Archive for the ‘Tugas Material Teknik’ Category

Tugas Fatigue

SOAL

1. Hasil uji lelah (fatigue test) suatu jenis baja ditunjukkan pada table di bawah ini. Diketahui pula yield strength baja tersebut adalah 560 MPa sedang tensile strength-nya sebesar 650 Mpa.

Dengan menggunakan metode Conservative Goodman Line (metode Goodmen yang tidak dimodifikasi), manakah diantara ketiga pembebanan dinamis dibawah ini yang akan mengalami patah lelah (fatigue fracture).

2. Jelaskan ciri-ciri patah ulet dan patah getas. Logam yang biasanya kita kenal sebagai material ulet bisa mengalami patah getas, fenomena ini sering dikenal dengan DBT (Ductile to Brittle Tension). Jelaskan pula faktor-faktor apa saja yang bisa mengakibatkan terjadinya DBT tersebut.

JAWAB

2. Patah Ulet (Ductile fracture)
Patah ulet adalah patah yang diakibatkan oleh beban statis, jika beban dihilangkan maka penjalaran retak akan berhenti. Patah ulet ini ditandai dengan penyerapan energi disertai adanya deformasi plastis yang cukup besar di sekitar patahan, sehingga permukaan patahan nampak kasar, berserabut (fibrous), dan berwarna kelabu.

Ciri-ciri patah ulet :
- Adanya penyerapan energi pada material tersebut
- Adanya deformasi plastis (relatif cukup besar sebelum patah)
- Permukaan patahan nampak kasar, berserabut (fibrous), warnanya kelabu
- Pertumbuhan retakan berjalan lambat
- Adanya necking

Patah Getas (Brittle fracture)
Patah getas terjadi dengan ditandai penjalaran retak yang lebih cepat dibanding patah ulet dengan penyerapan energi yang lebih sedikit, serta hampir tidak disertai dengan deformasi plastis. Permukaan patahan pada komponen yang mengalami patah getas terlihat mengkilap, granular dan relatif rata.
Patah getas dapat mengikuti batas butir ataupun memotong butir. Bila bidang patahannya mengikuti batas butir, maka disebut patah getas intergranular, sedangkan bila patahannya memotong butir maka disebut patah getas transgranular.

Ciri-ciri patah getas :
- Penyerapan energi pada material lebih sedikit daripada patah ulet
- Hampir tidak disertai deformasi plastis
- Permukaannya terlihat mengkilap, granular, dan relatif rata
- Pertumbuhan retak berjalan cepat
- Kemungkinan terjadinya necking sangat kecil

Ada beberapa faktor yang menyebabkan DBT :

Tegangan 3 sumbu : karena adanya tegangan menjadi rumit terhadap 2 sumbu atau 3 sumbu disebabkan pangakal takikan,terjadi peningkatan yang menyolok dari tegangan mulur, sementara tegangan patah kurang mempengaruhi, dan patah getas mudah terjadi

Temperatur : Patah getas disebabkan oleh temperatur rendah (di bawahtemperatur transisi), sedangkan patah ulet disebabkan oleh temperatur tinggi (di atas temperatur transisi).

Laju regangan atau laju pembebanan : Semakin tinggi laju pembebanan maka energi yang diserap semakin kecil sehingga mengakibatkan terjadinya patah getas, semakin rendah laju pembebanan maka energi yang diserap akan semakin besar, sehingga mengakibatkan terjadinya patah ulet

 

Sumber : http://mantantukanginsinyur.blogspot.com/2010/07/failure-analysis.html

danidwikw.wordpress.com/

Fatigue

KELELAHAN LOGAM

Merupakan kecendrungan dari logam untuk patah bila menerima tegangan berulang – ulang (cyclic stress) yang besarnya masih jauh dibawah batas kekuatan elastiknya. Sebagian besar dari kerusakan yang terjadi pada komponen mesin disebabkan oleh kelelahan ini. Karenanya kelelahan merupakan sifat yang sangat penting, tetapi sifat ini juga sulit diukur karena sangat banyak faktor yang mempengaruhinya.

Penyebab Kelelahan

  • Kelelahan yang dikontrol oleh tegangan
    • Lengkung rotasi (rotating bending)
    • Getaran (vibration)
    • Penekanan (pressurisation)
    • Kontak Gelinding (rolling contacts)
  • Kelelahan yang dikontrol oleh regangan
    • Siklus termal (thermal cycles)
    • Takikan besar (severe notches)
    • Terbuka/tertutup

Umur lelah (fatigue life) biasanya 107 siklus

Perkiraan dari jumlah siklus yang dialami oleh suatu piston mobil lebih dari 100.000 mil (~330.000 km)

