BAB 33

KEKASARAN PERMUKAAN DAN PENGUKURAN; GESEKAN, KEAUSAN, DAN

PELUMASAN

33,1 Pendahuluan 1036

33,2 Struktur permukaan dan integritas 1037

33,3 Tekstur permukaan dan kekasaran 1038

33,4 Gesekan 1043

33,5 Keausan 1046

33,6 Pelumasan 1050

33,7 Fluida pengerjaan logam dan pemilihannya 1052

Contoh:

33,1 Penentuan koefisien gesekan 1045

Bab ini menjelaskan sifat permukaan yang mempunyai efek langsung pada proses

manufaktur dan perbaikan pada bagian-bagian yang dihasilkan. khususnya:

• Sifat permukaan seperti kekasaran, tekstur, dan lapisan

• Sifat dari gesekan dan kuantifikasi nya

• Faktor-faktor yang terlibat dalam keausan dan pengurangan keausan

• Jenis pelumas dan efeknya pada operasi manufaktur

• Karakteristik, pemilihan, dan aplikasi dari fluida pengerjaan logam

33,1 Pendahuluan

Bab ini dimulai dengan deskripsi tentang sifat permukaan, yang merupakan entitas yang

berbeda dan memiliki sifat sangat berbeda dari yang besar, terutama karena adanya berbagai

permukaan lapisan oksida. Beberapa cacat bisa berada pada permukaan, tergantung pada cara

di mana permukaan dihasilkan. Cacat ini (serta berbagai tekstur permukaan) dapat memiliki

pengaruh besar terhadap integritas permukaan benda kerja, peralatan, dan cetakan.

Dua metode umum pengukuran kekasaran permukaan-dalam praktek rekayasa

dijelaskan, termasuk instrumentasi yang terlibat dan deskripsi singkat tentang persyaratan-

kekasaran permukaan dalam praktek rekayasa. Karena pentingnya peningkatan presisi

manufaktur dan nanofabrication, pengukuran permukaan tiga dimensi juga dibahas dan

diilustrasikan.

Bab ini juga menguraikan aspek-aspek gesekan, keausan, dan pelumasan-kolektif

dikenal sebagai tribology-yang relevan dengan proses manufaktur dan operasi dan perbaikan

produk. Kami pertama menggambarkan gesekan dan keausan untuk bahan logam dan non

logam dan bagaimana mereka dipengaruhi oleh berbagai bahan dan variabel proses.

Pemahaman dari hubungan ini diperlukan untuk pemilihan yang tepat dari alat dan bahan

cetakan dan fluida pengerjaan logam tertentu sesuai untuk operasi. keausan memiliki dampak

ekonomi yang besar, seperti yang diperkirakan (di Amerika Serikat saja) total biaya

penggantian bagian dikenakan lebih dari $ 100 miliar per tahun.

Bab ini kemudian menjelaskan dasar-dasar fluida pengerjaan logam, termasuk jenis,

karakteristik, dan penerapan pelumas cair dan padat yang sering digunakan dan praktik kerja

pelumasan. Kami juga menyoroti pentingnya pertimbangan biologi dan lingkungan dalam

penggunaan, penerapan, daur ulang, dan pembuangan akhir fluida pengerjaan logam.

33,2 Struktur permukaan dan integritas

Setelah pemeriksaan dekat permukaan sepotong logam, ditemukan bahwa pada umumnya

terdiri dari beberapa lapisan (gbr. 33,1):

1. Logam besar (juga dikenal sebagai substrat logam) memiliki struktur yang

tergantung pada komposisi dan asal-usul pengolahan logam

2. Di atas logam substrat merupakan lapisan yang biasanya telah terdeformasi

plastis dan pekerjaan yang keras untuk tingkat yang lebih besar selama proses

manufaktur. Kedalaman dan sifat dari lapisan pekerjaan yang-keras (struktur

permukaan) tergantung pada faktor-faktor seperti metode pengolahan yang digunakan

dan berapa banyak mengalami gesekan yang menggeser permukaan. Sebagai contoh,

jika permukaan dihasilkan oleh mesin menggunakan alat kusam dan usang atau tanah

dengan roda gerinda kusam, lapisan ini akan relatif tebal dan biasanya akan memiliki

tegangan sisa.

