnya”

Prinsip bahan maksimum mengsumsikan bahwa terdapat hubungan timbal balik antara toleransi ukuran dengan toleransi bentuk atau posisi.  Kondisi bahan maksimum pada sebuah poros adalah ukuran batas terbesar dari poros tersebut.

1.3  Konfigurasi kekasaran permukaan

Konfigurasi permukaan yang mencakup antara lain kekasaran permukaan dan bekas pengerjaan (tekstur), memegaang peranan penting dalam perencanaan suatu elemen mesin, yakni berhubungan dengan gesekan, keausan, pelumasan, tahanan, kelelahan, kerekatan, suaian, dan sebagainya.

Nilai kekasaran rata-rata aritmetik (Ra) telah diklasifikasikan oleh ISO menjadi 12 tingkat kekasaran, daari N1 sampai dengan N12

Kekasaran (Ra)

(µm)

Tingkat Kekasaran

Panjang Sampel

(µm)

50

25

N12

N11

8

12.5

6.3

N10

N9

2.5

3.2

1.6

0.8

0.4

N8

N7

N6

N5

0.8

0.2

0.1

0.05

N4

N3

N2

0.25

0.025

N1

0.08

  1. 2. Jenis jangka sorong dan mikrometer skrup serta aplikasinya
  1. Jangka Sorong (caliper)

Jangka sorong secara khusus menggunakan gerak geser yang presisius untuk pengukuran bagian dalam, bagian luar, dan demi kedalaman atau tingkatan pengukuran.  Kekhususan dari kemampuan geser jangka sorong dapat digunakan untuk mengukur kedalaman dan roda gigi serta mesin yang sedang bergerak.

Beberapa jenis jangka sorong adalah sebagai berikut:

  1. Center Measuring Calipers
    Jangka sorong dengan bentuk kerucut dengan ‘jaws’ yang didesain untuk mengukur jarak di antara pusat dua buah lubang atau rongga.
  1. Gear Tooth Calipers
    Jangka sorong dengan  batang yang dapat diatur didesain untuk mengukur ketebalan dari gigi roda pada batas ‘pitch’.  Batang yang dapat diatur ini menetapkan kedalaman pengukuran pada batas ‘pitch’ atau pada batang tambahan.
  1. Machine Travel Calipers

Sistem pengukuran yang didesain untuk mengukur perubahan posisi dari machine bed. Kepala mikrometer, indikator, jangka sorong terspesialisasi dan pengukuran OEM lainnya digunakan untuk mengindikasikan perjalanan mesin.  Jangka sorong ini khususnya digunakan untuk mengukur mesin yang telah terpasang atau berwujud  produk seperti alat permesinan, mikroskop, dan instrumen lain yang memerlukan dimensi atau kontrol yang presisi.

  1. Nib Jaws Calipers

Jangka sorong ini memudahkan pengukuran segi bagian dalam (inside features), segi bagian luar (outside features), lekukan, lubang atau celah, dan derajat.  Dengan membandingkan dengan jangka sorong lainnya, maka jangka sorong ini dapat dengan mudah dan akurat ditempatkan pada bagian sisi atau celah.

  1. Pocket / Rolling Mill Calipers
    Jangka sorong yang kecil dan biasa digunakan untuk pengukuran dengan tingkat ketelitian yang rendah dan biasanya secara sederhana digunakan untuk mengukur alat yang tak rata untuk demi kecepatan pengukuran barang di lingkungan produksi.
  2. Electronic Calipers

Ciri-ciri:

  • Lightweight, ergonomic design
  • Large easy-to-read LCD 32 in. high
  • Inch/Millimeter conversion
  • Zero at any position
  • Automatic shut-off after 5 minutes of nonuse
  • Last measuring position retained when shut off
  • Easy access to the single
  • Hardened stainless steel body for long life
  • Integrated depth rod on all sizes
  • Fine adjustment thumb wheel
  • Lock screw to hold the slide in position
  • Resolution is 0.0005 in. (0.01mm)
  • Linear accuracy meets DIN862
  1. Mikrometer sekrup (micrometer)

Mikrometer adalah alat ukur yang dapat melihat dan mengukur benda dengan satuan ukur yang memiliki 0.01 mm.

Satu mikrometer adalah secara luas digunakan alat di dalam teknik mesin electro untuk mengukur ketebalan secara tepat dari blok-blok, luar dan garis tengah dari kerendahan dan batang-batang slot. Mikrometer ini banyak dipakai dalam metrology, studi dari pengukuran,

Mikrometer memiliki 3 jenis umum pengelompokan yang didasarkan pada aplikasi berikut :

  • Mikrometer Luar

Mikrometer luar digunakan untuk ukuran memasang kawat, lapisan-lapisan, blok-blok dan batang-batang

  • Mikrometer dalam

Mikrometer dalam digunakan untuk menguukur garis tengah dari lubang suatu benda

  • Mikrometer kedalaman

Mikrometer kedalaman digunakan untuk mengukur kerendahan dari langkah-langkah dan slot-slot

  • Mikrometer lubang

Mikrometer lubang secara khusus memliki tig kepala landasan yang digunakan untuk mengukur diametr dalam.

  • Mikrometer pipa

Mikrometer pipa untuk mengukur ketebalan dari pipa

Berikut contoh beberapa jenis mikrometer.