Pengukuran Kelelahan

  • Struktur presisi (smooth) dan bertakik (notched):
    • Kelelahan meliputi pertumbuhan inti dan penyebaran retakan (propagation of crack)
    • Karakterisasi dengan umur lelah T-S (Tegangan-Siklus, S-N) atau R-S (Regangan-Siklus, e – N)
    • Takikan mengkonsentrasikan tegangan dan regangan
  • Struktur retak
    • Kelelahan meliputi penyebaran retakan
    • Karakterisasi dengan laju pertumbuhan retak lelah (fatigue crack growth rate)

Tujuan memprediksi umur lelah atau siklus pembebanan maksimum untuk menentukan umur tak terbatas (infinite life)

Pengaruh Kekuatan dan Ketangguhan terhadap Kelelahan

  • Peningkatan kekuatan
    • Meningkatkan umur lelah siklus tinggi (penurunan regangan plastis)
    • Menurunkan umur lelah siklus rendah (penurunan ketangguhan)

Ketangguhan dan keuletan menurun dengan kenaikan kekuatan

Mekanisme Kelelahan

  • Pengertian terhadap mekanisme kelelahan dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan lelah (fatigue resistance)
    • Logam
      • Slip tetap (irreversible) kumulatif
    • Keramik
      • Keretakan dipengaruhi lingkungan
    • Polimer
      • Pemanasan histeresis (hysteresis)
    • Komposit
      • Retakan mikro
      • Penipisan lapisan (delamination)
      • Kerusakan penekanan

Kelelahan pada logam sudah dikenal dengan baik/meluas (lihat artikel)

Kelelahan dalam Logam

  • Deformasi plastis terjadi pada butir-butir orentasi yang sesuai, meskipun dibawah batas elastis
  • Pada logam murni
    •  langkah slip ekstrusi mengawali terjadinya retakan (memerlukan banyak siklus)
  • Pada logam komesial
    • akumulasi regangan plastis menumbuhkan inti retakan kecil di tempat inklusi (memerlukan sedikit siklus)
  • Batas lelah (fatigue limit) adalah tegangan dibawah dimana sebuah retak dapat menum-buhkan inti tetapi tidak menyebarkan retakan
  • Keuntungan
    • Peningkatan kekuatan
      • Karburisasi
      • Nitridisasi
      • Pengerasan induksi
      • Pengerjaan dingin
    • Tegangan sisa (residual stress)
      • Penembakan mimis (shot-peening)
      • Penembakan mimis (shot-peening)
    • Peningkatan tingkat kebersihan
    • Pengerjaan akhir permukaan
      • Elektropolishing
  • Kerugian
    • Menurunkan kekuatan
      • Nonkarburisasi
      • Pemanasan berlebih
      • Pelunakan (annealling)
    • Tegangan sisa
      • Pelapisan Cr-Ni
    • Rendah tingkat kebersihan
    • Pengerjaan akhir permukaan
      • Permesinan penanda (machining marks)

 

Pencegahan Kelelahan

  • Dengan pengikat (fastenings)
    • Ekspansi dingin menggunakan madrel (contoh paku keling)
  • Pelubangan mandiri (autofrettage)
    • Ekspansi dingin oleh penekanan (contoh ketel bertekanan)

Ringkasan

  • Kelelahan adalah pertumbuhan inti dan pertumbuhan dari retakan dibawah kondisi siklus tegangan dan regangan
  • Umur lelah dapat ditingkatkan dengan:
    • Mengontrol tegangan
    • Mengontrol struktur mikro
    • Mengontrol penyelesaian permukaan
  • Umur lelah dapat dapat diprediksi dengan
    • komponen presisi dan bertakik             ->    kurva T-S, R-S
    • komponen dengan retakan                     ->    Persamaan Paris
KARAKTERISTIK KELELAHAN LOGAM
Kelelahan (Fatigue) adalah salah satu jenis kegagalan (patah) pada komponen
akibat beban dinamis (pembebanan yang berulang-ulang atau berubah-ubah).
Diperkirakan 50%-90%   kegagalan mekanis adalah disebabkan oleh kelelahan.
Modus kegagalan komponen atau struktur dapat dibedakan menjadi 2 katagori utama yaitu:
1. Modus kegagalan quasi statik (modus kegagalan yang tidak tergantung pada waktu,
dan ketahanan terhadap kegagalannya dinyatakan dengan kekuatan).
2. Modus kegagalan yang tergantung pada waktu
(ketahanan terhadap kegagalannya dinyatakan dengan umur atau life time).
Jenis- jenis modus kegagalan quasi statik yaitu:
1. Kegagalan karena beban tarik
2. Kegagalan karena beban tekan.
3. Kegagalan karena beban geser.
Patahan yang termasuk jenis modus kegagalan ini adalah patah ulet
dan patah getas. Sedangkan jenis-jenis modus kegagalan yang
tergantung pada waktu yaitu:
1. Kelelahan (patah lelah).
2. Mulur.
3. Keausan.
4. Korosi.