3. Kecuali kalau logam diproses dan disimpan dalam sebuah inert (oksigen

bebas) lingkungan atau merupakan logam mulia (seperti emas atau platinum), suatu

bentuk lapisan oksida selama pekerjaan yang keras. Oksida pada permukaan logam

pada umumnya jauh lebih sulit daripada logam dasar, maka itu lebih abrasif. Akibatnya,

ia memiliki efek yang penting pada gesekan, keausan, dan pelumasan. Sebagai contoh,

(pasivasi), seperti yang dijelaskan dalam bagian 3,8

Besi memiliki struktur oksida dengan FeO berdekatan dengan logam

substrat, diikuti oleh lapisan Fe3O4, dan kemudian lapisan Fe2O3 (yang terkena

lingkungan)

Aluminium memiliki lapisan, amorf (tanpa struktur kristal) Al2O3 padat

dengan lapisan aluminium-oksida tebal, berpori, dan dehidrasi di atasnya

Tembaga memiliki permukaan, terang mengkilap ketika baru saja

tergores oleh mesin. Segera setelahnya, bagaimanapun, mengembangkan lapisan

Cu2O, yang kemudian ditutup dengan lapisan CuO. Ini memberikan tembaga

warnanya agak kusam

baja tahan karat "stainless" karena mengembangkan lapisan pelindung

oksida kromium

4. Dalam kondisi lingkungan normal, permukaan lapisan oksida umumnya

ditutupi dengan lapisan teradsorpsi gas dan kelembaban

5. Akhirnya, permukaan terluar dari logam dapat dilindungi dengan kontaminan

seperti kotoran, debu, minyak, residu pelumas, pembersihan residu-senyawa, dan

polutan dari lingkungan

Hal ini dapat dilihat bahwa permukaan umumnya memiliki sifat yang sangat berbeda

dengan bahan substrat. Faktor-faktor yang berhubungan dengan struktur permukaan

GAMBAR 33,1 Skema ilustrasi pada bagian-lintas dari struktur permukaan

logam. Ketebalan lapisan individu bergantung pada kondisi pengolahan dan lingkungan

pengolahan. Sumber: after E. Rabinowicz dan B. Bhushan.

Logam yang baru saja dijelaskan juga merupakan faktor dalam struktur permukaan plastik

dan keramik. Tekstur permukaan bahan-bahan tersebut tergantung (seperti logam) pada

metode produksi

Permukaan integritas. Permukaan menggambarkan integritas tidak hanya topologi

(geometris) sifat permukaan fisik dan kimia tetapi juga sifat mekanik, metalurgi dan

karakteristik. Permukaan integritas merupakan pertimbangan penting dalam operasi

manufaktur, karena pengaruh sifat seperti kekuatan lelah, ketahanan terhadap korosi, dan

perbaikan (misalnya, lihat Gambar. 2,28)

Beberapa cacat permukaan yang disebabkan oleh dan dihasilkan selama manufaktur

komponen dapat bertanggung jawab untuk integritas permukaan yang tidak memadai. Cacat

ini biasanya disebabkan oleh kombinasi faktor-faktor, seperti (a) cacat dalam material asli,

(b) metode dengan permukaan yang dihasilkan, dan (c) kurangnya kontrol yang tepat dari

parameter proses (yang dapat mengakibatkan tegangan yang berlebihan, suhu, atau deformasi

permukaan)

Berikut ini adalah definisi umum dari cacat permukaan utama (tercantum dalam

urutan abjad) yang ditemukan dalam praktek:

Celah mungkin eksternal atau internal; retakan yang membutuhkan perbesaran

10x atau lebih tinggi untuk dilihat dengan mata telanjang disebut microcracks

Kawah yang dangkal depresi

Heat-zona yang terkena di bagian logam yang dikenakan siklus termal tanpa

meleleh, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 30,17

Inklusi kecil, unsur non-logam atau senyawa dalam bahan

Serangan intergranular adalah melemahnya batas butir melalui embrittlement

cair-logam dan korosi

Pangkuan, lipatan, dan lapisan yang cacat permukaan akibat tumpang tindih

bahan selama proses

Metalurgi transformasi melibatkan perubahan struktur mikro disebabkan oleh

suhu peredaran bahan; ini dapat terdiri dari transformasi fasa, rekristalisasi, deplesi

paduan, dekarburisasi, dan cair dan kemudian menampilkannya kembali, resolidified,

atau bahan redeposited

lubang adalah depresi permukaan yang dangkal, biasanya merupakan hasil

dari serangan kimia atau fisik

Sisa tegangan (ketegangan atau kompresi) pada permukaan disebabkan oleh

deformasi seragam dan distribusi temperatur seragam

memerciki resolidified partikel kecil logam cair diletakkan di atas permukaan,

seperti selama pengelasan

Permukaan deformasi plastik merupakan deformasi permukaan parah yang

disebabkan oleh tegangan tinggi karena faktor-faktor seperti gesekan, alat dan geometri

cetakan, alat-alat yang usang, dan metode pengolahan

33,3 Tekstur permukaan dan kekasaran

Apapun metode produksi, semua permukaan memiliki karakteristik mereka sendiri, yang

secara kolektif disebut sebagai tekstur permukaan. Meskipun deskripsi tekstur permukaan

sebagai properti geometri kompleks, pedoman tertentu telah ditetapkan untuk

mengidentifikasi tekstur permukaan dalam hal didefinisikan dengan baik dan kuantitas yang

terukur (Gbr. 33,2)

GAMBAR 33,2 (A) Standar istilah dan simbol untuk menggambarkan kehalusan permukaan.