  1. Braille-Reading Micrometer

Mikrometer yang cukup popular dimana dapat digunakan oleh orang-orang yang tunanetra karena memiliki sistem penunjukan skala berupa huruf Braille.  Mikrometer ini tidak dijual bebas dan hanya di gunakan dalam dunia pedidikan demi perluasan wawasan kaum tunanetra.

3. Ukuran-ukuran blok ukur

Blok ukur yang biasanya ada di Laboratorium CAD CAM berjumlah 38 dan ukuran-ukurannya adalah sbb. {semua ukuran dalam milimeter (mm)}

1, 1.005, 1.01, 1.02, 1.03, 1.04, 1.05, 1.06, 1.07, 1.08, 1.09, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100.

Pemahaman tentang Macam Diagram Fase

Diagram fase

 

Dalam kimia fisik, mineralogi, dan teknik material, diagram fase adalah sejenis grafik yang digunakan untuk menunjukkan kondisi kesetimbangan antara fase-fase yang berbeda dari suatu zat yang sama. Dalam matematika dan fisika, diagram fase juga mempunyai arti sinonim dengan ruang fase.

Komponen-komponen umum diagram fase adalah garis kesetimbangan atau sempadan fase, yang merujuk pada garis yang menandakan terjadinya transisi fase.

Titik tripel adalah titik potong dari garis-garis kesetimbangan antara tiga fase benda, biasanya padat, cair, dan gas.

Solidus adalah temperatur di mana zat tersebut stabil dalam keadaan padat. Likuidus adalah temperatur di mana zat tersebut stabil dalam keadaan cair. Adalah mungkin terdapat celah di antara solidus dan likuidus; di antara celah tersebut, zat tersebut terdiri dari campuran kristal dan cairan. 

Tipe-tipe diagaram fase

1. Diagram fase 2D

Diagram fase yang paling sederhana adalah diagram tekanan-temperatur dari zat tunggal, seperti air. Sumbu-sumbu diagram berkoresponden dengan tekanan dan temperatur. Diagram fase pada ruang tekanan-temperatur menunjukkan garis kesetimbangan atau sempadan fase antara tiga fase padat, cair, dan gas.

diagram-fase-2d1

 

Diagram fase yang umum. Garis titik-titik merupakan sifat anomali air. Garis berwarna hijau menandakan titik beku dan garis biru menandakan titik didih yang berubah-ubah sesuai dengan tekanan.

Penandaan diagram fase menunjukkan titik-titik di mana energi bebas bersifat non-analitis. Fase-fase dipisahkan dengan sebuah garis non-analisitas, di mana transisi fase terjadi, dan disebut sebagai sempadan fase.

Pada diagaram sebelah kiri, sempadan fase antara cair dan gas tidak berlanjut sampai tak terhingga. Ia akan berhenti pada sebuah titik pada diagaram fase yang disebut sebagai titik kritis. Ini menunjukkan bahwa pada temperatur dan tekanan yang sangat tinggi, fase cair dan gas menjadi tidak dapat dibedakan[1], yang dikenal sebagai fluida superkritis. Pada air, titik kritis ada pada sekitar 647 K dan 22,064 MPa (3.200,1 psi). Keberadaan titik kritis cair-gas menunjukkan ambiguitas pada definisi di atas. Ketika dari cair menjadi gas, biasanya akan melewati sebuah sempadan fase, namun adalah mungkin untuk memilih lajur yang tidak melewati sempadan dengan berjalan menuju fase superkritis. Oleh karena itu, fase cair dan gas dapat dicampur terus menerus.

digram-fase-3d

Diagram fase temperatur vs. entropi jenis untuk air/uap. Pada area di bawah kubah, air dan uap berada dalam keadaan kesetimbangan. Titik kritisnya ada di atas kubah. Garis/kurva biru adalah isobar yang menunjukkan tekanan konstan. Garis/kurva hijau adalah isokor yang menunjukkan volume jenis konstan. Garis merah menunjukkan kualitas konstan

Sempadan padat-cair pada diagram fase kebanyakan zat memiliki gradien yang positif. Hal ini dikarenakan fase padat memiliki densitas yang lebih tinggi daripada fase cair, sehingga peningkatan tekanan akan meningkatkan titik leleh. Pada beberapa bagian diagram fase air, sempadan fase padat-cair air memiliki gradien yang negatif, menunjukkan bahwa es mempunyai densitas yang lebih kecil daripada air.

Sifat-sifat termodinamika

Selain temperatur dan tekanan, sifat-sifat termodinamika lainnya juga dapat digambarkan pada diagram fase. Contohnya meliputi volume jenis, entalpi jenis, atau entropi jenis. Sebagai contoh, grafik komponen tunggal Temperatur vs. Entropi jenis (T vs. s) untuk air/uap atau untuk refrigeran biasanya digunakan untuk mengilustrasikan siklus termodinamika seperti siklus Carnot dan siklus Rankine.

Pada grafik dua dimensi, dua kuantitas termodinamika dapat ditunjukkan pada sumbu horizontal dan vertikal. Kuantitas termodinamika lainnya dapat diilustrasikan dengan bertumpuk sebagai sebuah deret garis atau kurva. Garis-garis ini mewakili kuantitas termodinamika pada nilai konstan tertentu.