Destruktif dan Non Destruktif Test

Destructive Test

Dari Wikipedia, ensiklopedia bebas

Dalam pengujian destruktif, tes dilakukan untuk kegagalan spesimen, dalam rangka untuk memahami kinerja struktural spesimen atau perilaku material di bawah beban yang berbeda. Tes ini umumnya jauh lebih mudah untuk melaksanakan, menghasilkan informasi yang lebih, dan lebih mudah untuk menafsirkan dari uji tak rusak .

Pengujian destruktif yang paling cocok, dan ekonomi, untuk objek yang akan diproduksi secara massal, karena biaya menghancurkan sejumlah kecil spesimen diabaikan. Hal ini biasanya tidak ekonomis untuk melakukan pengujian merusak di mana item hanya satu atau sangat sedikit yang akan diproduksi (misalnya, dalam kasus gedung).

Beberapa jenis pengujian destruktif:

Pengujian Tarik
Didalam hal ini batang percobaan diberi pembebanan tarik yang makin lama makin besar, sampai batang tersebut patah.Dari percobaan ini antara lain ditetapkan tegangan tarik dan patah Batang-batang percobaan dari bahan-bahan yang akan diuji dibubut menurut ukuran-ukuran normalisasi

Pengujian Tekan
Pengujian tekan merupakan kebalikan dari pengujian tarik. Untuk melaksanakan pengujian tekan, kita memerlukan benda uji yang lainnya. Benda uji untuk pengujian tekan mempunyai ukuran-ukuran 1 atau 2 ialah angka-angka perbandingan jarak titik senter : diameter penampang . Benda uji itu dipasang pada mesin penguji (sama dengan pengujian tarik) dan leh gaya tekan yang akan semakin bertambah besar akhirnya menekan pada batang tersebut, maka batang ini akan menjadi pendek dan akhirnya rusak dan pecah.
Pengujian Lengkung
Untuk menetapkan kekuatan lengkung, maka sebuah batang percobaan diletakkan di atas sebuah roda sebagai titik tumpuan dan di tengah-tengah batang itu dengan sebuah stempel lengkung dibebani oleh suatu gaya P yang diperbesar secara teratur.

sumber : (http://teoxjadul.blogspot.com/2010/06/pengujian-logam.html)

 

Nondestructive pengujian

Dari Wikipedia, ensiklopedia bebas

Uji tak rusak atau Non-destruktif pengujian (NDT) adalah grup macam teknik analisis yang digunakan dalam ilmu pengetahuan dan industri untuk mengevaluasi sifat dari komponen, material atau sistem tanpa menyebabkan kerusakan. Istilah ujian tak rusak (NDE), inspeksi tak rusak (NDI), dan evaluasi tak rusak (NDE) juga sering digunakan untuk menggambarkan teknologi ini. Karena NDT tidak permanen mengubah artikel yang sedang diperiksa, itu adalah teknik yang sangat berharga yang dapat menghemat uang dan waktu dalam evaluasi produk , troubleshooting, dan penelitian. Metode NDT umum termasuk ultrasonik , magnetik-partikel , penetran cair , radiografi , inspeksi visual jarak jauh (RVI), eddy-saat pengujian , dan interferometri koherensi yang rendah  NDT adalah alat yang sering digunakan dalam forensik teknik , teknik mesin , teknik elektro , teknik sipil , rekayasa sistem , teknik penerbangan , obat-obatan , dan seni .

Metode

Metode NDT mungkin mengandalkan penggunaan radiasi elektromagnetik , suara , dan sifat yang melekat pada bahan untuk memeriksa sampel. Ini termasuk beberapa jenis mikroskop untuk memeriksa permukaan eksternal dalam detail, meskipun teknik persiapan sampel untuk metalografi , mikroskop optik dan mikroskop elektron umumnya destruktif sebagai permukaan harus dibuat halus melalui memoles atau sampel harus elektron transparan dalam ketebalan. Bagian dalam sampel dapat diperiksa dengan penetrasi radiasi elektromagnetik, seperti sinar-X atau X-ray 3D untuk pemeriksaan volumetrik. Gelombang suara yang digunakan dalam kasus pengujian ultrasonik. Kontras antara cacat dan sebagian besar dari sampel dapat ditingkatkan untuk pemeriksaan visual dengan mata telanjang dengan menggunakan cairan untuk menembus kelelahan retak. Salah satu metode ( pengujian penetran cair ) melibatkan menggunakan pewarna, fluorescent atau non-fluorescing, dalam cairan untuk non-magnetik bahan, biasanya logam. Metode lain yang umum digunakan untuk bahan magnetik melibatkan penggunaan suspensi cair dari besi halus partikel diterapkan pada bagian ketika sedang dalam medan magnet eksternal diterapkan ( magnet-partikel pengujian ). efek termoelektrik (atau penggunaan efek Seebeck ) menggunakan sifat termal paduan untuk cepat dan mudah mencirikan paduan banyak. Para uji kimia , atau bahan kimia metode spot tes, menggunakan aplikasi bahan kimia sensitif yang dapat menunjukkan adanya unsur paduan individu.