Jumlah diberikan dalam μm. (B) simbol umum lapisan permukaan

Kesalahan atau kerusakan penyimpangan acak, seperti goresan, retak, lubang,

pressions, lapisan, sobekan, atau inklusi

lapisan (berhubungan dengan arah) adalah arah pola permukaan dominan, biasanya

dapat dilihat dengan mata telanjang

Kekasaran didefinisikan sebagai jarak dekat, penyimpangan tidak teratur dalam skala

kecil; itu diungkapkan dalam hal tingginya, lebar, dan jarak sepanjang permukaan

Waviness penyimpangan berulang dari permukaan datar, melainkan diukur dan

dijelaskan dalam ruang antara puncak gelombang yang berdekatan (lebar waviness)

dan tinggi antara puncak dan lembah dari gelombang (tinggi waviness)

Kekasaran permukaan umumnya digambarkan dengan dua metode. nilai aritmatika rata-rata

(Ra) adalah berdasarkan ilustrasi skematis dari permukaan kasar, seperti yang ditunjukkan

pada Gambar. 33,3. itu didefinisikan sebagai

(33,1)

Dimana semua koordinat, a, b, c, ..., adalah nilai-nilai absolut dan n adalah jumlah tafsiran.

Kekasaran akar pangkat-rata-kuadrat (Rq, sebelumnya diidentifikasi sebagai RMS)

didefinisikan sebagai

(33,2)

Garis acuan AB pada Gambar. 33,3 terletak sehingga jumlah area di atas garis adalah sama

dengan jumlah daerah di bawah garis.

Tinggi maksimum kekasaran (Rt) juga dapat digunakan dan didefinisikan sebagai

penyalut dari palung terdalam ke puncak tertinggi. Hal ini menunjukkan berapa banyak bahan

yang harus dikeluarkan untuk mendapatkan permukaan yang halus, seperti dengan

memolesnya.

Satuan umumnya digunakan untuk kekasaran permukaan μm (mikron)

Karena kesederhanaannya, dengan nilai rata-rata aritmatika (Ra) telah diadopsi secara

internasional pada pertengahan 1950-an dan digunakan secara luas dalam praktek rekayasa.

Persamaan (33,1) dan (33,2) menunjukkan bahwa ada hubungan antara Rq dan Ra, seperti

yang ditunjukkan oleh rasio Rq / Ra. khusus rasio ini untuk permukaan yang dihasilkan oleh

mesin dan proses akhir adalah: pemotongan, 1,1; mengasah, 1,2; dan tumpang tindih dan

mempertajam, 1,4

Secara umum, permukaan tidak dapat dijelaskan oleh Ra atau nilai Rq sendiri, karena

nilai rata-rata ini. Dua permukaan bisa memiliki nilai kekasaran yang sama tetapi sebenarnya

memiliki topografi yang sangat berbeda. Sebagai contoh, sebuah palung panjang beberapa di

atas permukaan dinyatakan halus tidak akan mempengaruhi nilai kekasaran secara signifikan.

Namun, jenis

GAMBAR 33,3 koordinat digunakan untuk mengukur kekasaran permukaan menggunakan

Persamaan. (33,1) dan (33,2)

profil Permukaan dapat signifikan dalam hal gesekan, keausan, dan karakteristik kelelahan

dari produk yang diproduksi. Akibatnya, penting untuk menganalisis permukaan dengan

sangat rinci, terutama untuk bagian yang akan digunakan dalam aplikasi kritis.

Simbol untuk kekasaran permukaan. batas yang dapat diterima untuk kekasaran

permukaan ditetapkan pada gambar teknik dengan simbol, biasanya ditampilkan di sekitar

tanda centang di bagian bawah Gambar. 33.2a, dan nilai-nilai batas ini ditempatkan di

sebelah kiri tanda cek. Simbol dan maknanya tentang lapisan diberikan pada Gambar. 33.2b.

Perhatikan bahwa simbol untuk lapisan ditempatkan di bagian kanan bawah tanda cek.

Simbol yang digunakan untuk menggambarkan permukaan hanya menentukan kekasaran nya,

waviness, dan lapisan, tidak termasuk kekurangan. Oleh karena itu, bila diperlukan, sebuah

catatan khusus termasuk dalam gambar teknis untuk menggambarkan metode yang harus

digunakan untuk memeriksa cacat permukaan.