 

2. Diagram fase 3D

Adalah mungkin untuk membuat grafik tiga dimensi (3D) yang menunjukkan tiga kuantitas termodinamika. Sebagai contoh, untuk sebuah komponen tunggal, koordinat 3D Cartesius dapat menunjukkan temperatur (T), tekanan (P), dan volume jenis (v). Grafik 3D tersebut kadang-kadang disebut diagram P-v-T. Kondisi kesetimbangan akan ditungjukkan sebagai permukaan tiga dimensi dengan luas permukaan untuk fase padat, cair, dan gas. Garis pada permukaan tersebut disebut garis tripel, di mana zat padat, cair, dan gas dapat berada dalam kesetimbangan. Titik kritis masih berupa sebuah titik pada permukaan bahkan pada diagram fase 3D. Proyeksi ortografi grafik P-v-T 3D yang menunjukkan tekanan dan temperatur sebagai sumbu vertikal dan horizontal akan menurunkan plot 3D tersebut menjadi diagram tekanan-temperatur 2D. Ketika hal ini terjadi, permukaan padat-uap, padat-cair, dan cair-uap akan menjadi tiga kurva garis yang akan bertemu pada titik tripel, yang merupakan proyeksi ortografik garis tripel.

 

heat treatment, annealing, quenching

PERLAKUAN PANAS (HEAT TREATMENT) PADA BAJA

heatSifat mekanik tidak hanya tergantung pada komposisi kimia suatu paduan, tetapi juga tergantung pada strukturmikronya. Suatu paduan dengan komposisi kimia yang sama dapat memiliki strukturmikro yang berbeda, dan sifat mekaniknya akan berbeda. Strukturmikro tergantung pada proses pengerjaan yang dialami, terutama proses laku-panas yang diterima selama proses pengerjaan.
Proses laku-panas adalah kombinasi dari operasi pemanasan dan pendinginan dengan kecepatan tertentu yang dilakukan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat, sebagai suatu upaya untuk memperoleh sifat-sifat tertentu. Proses laku-panas pada dasarnya terdiri dari beberapa tahapan, dimulai dengan pemanasan sampai ke temperatur tertentu, lalu diikuti dengan penahanan selama beberapa saat, baru kemudian dilakukan pendinginan dengan kecepatan tertentu.

Secara umum perlakukan panas (Heat treatment) diklasifikasikan dalam 2 jenis :


1. Near Equilibrium (Mendekati Kesetimbangan)


Tujuan dari perlakuan panas Near Equilibrium adalah untuk :

a. Melunakkan struktur kristal

b. Menghaluskan butir

c. Menghilangkan tegangan dalam

d. Memperbaiki machineability.

Jenis dari perlakukan panas Near Equibrium, misalnya :

· Full Annealing (annealing)

· Stress relief Annealing

· Process annealing

· Spheroidizing

· Normalizing

· Homogenizing.

2. Non Equilirium (Tidak setimbang)


Tujuan panas Non Equilibrium adalah untuk mendapatkan kekerasan dan kekuatan yang lebih tinggi.

Jenis dari perlakukan panas Non Equibrium, misalnya :

· Hardening

· Martempering

· Austempering

· Surface Hardening (Carburizing, Nitriding, Cyaniding, Flame hardening, Induction hardening)

Pada proses pembuatannya, komposisi kimia yang dibutuhkan diperoleh ketika baja dalam bentuk fasa cair pada suhu yang tinggi.

Pada saat proses pendinginan dari suhu lelehnya, baja mulai berubah menjadi fasa padat pada suhu 13500, pada fasa ini lah berlangsung perubahan struktur mikro. Perubahan struktur mikro dapat juga dilakukan dengan jalan heat treatment.

Bila proses pendinginan dilakukan secara perlahan, maka akan dapat dicapai tiap jenis struktur mikro yang seimbang sesuai dengan komposisi kimia dan suhu baja. Perubahan struktur mikro pada berbagai suhu dan kadar karbon dapat dilihat pada Diagram Fase Keseimbangan.

equilibrium-phase-diagram


Keterangan gambar :

Dari diagram diatas dapat kita lihat bahwa pada proses    pendinginan perubahan – perubahan pada struktur kristal dan  struktur mikro sangat bergantung pada komposisi kimia.

· Pada kandungan karbon mencapai 6.67% terbentuk struktur mikro dinamakan Sementit Fe3C (dapat dilihat pada garis vertical paling kanan).

· Sifat – sifat cementitte: sangat keras dan sangat getas

· Pada sisi kiri diagram dimana pada kandungan karbon yang sangat rendah, pada suhu kamar terbentuk struktur mikro ferit.

· Pada baja dengan kadar karbon 0.83%, struktur mikro yang terbentuk adalah Perlit, kondisi suhu dan kadar karbon ini dinamakan titik Eutectoid.

· Pada baja dengan kandungan karbon rendah sampai dengan titik eutectoid, struktur mikro yang terbentuk adalah campuran antara ferit dan perlit.

· Pada baja dengan kandungan titik eutectoid sampai dengan 6.67%, struktur mikro yang terbentuk adalah campuran antara perlit dan sementit.