Aplikasi

Weld verifikasi

Dalam manufaktur, las biasanya digunakan untuk menggabungkan dua atau lebih permukaan logam. Karena koneksi mungkin menghadapi beban dankelelahan selama hidup produk, ada kemungkinan bahwa mereka mungkin gagal jika tidak diciptakan untuk tepat spesifikasi . Sebagai contoh, logam dasar harus mencapai suhu tertentu selama proses pengelasan, harus mendinginkan pada tingkat tertentu, dan harus dilas dengan bahan yang kompatibel atau sambungan mungkin tidak cukup kuat untuk menahan permukaan bersama-sama, atau retak bisa terbentuk di las menyebabkan itu gagal. Cacat las yang khas, kurangnya fusi lasan ke logam dasar, retak atau porositas di lasan, dan variasi dalam kepadatan las, dapat menyebabkan struktur untuk istirahat atau pipa pecah.

1. Bagian dari bahan dengan permukaan melanggar retak yang tidak terlihat dengan mata telanjang.
2. Penetrant diterapkan ke permukaan.
3. Kelebihan penetran dihapus.
4. Pengembang diterapkan, rendering retak terlihat.
Lasan dapat diuji dengan menggunakan teknik NDT seperti radiografi industri atau industri CT scan menggunakan sinar-X atau sinar gamma , pengujian ultrasonik , pengujian penetran cair atau melalui eddy saat ini . Dalam lasan yang tepat, tes ini akan menunjukkan kurangnya retak di radiografi, menunjukkan bagian yang jelas dari suara melalui lasan dan kembali, atau menunjukkan permukaan yang jelas tanpa penetran ditangkap di celah-celah.

Teknik pengelasan juga dapat secara aktif dimonitor dengan teknik emisi akustik sebelum produksi untuk merancang set terbaik dari parameter yang digunakan untuk benar bergabung dengan dua bahan.

mekanika Struktural

Struktur dapat sistem yang kompleks yang mengalami beban yang berbeda selama hidup mereka. Beberapa struktur yang kompleks, sepertiturbomachinery dalam roket berbahan bakar cair , juga dapat biaya jutaan dolar. Insinyur biasanya akan model struktur sebagai ditambah orde kedua sistem, mendekati struktur komponen dinamis dengan mata air , massa , dan peredam . Ini set persamaan diferensial dapat digunakan untuk memperoleh fungsi transfer yang model perilaku sistem.

Dalam NDT, struktur mengalami input bersifat dinamis, seperti ketukan palu atau impuls dikendalikan. Properti kunci, seperti perpindahan ataupercepatan pada titik-titik yang berbeda struktur, diukur sebagai output yang sesuai. Output ini dicatat dan dibandingkan dengan output yang sesuai yang diberikan oleh fungsi transfer dan masukan diketahui. Perbedaan mungkin menunjukkan suatu model yang tidak tepat (yang mungkin waspada insinyur untuk ketidakstabilan kinerja yang tidak diperkirakan atau di luar toleransi), komponen gagal, atau tidak memadai sistem kontrol .

Radiografi dalam pengobatan

Dada radiografi menunjukkan bronchialcarcinom peripheres.

Sebagai sebuah sistem, tubuh manusia adalah sulit untuk model sebagai lengkap fungsi transfer . Unsur-unsur tubuh, namun, seperti tulang atau molekul, memiliki respon diketahui input radiografi tertentu, seperti sinar-x atau resonansi magnetik . Ditambah dengan pengenalan terkendali elemen yang dikenal, seperti barium dicerna , radiografi dapat digunakan untuk bagian gambar atau fungsi tubuh dengan mengukur dan menafsirkan respon terhadap masukan radiografi. Dengan cara ini, banyak patah tulang dan penyakit dapat dideteksi dan dilokalisasi dalam persiapan untuk pengobatan. Sinar-X juga dapat digunakan untuk memeriksa sistem interior mekanik di bidang manufaktur menggunakan teknik NDT, juga.

Metode dan teknik

Sebuah contoh dari teknik mereplikasi 3D.Resolusi tinggi yang fleksibel replika memungkinkan permukaan yang akan diperiksa dan diukur dalam kondisi laboratorium. Sebuah replika dapat diambil dari semua bahan padat.

NDT dibagi menjadi berbagai metode uji tak rusak, masing-masing berdasarkan prinsip ilmiah tertentu. Metode ini dapat dibagi lagi menjadi berbagai teknik.Berbagai metode dan teknik, karena sifat khusus mereka, mungkin meminjamkan diri terutama baik untuk aplikasi tertentu dan nilai sedikit atau tidak ada sama sekali dalam aplikasi lain. Oleh karena itu memilih metode yang tepat dan teknik merupakan bagian penting dari kinerja NDT.

Baja Paduan

Baja

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Baja adalah logam paduan, logam besi sebagai unsur dasar dengan karbon sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal (crystal lattice) atom besi. Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah (titanium), krom (chromium), nikelvanadiumcobalt dan tungsten (wolfram). Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan (hardness) dan kekuatan tariknya (tensile strength), namun di sisi lain membuatnya menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya (ductility).

Pembuatan Besi Kasar
Besi kasar adalah hasil pengolahan dari bijih besi dengan melalui beberapa proses. Proses awal adalah dengan mengurangi senyawa-senyawa dan zat-zat lain yang terkandung dalam bijih besi dengan tahap sebagai berikut :

·          Dibersihkan.
·          Dipecah-pecah dan digiling sampai menjadi halus, sehingga partikel besi dapat  dipisahkan dari bahan yang tidak diperlukan dengan menggunakan magnit.
·          Dibentuk menjadi “pellet” (bulatan-bulatan kecil) dengan diameter + 14 mm.
      Untuk memudahkan dalam pembentukan “pellet” maka ditambahkan tanah liat, sehingga dapat dirol menjadi bentuk bulat. Setelah proses awal dilakukan, maka bijih besi diproses pada dapur tinggi. Dapur tinggi mempunyai konstruksi yang cukup besar dengan ketinggian mencapai 100 meter. Dinding luar terbuat dari baja dan bagian dalam dilapisi batu tahan api yang mampu menahan temperatur tinggi.
Pada bagian atas dapur tinggi terdapat corong untuk memasukkan bahan baku, yaitu bijih besi, kokas dan batu kapur. Kokas adalah batu bara yang telah diproses (disuling kering) sehingga dapat menghasilkan panas yang tinggi. Batu kapur berfungsi untuk mengikat bahan-bahan yang tidak diperlukan.
Proses pada dapur tinggi adalah dengan meniupkan udara panas ke dalam dapur tinggi untuk membakar kokas dengan temperatur + 2000oC. Cairan besi dan terak akan turun ke dasar dapur tinggi secara perlahan-lahan dan selanjutnya dituang ke kereta khusus. Hasil ini disebut besi kasar, yang kemudian dapat diproses lebih lanjut menjadi baja.

Proses Kimia dalam Dapur Tinggi

Dengan meningkatnya suhu, terjadinya reaksi tak langsung terhadap bijih-bijih besi dengan reaksi sbb:

  1. 3 Fe2O3 + CO -> 2 Fe3O4 + CO2
  2. 2 Fe2O3 + 6CO -> 4 Fe + 6 CO2
    Pada suhu -> 535OC, carbon monoksida mulai terurai menjadi karbon bebas dan karbon dioksida, dengan reaksi sbb :
  3. Fe3O4 + CO -> 3 FeO + CO2 Pada suhu ± 400 °C reduksi langsung terdapat bijih-bijih besi sbb :
  4. Fe2O3 + C -> 2 FeO + CO
  5. Fe3O4 + C -> 3 FeO + CO
    Pada daerah suhu 700 – 800 0C reduksi langsung ferro oksida mulai dengan membentuk besi spong yang mengandung karbon.Reaksi ini terjadi antara pertengahan (setengah jalan antara puncak dan dasar dapur tinggi).Batu kapur terurai pada suhu 800°C. dan dolomit pada suhu 1075OC dengan reaksi :
  6. CaCO3 -> CaO + CO2 MgCO3 -> MgO + CO2
    Sementara besi spong memperoleh kandungan karbon yang menurunkan titik lebur dan dalam peleburan menyerap karbon dari kokas semakin lama scmakin banyak.Batu kapur mengikat kotoran-kotoran bijih besi dan abu kokas.Semakin ke bawah suhu semakin meningkat dan terjadi reduksi langsung paduan dan metalloid dean reaksi sbb
  7. a. SiO2 + 2C -> Si + 2CO
    b. MnO + C -> Mn + CO
    c. P205 + 5C -> 2P + 5CO
    d. FeS + CaO + C -> CaS + Fe + CO
  8. Ca3PO4 + 3SiO2 + 5CO -> 3CaSiO3 + 5CO + 3Fe3P
    Didekat tuyer (Lubang tiup) ada hembusan udara panas yang mongenai kokas terjadi reaksi sbb:
  9. 2C + O2 -> 2CO
    Sehingga selalu ada gas CO yang dipakai untuk roduksi. Jadi kokas didalam dapur tinggi berfungsi selain sebagai sumber kalor adalah berfungsi untuk mereduksi oksigen dalam bijih-bijih besi.
Proses Pembuatan Baja
Besi kasar dari hasil proses dapur tinggi, kemudian diproses lanjut untuk dijadikan berbagai jenis baja.
Ada beberapa proses yang dilakukan untuk merubah besi kasar menjadi baja :