· Pada saat pendinginan dari suhu leleh baja dengan kadar karbon rendah, akan terbentuk struktur mikro Ferit Delta lalu menjadi struktur mikro Austenit.

· Pada baja dengan kadar karbon yang lebih tinggi, suhu leleh turun dengan naiknya kadar karbon, peralihan bentuk langsung dari leleh menjadi Austenit.

Penekanan terletak pada Struktur mikro, garis-garis dan Kandungan Carbon.

a. Kandungan Carbon
0,008%C = Batas kelarutan maksimum Carbon pada Ferrite pada temperature kamar
0,025%C = Batas kelarutan maksimum Carbon pada Ferrite pada temperature 723

b. Derajat Celcius
0,83%C = Titik Eutectoid
2%C = Batas kelarutan Carbon pada besi Gamma pada temperature 1130 Derajat Celcius
4,3%C = Titik Eutectic
0,1%C = Batas kelarutan Carbon pada besi Delta pada temperature 1493 Derajat Celcius

c. Garis-garis
Garis Liquidus ialah garis yang menunjukan awal dari proses pendinginan (pembekuan).
Garis Solidus ialah garis yang menunjukan akhir dari proses pembekuan (pendinginan).
Garis Solvus ialah garis yang menunjukan batas antara fasa padat denga fasa padat atau solid solution dengan solid solution.
Garis Acm = garis kelarutan Carbon pada besi Gamma (Austenite)
Garis A3 = garis temperature dimana terjadi perubahan Ferrit menjadi Autenite (Gamma) pada pemanasan.
Garis A1 = garis temperature dimana terjadi perubahan Austenite (Gamma) menjadi Ferrit pada pendinginan.
Garis A0 = Garis temperature dimana terjadi transformasi magnetic pada Cementid.
Garis A2 = Garis temperature dimana terjadi transformasi magnetic pada Ferrite.

d. Struktur mikro
Ferrite ialah suatu komposisi logam yang mempunyai batas maksimum kelarutan Carbon 0,025%C pada temperature 723 Derajat Celcius, struktur kristalnya BCC (Body Center Cubic) dan pada temperature kamar mempunyai batas kelarutan Carbon 0,008%C.
Austenite ialah suatu larutan padat yang mempunyai batas maksimum kelarutan Carbon 2%C pada temperature 1130 Derajat Celcius, struktur kristalnya FCC (Face Center Cubic).
Cementid ialah suatu senyawa yang terdiri dari unsur Fe dan C dengan perbandingan tertentu (mempunyai rumus empiris) dan struktur kristalnya Orthohombic.
Lediburite ialah campuran Eutectic antara besi Gamma dengan Cementid yang dibentuk pada temperature 1130 Derajat Celcius dengan kandungan Carbon 4,3%C.
Pearlite ialah campuran Eutectoid antara Ferrite dengan Cementid yang dibentuk pada temperature 723 Derajat Celcius dengan kandungan Carbon 0,83%C.


Secara umum heat treatment dengan kondisi Near Equilibrium itu dapat disebut dengan anneling.

Annealing

Annealing ialah suatu proses laku panas (heat treatment) yang sering dilakukan terhadap logam atau paduan dalam proses pembuatan suatu produk. Tahapan dari proses Anneling ini dimulai dengan memanaskan logam (paduan) sampai temperature tertentu, menahan pada temperature tertentu tadi selama beberapa waktu tertentu agar tercapai perubahan yang diinginkan lalu mendinginkan logam atau paduan tadi dengan laju pendinginan yang cukup lambat. Jenis Anneling itu beraneka ragam, tergantung pada jenis atau kondisi benda kerja, temperature pemanasan, lamanya waktu penahanan, laju pendinginan (cooling rate), dll.

1. Full annealing (annealing)
Merupakan proses perlakuan panas untuk menghasilkan perlite yang kasar (coarse pearlite) tetapi lunak dengan pemanasan sampai austenitisasi dan didinginkan dengan dapur, memperbaiki ukuran butir serta dalam beberapa hal juga memperbaiki machinibility.
Pada proses full annealing ini biasanya dilakukan dengan memanaskan logam sampai keatas temperature kritis (untuk baja hypoeutectoid , 25 Derajat hingga 50 Derajat Celcius diatas garis A3 sedang untuk baja hypereutectoid 25 Derajat hingga 50 Derajat Celcius diatas garis A1). Kemudian dilanjutkan dengan pendinginan yang cukup lambat (biasanya dengan dapur atau dalam bahan yang mempunyai sifat penyekat panas yang baik).
Perlu diketahui bahwa selama pemanasan dibawah temperature kritis garis A1 maka belum terjadi perubahan struktur mikro. Perubahan baru mulai terjadi bila temperature pemanasan mencapai garis atau temperature A1 (butir-butir Kristal pearlite bertransformasi menjadi austenite yang halus). Pada baja hypoeutectoid bila pemanasan dilanjutkan ke temperature yang lebih tinggi maka butir kristalnya mulai bertransformasi menjadi sejumlah Kristal austenite yang halus, sedang butir Kristal austenite yang sudah ada (yang berasal dari pearlite) hampir tidak tumbuh. Perubahan ini selesai setelah menyentuh garis A3 (temperature kritis A3). Pada temperature ini butir kristal austenite masih halus sekali dan tidak homogen. Dengan menaikan temperature sedikit diatas temperature kritis A3 (garis A3) dan memberI waktu penahanan (holding time) seperlunya maka akan diperoleh austenite yang lebih homogen dengan butiran kristal yang juga masih halus sehingga bila nantinya didinginkan dengan lambat akan menghasilkan butir-butir Kristal ferrite dan pearlite yang halus.
Baja yang dalam proses pengerjaannya mengalami pemanasan sampai temperature yang terlalu tinggi ataupun waktu tahan (holding time) terlalu lama biasanya butiran kristal austenitenya akan terlalu kasar dan bila didinginkan dengan lambat akan menghasilkan ferrit atau pearlite yang kasar sehingga sifat mekaniknya juga kurang baik (akan lebih getas). Untuk baja hypereutectoid, annealing merupakan persiapan untuk proses selanjutnya dan tidak merupakan proses akhir.