1.       Dapur Baja Oksigen (Proses Bassemer)
Pada dapur baja oksigen dilakukan proses lanjutan dari besi kasar menjadi baja, yakni dengan membuang sebagian besar karbon dan kotoran-kotoran (menghilangkan bahan-bahan yang tidak diperlukan) yang masih ada pada besi kasar. Ke dalam dapur dimasukkan besi bekas, kemudian baru besi kasar, tapi sebagian fabrik baja banyak yang langsung dari dapur tinggi, sehingga masih dalam keadaan cair langsung disalurkan ke dapur Oksigen.
Kemudian, udara (oksigen) yang didinginkan dengan air dan kecepatan tinggi ditiupkan ke cairan logam. Ini akan bereaksi dengan cepat antara karbon dan kotoran-kotoran lain yang akan membentuk terak yang mengapung pada permukaan cairan. Dapur dimiringkan, maka cairan logam akan keluar melalui saluran yang kemudian ditampung dalam kereta-kereta tuang.
Untuk mendapatkan spesifikasi baja tertentu, maka ditambahkan campuran lain sebagai bahan paduan. Hasil penuangan ini dapat langsung dilanjutkan dengan proses pengerolan untuk mendapatkan bentuk/profil yang diinginkan.
2.      Dapur Baja Terbuka (Siemens Martin)
Sama halnya dengan Dapur Baja Oksigen, maka dapur baja terbuka (Siemens Martin) juga merupakan dapur yang digunakan untuk memproses besi kasar menjadi baja. Dapur ini dapat menampung baja cair lebih dari 100 ton dengan proses mencapai temperatur + 1600oC; wadah besar serta berdinding yang sangat kuat dan landai.
Proses pembuatan dengan dapur ini adalah proses oksidasi kotoran yang terdapat pada bijih besi sehingga menjadi terak yang mengapung pada permukaan baja cair. Oksigen langsung disalurkan kedalam cairan logam melalui tutup atas. Apabila selesai tiap proses, maka tutup atas dibuka dan cairan baja disalurkan untuk proses selanjutnya untuk dijadikan bermacam-macam jenis baja.
3.      Dapur Baja Listrik
Panas yang dibutuhkan untuk pencairan baja adalah berasal arus listrik yang disalurkan dengan tiga buah elektroda karbon dan dimasukkan/diturunkan mendekati dasar dapur. Penggunaan arus listrik untuk pemanasan tidak akan mempengaruhi atau mengkontaminasi cairan logam, sehingga proses dengan dapur baja listrik merupakan salah satu proses yang terbaik untuk menghasilkan baja berkualitas tinggi dan baja tahan karat (stainless steel).
Dalam proses pembuatan, bahan-bahan yang dimasukkan adalah bahan-bahan yang benar-benar diperlukan dan besi bekas. Setelah bahan-bahan dimasukkan, maka elektroda-elektroda listrik akan memanaskan bahan dengan panas yang sangat tinggi (+ 7000oC), sehingga besi bekas dan bahan-bahan lain yang dimasukkan dengan cepat dapat mencair.
     Adapun campuran-campuran lain (misalnya untuk membuat baja tahan karat) dimasukkan setelah bahan-bahan menjadi cair dan siap untuk dituang.
Proses Pembentukan dan Bentuk-bentuk Produk Baja
       Pembentukan baja adalah tahap lanjutan dari proses pengolahan baja dengan berbagai jenis dapur baja.
Baja yang telah cair dan ditambah dengan campuran lain (sesuai dengan kebutuhan/sifat-sifat baja yang diinginkan) dituang ke dalam cetakan yang berlubang dan didinginkan sehingga menjadi padat. Batangan baja yang masih panas dan berwarna merah dikeluarkan dari cetakan untuk disimpan sementara dalam dapur bentuk kotak serta dijaga panasnya dengan temperatur 1100oC – 1300oC menggunakan bahan bakar gas atau minyak. Penyimpanan tersebut adalah untuk meratakan suhu sebelum dilakukan proses pembentukan atau pengerolan.

Proses pembentukan produk baja dilakukan dengan beberapa tahapan:

1. Proses Pengerolan Awal
Proses ini adalah dengan cara melewatkan baja batangan diantara rol-rol yang berputar sehingga baja batangan tersebut menjadi lebih tipis dan memanjang.
Proses pengerolan awal ini dimaksudkan agar struktur logam (baja) menjadi merata, lebih kuat dan liat, disamping membentuk sesuai ukuran yang diinginkan, seperti pelat tebal (bloom), batangan (billet) atau pelat (slab).