2. Normalizing
Merupakan proses perlakuan panas yang menghasilkan perlite halus, pendinginannya dengan menggunakan media udara, lebih keras dan kuat dari hasil anneal.
Secara teknis prosesnya hampir sama dengan annealing, yakni biasanya dilakukan dengan memanaskan logam sampai keatas temperature kritis (untuk baja hypoeutectoid , 50 Derajat Celcius diatas garis A3 sedang untuk baja hypereutectoid 50 Derajat Celcius diatas garis Acm). Kemudian dilanjutkan dengan pendinginan pada udara. Pendinginan ini lebih cepat daripada pendinginan pada annealing.

3. Spheroidizing
Merupakan process perlakuan panas untuk menghasilkan struktur carbida berbentuk bulat (spheroid) pada matriks ferrite. Pada proses Spheroidizing ini akan memperbaiki machinibility pada baja paduan kadar Carbon tinggi. Secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut : bahwa baja hypereutectoid yang dianneal itu mempunyai struktur yang terdiri dari pearlite yang “terbungkus” oleh jaringan cemented. Adanya jaringan cemented (cemented network) ini meyebabkan baja (hypereutectoid) ini mempunyai machinibility rendah. Untuk memperbaikinya maka cemented network tersebut harus dihancurkan dengan proses spheroidizing.
Spheroidizing ini dilaksanakan dengan melakukan pemanasan sampai disekitar temperature kritis A1 bawah atau sedikit dibawahnya dan dibiarkan pada temperature tersebut dalam waktu yang lama (sekitar 24 jam) baru kemudian didinginkan. Karena berada pada temperature yang tinggi dalam waktu yang lama maka cemented yang tadinya berbentuk plat atau lempengan itu akan hancur menjadi bola-bola kecil (sphere) yang disebut dengan spheroidite yang tersebar dalam matriks ferrite.

4. Process Annealing
Merupakan proses perlakuan panas yang ditujukan untuk melunakkan dan menaikkan kembali keuletan benda kerja agar dapat dideformasi lebih lanjut. Pada dasarnya proses Annealing dan Stress relief Annealing itu mempunyai kesamaan yakni bahwa kedua proses tersebut dilakukan masih dibawah garis A1 (temperature kritis A1) sehingga pada dasarnya yang terjadi hanyalah rekristalisasi saja.

5. Stress relief Annealing
Merupakan process perlakuan panas untuk menghilangkan tegangan sisa akibat proses sebelumnya. Perlu diingat bahwa baja dengan kandungan karbon dibawah 0,3% C itu tidak bisa dikeraskan dengan membuat struktur mikronya berupa martensite. Nah, bagaimana caranya agar kekerasannya meningkat tetapi struktur mikronya tidak martensite? Ya, dapat dilakukan dengan pengerjaan dingin (cold working) tetapi perlu diingat bahwa efek dari cold working ini akan timbu yang namanya tegangan dalam atau tegangan sisa dan untuk menghilangkan tegangan sisa ini perlu dilakukan proses Stress relief Annealing.

Heat Treatment dengan pendinginan

A. Heat Treatment dengan pendinginan tak menerus

Jika suatu baja didinginkan dari suhu yang lebih tinggi dan kemudian ditahan pada suhu yang lebih rendah selama waktu tertentu, maka akan menghasilkan struktur mikro yang berbeda. Hal ini dapat dilihat pada diagram: Isothermal Tranformation Diagram.

isothermal-tranformation-diagram

Penjelasan diagram:

· Bentuk diagram tergantung dengan komposisi kimia terutama kadar karbon dalam baja.

· Untuk baja dengan kadar karbon kurang dari 0.83% yang ditahan suhunya dititik tertentu yang letaknya dibagian atas dari kurva C, akan menghasilkan struktur perlit dan ferit.

· Bila ditahan suhunya pada titik tertentu bagian bawah kurva C tapi masih disisi sebelah atas garis horizontal, maka akan mendapatkan struktur mikro Bainit (lebih keras dari perlit).

· Bila ditahan suhunya pada titik tertentu dibawah garis horizontal, maka akan mendapat struktur Martensit (sangat keras dan getas).

· Semakin tinggi kadar karbon, maka kedua buah kurva C tersebut akan bergeser kekanan.

· Ukuran butir sangat dipengaruhi oleh tingginya suhu pemanasan, lamanya pemanasan dan semakin lama pemanasannya akan timbul butiran yang lebih besar. Semakin cepat pendinginan akan menghasilkan ukuran butir yang lebih kecil.

B. HEAT TREATMENT DENGAN PENDINGINAN MENERUS

Dalam prakteknya proses pendinginan pada pembuatan material baja dilakukan secara menerus mulai dari suhu yang lebih tinggi sampai dengan suhu rendah.

Pengaruh kecepatan pendinginan manerus terhadap struktur mikro yang terbentuk dapat dilihat dari diagram Continuos Cooling Transformation Diagram.

continuos-cooling-transformation-diagram


Penjelasan diagram:

  • Pada proses pendinginan secara perlahan seperti pada garis (a) akan menghasilkan struktur mikro perlit dan ferlit.
  • Pada proses pendinginan sedang, seperti, pada garis (b) akan menghasilkan struktur mikro perlit dan bainit.
  • Pada proses pendinginan cepat, seperti garis ( c ) akan menghasilkan struktur mikro martensit.

Dalam prakteknya ada 3 heat treatment dalam pembuatan baja:

· Pelunakan (Annealing) : pemanasan produk setengah jadi pada suhu 850 – 9500 C dalam waktu yang tertentu, lalu didinginkan secara perlahan (seperti garis-a diagram diatas). Proses ini berlangsung didapur (furnace). Butiran yang dihasilkan umumnya besar/kasar.

· Normalizing : pemanasan produk setengah jadi pada suhu 875 – 9800C disusul dengan pendinginan udara terbuka (seperti garis-b diagram diatas). Butiran yang dihasilkan umumnya berlangsung bersamaan dengan pelaksanaan penggilingan kondisi panas (rolling).

· Quenching : system pendinginan produk baja secara cepat dengan cara penyemprotan air pada pencelupan serta perendaman produk yang masih panas kedalam media air atau oli. Sistem pendinginan ini seperti garis-c diagram diatas.

Selain dari ketiga system heat treatment diatas ada juga heat treatment tahap kedua pada rentang suhu dibawah austenit yang dinamakan Tempering. Pemanasan ulang produk baja ini biasa dilakukan untuk produk yang sebelumnya di quenching. Setelah di temper, maka diharapkan produk tersebut akan lebih ulet dan liat.

The implementation of e-learning in Indonesia’s higher education towards the actualization of Generation E

Jaringan internetPeran jaringan internet sebagai bagian dasar dari Teknologi Informasi dan Komunikasi (ICT) dewasa ini telah mengalami perkembangan yang cukup signifikan dan memberikan kontribusi yang begitu besar dalam meningkatkan kualitas hidup manusia dalam berbagai sektor kehidupan. Di samping itu,tidak dapat dipungkiri juga bahwa kini telah tersedia banyak sekali tawaran yang memudahkan kita dalam mengerjakan berbagai kegiatan sehari-hari,layaknya transaksi perbankan yang kini dapat dilakukan di mana pun dengan memanfaatkan fasilitas jaringan internet , reservasi tiket, bahkan para mahasiswa kini dapat tetap belajar dan memantau aktivitas perkuliahan dari rumah dengan memanfaatkan fasilitas elearning yang akhir-akhir ini sedang gencar-gencarnya dikembangkan oleh sebagian besar universitas baik negri maupun swasta di seantero nusantara. Tawaran akan kemudahan-kemudahan ini hadir begitu saja laksana jamur yang bermunculan di musim hujan. Hebatnya lagi,semua kemudahan ini ditawarkan kepada semua orang tanpa mempedulikan status sosial, jenjang pendidikan, jenis pekerjaan, hobi, atau apapun juga. Ini semua jelas dapat kita nikmati bersama sebagai bukti nyata dari perkembangan ICT yang begitu pesat. Selanjutnya kita akan membahas secara lebih spesifik salah satu bentuk pemanfaatan jaringan internet dalam bidang pendidikan, yakni penerapan elearning sebagai salah satu sarana dalam aktivitas belajar mengajar bagi para pelajar (khususnya mahasiswa) di Indonesia.

Pemahaman tentang pemanfaatan elearning bagi para mahasiswa merupakan salah satu pengetahuan dasar dalam menjalankan aktivitas perkuliahan yang sepatutnya dikuasai dan dipahami oleh setiap mahasiswa. Hal ini dikarenakan oleh begitu banyaknya manfaat dan kemudahan-kemudahan yang ditawarkan oleh fasilitas elearning,diantaranya:

1. Fleksibilitas

Fleksibilitas merupakan salah satu manfaat penting yang menjadi motivasi utama sebagian besar mahasiswa menggunakan elearning. Dengan elearning, mereka dapat belajar di mana pun mereka sukai selama terhubung dengan internet. Mereka juga dapat melakukan diskusi dengan mahasiswa dari universitas lain di seluruh Indonesia melalui suatu situs atau blog yang didedikasikan untuk pengembangan pendidikan.

2. Standardisasi.

Pemberian standard terhadap mutu pendidikan kerap kali mengalami kesulitan dikarenakan pola penyampaian materi pelajaran dari para pengajar sering kali berbeda dan dilakukan dengan cara masing-masing. Oleh karena itu,dengan elearning materi pelajaran setidaknya telah menjadi sesuatu yang lebih baku dan memiliki standard yang lebih jelas. Selain itu juga dapat direvisi kapan saja demi kualitas yang lebih baik.