2. Proses Pengerolan Lanjut
Proses ini adalah untuk merubah bentuk dasar pelat tebal, batangan menjadi bentuk lembaran, besi konstruksi (profil), kanal ataupun rel.
Ada tiga jenis pengerolan lanjut :
• Pengerolan bentuk struktur/konstruksi
• Pengerolan bentuk besi beton, strip dan profil
• Pengerolan bentuk (pelat).

a. Bentuk Struktur
Pengerolan bentuk struktur/profiil adalah lanjutan pengerjaan dari pelat lembaran tebal (hasil pengerolan awal) yang kemudian secara paksa melewati beberapa tingkat pengerolan untuk mendapatkan bentuk dan ukuran yang diperlukan.

b. Bentuk Strip, Besi Beton dan Profil
Proses pembentukan ini tidak dilakukan langsung dari pelat tebal, tetapi harus dibentuk dulu menjadi batangan, kemudian dirol secara terus menerus dengan beberapa tingkatan rol dalam satu arah. Adapun hasil pengerolan adalah berbagai bentuk, yaitu : penampang bulat, bujur sangkar, segi-6, strip atau siku dan lain-lain sebagainya sesuai dengan disain rolnya.

c. Bentuk Lembaran (Pelat)
Pengerolan bentuk pelat akan menghasilkan baja lembaran tipis dengan cara memanaskan terlebih dahulu baja batangan kemudian didorong untuk melewati beberapa tingkat rol sampai ukuran yang diinginkan tercapai.

Sumber : http://www.gudangmateri.com/2011/01/proses-pembentukan-baja.html

Struktur.

Baja paduan diklasifikasikan berdasarkan :

  1. Baja pearlit
  2. Baja martensit
  3. Baja austenit
  4. Baja ferric
  5. Karbid atau ledeburit.

Baja pearlit (sorbit dan troostit), didapat, jika unsur-unsur paduan relatif kecil maximum 5% Baja ini mampu dimesin, sifat mekaniknya maningkat oleh heat treatment (hardening &tempering) Baja martenst, unsur pemadunya lebih dari 5 %,sangat keras dan sukar dimesin.Baja austenit, terdiri dari 10 – 30% unsur pemdu tertentu (Ni, Mn atau CO) Misalnya : Baja tahan karat (Stainlees steel),nonmagnetic dan baja tahan panas (heat resistant steel).Baja Ferrit, terdiri dari sejumlah besar unsur pemadu (Cr, W atau Si) tetapi karbonnya rendah. Tidak dapat dikeraskan.Baja Karbid (ledeburit), terdiri sejumlah karbon dan unsur-unsur penbentuk karbid (Cr, W, Mn, Ti, Zr).

Penggunaan

Berdasarkan penggunaan dan sifat-sifanya, baja paduan diklasifikasikan.Baja konstruksi (structural steel),Baja perkakas (tool steel),Baja dengan sifat fisik khusus.Baja Konstruksi, dibedakan lagi mejadi; tiga golongan tergantung persentase unsur pemadunya, yaitu : Baja paduan rendah (maximum 2 %),Baja paduan menengah (2- 5 %),Baja paduan tinggi (lebih dari 5 %)

Sesudah di heat treatment baja jenis ini sifat-sifat mekanikya lebih baik dari pada baja karbon biasa.Baja Perkakas, dipakai untuk alat-alat potong, komposisinya tergantung bahan dan tebal benda yang dipotong/disayat,kecepatan potong, suhu kerja.
-Baja perkakas paduan rendah, kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 250 °C .
-Baja perkakas paduan tinggi, kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 600°C.

Sumber : http://romzneverdie.wordpress.com/metallurgy/klasifikasi-logam-dan-paduannya

Paduan Almunium

Dalam keadaaan murni Al sangat lemah dan lunak, terutama kekuatan sangat rendah untuk dapat digunakan pada berbagai keperluan teknik. Tetapi apabila dipadu dengan sejumlah kecil logam lain maka sifat-sifat mekanik alumunium yang asli dapat diperbaiki. Logam-logam yang sering dipadukan dengan Al adalah: Cu, Si, Mg, Ni, Mn dll.

Dengan pebaikan sifat ini sering kali sifat tahan korosi dan pengahantar panas dan listriknya menurun, demikian juga keuletannya. Pengaruh unsur dalam paduan Al sangat komplek.

Penggolongan Paduan Alumunium

Paduan Al banyak dipakai dalam industri yang dapat dibagi dalam dua golongan utama yaitu.

Wrought Alloy
Paduan ini dibuat dengn melalui proses rolling, forming, drawing, forging, dan press working. Hasil ini berupa barang setengah jadi misalnya batang, palat, lembaran dll. Paduan ini dapat diklasifikasikan berdasarkan komposisi kimianya.

Casting Alloy
Paduan ini dibuat melalui pengecoran ( paduan tuang ). Paduan ini merupakan paduan yang komplek dari Al dengan Cu, Ni, Fe, Si, dan unsur lainnya. Paduan alumunium tempa mem[unyai kekuatan mekanik yang tinggi mendekati baja. Paduan ini dapat dibedakan berdasarkan:
a. Heat Treatment : Al-Cu, Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg
b. Non Heat Treatment : Al-Mn (1,3% Mn), Al-Mg-Mn (2,5% Mg), Al-Si. Paduan ini memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, ductile, tahan korosi dan sifat mampulas baik.