3. Perubahan kebiasaan

Mahasiswa yang biasanya hanya belajar secara pasif di kelas dan menerima materi secara utuh dari para dosen dengan elearning dituntut untuk lebih aktif mencari materi pelajaran dan literatu-literatur lain dari internet.

4. Personalisasi.

Mahasiswa memiliki kemampuan penalaran dan daya serap yang berbeda satu dengan yang lainnya. Mahasiswa yang malu bertanya (mungkin juga dikarenakan gengsi) menjadi terbelakang dan tertinggal dalam penguasaan materi pelajaran. Oleh karena itu,dengan elearning mereka dapat belajar kapan pun mereka mau dan materi pelajaran dapat direview kapan pun dan terkesan lebih “pribadi” sehingga dapat lebih memantapkan penguasaan terhadap suatu materi pelajaran.

5. Ekonomis

Salah satu beban umum para mahasiswa adalah tingginya harga buku-buku pelajaran sehingga sering kali tidak mampu terbeli. Dengan elearning,materi dapat digunduh dengan harga yang jauh lebih murah atau bahkan sama sekali tanpa biaya. Mahasiswa hanya cukup membayar biaya internet yang kini juga telah lebih murah.

6. Efektivitas

Pendistribusian materi pelajaran akan menjadi lebih cepat dan efektif serta efisien, karena pelajaran tersebut dapat dengan cepat disampaikan melalui Internet, bagi mereka yang tinggal jauh dari perguruan tinggi

Akan tetapi, penerapan elearning kerap kali memiliki hambatan-hambatan yang menyebabkan terkadang elearning sulit untuk diterapkan secara lebih konsisten dan independen dalam sistem perkuliahan di Indonesia. Hambatan-habatan itu antara lain adalah:

1. Ekonomi

Masalah ekonomi merupakan masalah yang vital di Indonesia. Pengadaan fasilitas elearning memakan biaya yang cukup banyak dan hal ini belum tentu dapat dijangkau oleh semua lembaga pendidikan (khususnya universitas-universitas) di Indonesia.

2. Penguasaan Teknologi

Di Indonesia sendiri masih cukup banyak para pelaku pendidikan dan mahasiswa yang kurang memahami penggunaan internet. Fakta ini tidak hanya disebabkan oleh kecenderungan masyarakat yang malas mempelajari hal-hal baru,yang dalam konteks ini adalah internet, tetapi juga diakibatkan oleh tidak adanya fasilitas komputer dan layanan internet yang memadai atau mungkin juga tidak tersedianya biaya untuk internet.

3. Teknologi,sarana dan pra sarana

E-learning membutuhkan perangkat komputer, jaringan yang handal, dan teknologi yang tepat. Akan tetapi, belum semua Perguruan Tinggi memiliki teknologi dan infrastruktur tersebut.

4. Budaya

Pemanfaatan e-learning membutuhkan budaya belajar mandiri dan kebiasaan dalam pemakaian komputer dan belajar melalui komputer. Akan tetapi sebagian besar mahasiswa dan tenaga pendidik masih terpatri dengan sistem pendidikan klasik yang bersifat pasif. Pengaruhnya adalah bagi mahasiswa yang kurang aktif dan tidak memiliki motivasi belajar yang tinggi akan kesulitan dalam perkembangannya atau bahkan mengalami kegagalan. Selain itu, budaya lisan lebih berkembang dengan baik di indonesia,dimana penyampaian gagasan secara lisan dipandang lebih praktis dan efisien. Penguasaan mahasiswa terhadap penyampaian gagasan melalui format tulisan yang rapi dan sistematis masih perlu ditingkatkan.

Perkembangan sistem pendidikan yang berbasiskan elearning ini memang sungguh revolusioner dan menghadirkan babak baru dalam mekanisme penyelenggaraan pendidikan, tidak hanya di Indonesia saja melainkan juga di seluruh penjuru dunia. Sebenarnya,bertolak belakang dari hal inilah kita dapat semakin memaksimalkan fungsi dan kinerja dari elearning itu sendiri karena kita cukup mengadopsi penerapan dan mekanisme kerjanya dari negara-negara maju yang telah terlebih dahulu berkomitmen menerapkan sistem elearning secara lebih profesional dan konsisten sehingga menghasilkan suatu sistem pendidikan yang lebih berkualitas, solid, dan independen tanpa mengurangi nilai esensial dari makna dan tujuan pendidikan itu sendiri. Ironisnya, langkah ini tidak dapat diadopsi dan diimplementasikan secara utuh di Indonesia. Hal ini dikarenakan oleh beberapa kendala atau hambatan yang telah disebutkan di atas yang notabenenya tidak dimiliki oleh negara-negara maju tersebut. Selain itu, pendidikan di Indonesia cenderung bersifat statis dan tidak memiliki standarisasi dan pedoman yang baku. Contoh riilnya tampak dari seringnya satu kurikulum pendidikan berganti dengan kurikulum yang lain yang justru hanya melahirkan ketidakefisiensian penyelenggaraan pendidikan. Ini juga merupakan salah satu faktor yang menyebabkan sulit berkembangnya suatu sistem pendidikan baru yang cukup revolusioner seperti elearning di Indonesia. Oleh karena itu, permasalahan ini harus dapat dipecahkan dengan segera agar sistem pendidikan yang berbasiskan elearning dapat berkembang dengan baik dan memberikan kontribusi yang maksimal dalam meningkatkan kualitas penidikan di Indonesia. Menurut pemikiran saya sendiri, ada beberapa hal yang perlu dibenahi untuk mencapai tujuan ini.

1. Peran Pemerintah

Pemerintah merupakan penyelenggara utama sistem pendidikan di Indonesia. Oleh sebab itulah berhasil atau tidaknya penerapan elearning di Indonesia sangat berkaitan erat dengan keseriusan pemerintah menjalankan program ini. Sebenarnya,dengan dana pendidikan yang dialokasikan sekitar 20% dari jumlah total APBN Indonesia tahun 2009 bila digunaka sedikitnya 5%nya saja untuk mengembangkan infrastruktur dan teknologi internet. Pembangunan infrastruktur ini menurut saya meliputi peningkatan kualitas sebaran jaringan serat optik bawah laut yang telah ada supaya lebih menjangkau daerah-daerah tertinggal, khususnya lagi yang menghubungkan universitas satu dengan universitas lainnya di seluruh Indonesia. Dapat juga dilakukan dengan cara membangun hot spot – hot spot dan memberikan jasa internet gratis bagi seluruh lapisan masyarakat di tempat – tempat asa pelayanan publik,lebih bagus lagi jika dihadirkan PNS untuk membimbing ”kaum buta” internet dalam menggunakan fasilitas itu. Selain itu, akan lebih baik juga jika pemerintah mengadakan jasa warung internet yang mendapatkan subsidi dengan prioritas daerah pedesaan terlebih dahulu. Masalahnya selama ini hanya pihak swasta yang mengadakan warung internet untuk segi bisnis,sehingga daerah pedesaan yang mereka nilai kurang memiliki prospek pasar yang menguntungkan tidak mereka jamah sama sekali. Bagi para mahasiswa kurang mampu, pemerintah juga dapat mengadakan semacam kredit kepemilikan komputer desktop maupun laptop dengan bunga yang rendah atau bahkan nol persen. Hal ini jelas – jelas akan sangat membantu peningkatan kualitas pendidikan di Indonesia, khususnya dalam rangka mengembangkan sistem pendidikan berbasiskan elearning.

2. Peran Mahasiswa

Mahasiswa sebagai subjek dan objek dari pendidikan tinggi juga dituntut untuk memberikan kontribusinya secara langsung dan aktif serta dengan lebih berkomitmen menyikapi perkembangan jaman, khususnya perkembangan teknologi yang terkait dengan pendidikan secara langsung. Langakah praktisnya adalah dengan sedikit banyak mulai belajar memaksimalkan penggunaan fasilitas yang telah diberikan oleh pihak universitas (bila ada). Selain itu dapat juga dilakukan melalu pembuatan blog pendidikan sesuai dengan jurusan dan bidang yang dikuasai yang dipublikasikan secara luas agar dapat diakses oleh semua mahasiswa yang membutuhkan informasi yang bersesuaian. Dapat juga dilakukan melalui fasilitas chating yang terfokus pada bidang penguasaan ilmu tertentu. Memang, semua ini hanya dapat berlangsung bila dan hanya bila telah muncul kesadaran dan motivasi yang kuat dari dalam diri mahasiswa.

3. Universitas

Universitas yang memang telah mengadakan elearning untuk mahasiswanya perlu mengevalusi kembali pelaksanaan elearning selama ini dan berusaha untuk memperbaikinya. Materi pembelajaran perlu dikemas secara menarik dan bersifat learner center. Perguruan Tinggi yang belum menyediakan elearning perlu berinisiatif untuk mengembangkannya. Yang perlu dipertimbangkan adalah tujuan pengadaan elearning. Jika elearning dihadirkan untuk menggantikan kelas konvensional, hal itu tampaknya kurang realistis. Mungkin dapat dilakukan oleh universitas yang terkemuka, sebagai pioner, tetapi universitas lainnya dapat mengembangkan elearning hanya sebatas untuk menunjang kegiatan perkuliahan di kelas saja.

Dengan melihat fakta – fakta yang ada saat ini, saya sangat berharap semua pihak lebih serius lagi dalam menyikapi proses penyelenggaraan pendidikan supaya arah dan tujuan dari pendidikan di Indonesia menjadi lebih baik, terutama pengembangan pola pendidikan yang revolusioner berbasiskan elearning ini yang sedang mengantarkan Indonesia pada babak baru sistem pendidikan yang lebih cerdas, mandiri, dan berkualitas. Pemerintah sebagai tonggsk pendidikan, universitas sebagai lembaga pendidikan, dan mahasiswa sebagai subjek dan objek dari pendidikan harus menjalankan perannya masing – masing dengan lebih baik lagi. Semoga saja sarana pendidikan di Indonesia dapat lebih ditingkatkan sehingga dapat menjadi surga bagi para pencari ilmu yang benar – benar berkomitmen dengan tujuannya.