Paduan alumunium Utama :

1. Paduan Al-Cu dan Al-Cu-Mg : sebagai paduan coran di pergunakan paduan yang mengandung 4-5% Cu. Dengan perlakuan panas, coran ini dapat di buat bahan yang mempunyai UTS 25kg.mm-2.

2. Paduan Al-Mn : Mn adalah yang memperkuat Al tanpa mengurangi ketahanan korosi dan di pakai sebagai pembuat paduan yang tahan korosi.

3. Paduan Al-Si : Paduan Al-Si yang biasa disebut Silumin mempunyai sifat yang baik kecairannya , non heat-treatable , mempunyai permukaan yang baik sekali , tanpa pegetasan panas dan sangat baik untuk paduan coran.

4. Paduan Al-Mg : Paduan ini pada umumnya bersifat non-heat.treatable dan mempunyai ketahanan korosi yang sangat baik.

5. Paduan Al-Si-Mg : Si dan Mg membentuk senyawa magnesium silika (MgSi) yang akan membentuk eutektik pada system paduan AlMg2Si

Sumber: Buku Panduan Material Teknik

Tugas : Baja dan Paduannya

Soal

  1. Apa perbedaan dari dapur tinggi dan dapur baja ?
  2. Mengapa dapur baja listrik dapat menghasilkan baja yang baik ?
  3. Berikan contoh baja paduan rendah dan baja paduan tinggi,apakah bisa melalui dapur-dapur tersebut ?
  4. Apa perbedaan dari besi kasar dan besi bekas ?
  5. Apakah bisa baja dikuatkan lagi ? Jika bisa, menggunakan teknik apa ?

Jawaban

1. Dapur tinggi adalah dapur yang digunakan untuk mengolah biji besi untuk di jadikan besi kasar. Besi kasar ini di olah kembali ke dalam dapur lain untuk di jadikan besi cor atau baja. Dapur baja adalah dapur yang di gunakan untuk mengolah besi kasar menjadi baja yakni dengan membuang sebagian besar karbon dan kotoran yang menempel pada besi kasar yang tidak diperlukan. Ada berbagai macam cara dalam dapur baja yaitu : dapur baja oksigen , dapur baja terbuka dan dapur baja listrik.

2. Karena suhu sangat tinggi sekitar lebih 7000o  yang di timbulkan oleh 3 elektroda yang bersumber dari listrik tegangan tinggi.Hal tersebut dapat melelehkan baja dengan cepat dan memberikan kualitas baja baik yang tahan karat.

3. Baja di ketahui rendah atau tinggi paduannya di karenakan oleh campuran carbon yang di berikan. Semakin banyak carbon yang di campurkan pada besi makan baja tersebut akan semakin kuat. Bisa saja dengan perlakuan dapur yang ada namun dengan campuran yang sudah di tentukan untuk membuat baja.

4. Besi kasar adalah biji besi yang di yang sudah di olah dalam dapur tinggi dan sudah bersih dari zat – zat atau senyawa yang tidak di butuhkan. Besi bekas adalah biji besi yang belum di olah di dapur tinggi atau biji besi yang sudah di pakai dalam produk atau yang tidak di pakai lagi sehingga mengandung senyawa atau zat – zat yang yang tidak di butuhkan.

5. Bisa , dengan cara perlakuan panas pada baja tersebut dan dengan cara di leburkan pada dapur baja listrik lalu di tambahkan dengan carbon agar memiliki struktur yang berkualitas tinggi dan tahan karat.

(sumber : catatan waktu presentasi , google , buku material teknik)

The Yield Phenomena of a Medium Carbon Steel under Dynamic Loading “Hasil fenomena baja karbon menengah bawah pembebanan dinamis”

Artikel ini menjelaskan tes tarik dinamis dilakukan pada baja karbon menengah untuk menentukan bentuk sebenarnya dari kurva dari strain tegangan konstan untuk menyaring cepat. Variasi kurva dengan perubahan laju regangan dan deformasi baja progresif juga dipelajari.

Mesin uji dampak digunakan, anti-g dilakukan sebagai rangkaian beban dinamis dan stres diukur dengan pengukur regangan melekat langsung ke spesimen hambatan listrik.

Perbandingan dibuat antara kurva untuk stres statis dan dinamis, adanya “elastisitas dinamis tinggi” dan “dinamika elastisitas kurang” yang ditampilkan, bersama dengan perbedaan dalam tingkat pengerasan ECA untuk dua kondisi overload.

Logam non-seragam memproduksi ditampilkan lebih jelas untuk dinamis dan memilah, seperti memproduksi statis, untuk menjadi bagian dari fenomena tegangan luluh yang lebih rendah.

Ini menunjukkan bagaimana semua faktor ini dipengaruhi oleh menormalkan baja.

Suatu bentuk khusus dari deformasi baja cocok untuk gaya yang cepat ditunjukkan.

Perkembangan eksperimental dan teoritis yang digunakan untuk menurunkan teori untuk meningkatkan diamati dalam stres dan penggunaan tekanan dinamis untuk keperluan desain dibahas.