Mengukur kekasaran permukaan. Biasanya, instrumen yang disebut profilometers

permukaan digunakan untuk mengukur dan merekam kekasaran permukaan. Profilometer

Sebuah berlian

GAMBAR 33,4 (a)

Pengukuran

kekasaran

permukaan dengan

stylus. Rider

mendukung stylus

dan menjaga

terhadap kerusakan.

(b) jalan stylus pengukuran kekasaran permukaan (garis terputus) dibandingkan dengan profil

kekasaran yang sebenarnya. Perhatikan bahwa profil dari jalan stylus lebih lancar

dibandingkan dengan permukaan yang sebenarnya. (c) sampai (f) khusus profil permukaan

yang dihasilkan oleh berbagai mesin dan proses akhir permukaan. Perhatikan perbedaan

antara skala vertikal dan horizontal

stylus yang bergerak sepanjang garis lurus permukaan (Gambar 33.4a). Jarak bahwa

perjalanan stylus disebut pemotongan, yang umumnya berkisar 0,08-25 mm. Sebuah

pemotongan 0,8 mm adalah khusus untuk aplikasi yang paling teknik. Aturan praktis adalah

bahwa pemotongan harus cukup besar untuk memasukkan penyimpangan 10-15 kekasaran,

serta semua waviness permukaan.

Dalam urutan pokok kekasaran, jejak Profilometer dicatat pada skala vertikal

berlebihan (beberapa urutan lebih besar dari pada skala horizontal; lihat Gambar. 33.4c

melalui terusan f); besarnya skala disebut pada instrumen rekaman. Dengan demikian, profil

dicatat terdistorsi secara signifikan, dan permukaannya tampak lebih kasar daripada

sebenarnya. Instrumen rekaman kompensasi untuk setiap waviness permukaan, melainkan

hanya menunjukkan kekasaran

Karena radius yang terbatas hingga ujung berlian stylus, garis stylus yang berbeda

dari permukaan yang sebenarnya (perhatikan garis putus dalam Gambar 33.4b)., Dan diukur

kekasaran rendah. Diameter ujung stylus yang paling umum digunakan adalah 10 μm.

Semakin kecil diameter stylus dan permukaan halus, semakin dekat garis stylus ke profil

permukaan sebenarnya

Kekasaran permukaan dapat diamati secara langsung melalui mikroskop optik atau

elektron. terutama foto Stereoscopic berguna untuk melihat tiga-dimensi dari permukaan dan

juga dapat digunakan untuk mengukur kekasaran permukaan

Pengukuran permukaan Tiga-dimensi. Karena sifat permukaan dapat bervariasi secara

signifikan tergantung pada arah di mana Profilometer jejak yang di diambil, sering kali ada

kebutuhan untuk mengukur profil permukaan tiga dimensi. Dalam kasus yang paling

sederhana, ini dapat dilakukan dengan Profilometer permukaan yang memiliki kemampuan

pengindeksan jarak pendek diantara jejak. Sejumlah alternatif lainnya telah dikembangkan,

dua di antaranya adalah interferometer optik dan mikroskop atom-force

Optik-mikroskop interferensi bercahaya terhadap permukaan reflektif dan pinggiran

interferensi dihasilkan dari kejadian dan gelombang yang tercermin. Teknik ini

memungkinkan dari pengukuran langsung kemiringan permukaan atas daerah tertentu.

Sebagai jarak vertikal antara sampel dan tujuan interferensi yang berubah, pinggiran pola

juga berubah, sehingga memungkinkan untuk pengukuran tinggi permukaan

Atom-tenaga mikroskop (AFMS) digunakan untuk mengukur permukaan yang sangat

halus dan memiliki kemampuan membedakan teori atom pada permukaan yang halus. Pada

prinsipnya, sebuah AFM hanyalah Profilometer permukaan yang sangat halus dengan laser

digunakan untuk mengukur ketinggian. Profil permukaan dapat diukur dengan akurasi tinggi

dan dengan resolusi vertikal pada skala atom, dan pengamatan daerah dapat di urutan 100 μ

m persegi, meskipun area yang lebih kecil yang lebih umum

Kekasaran permukaan dalam praktek rekayasa. Persyaratan untuk desain permukaan-

kekasaran dalam jenis aplikasi teknik yang bervariasi sebanyak dua porsi besar. Beberapa

contoh adalah:

Bantalan bola 0,025 μm

Bantalan poros engkol 0,32 μm

Rem drum 1,6 μm

Clutch-disk permukaan 3,2 μm

Karena banyak materi dan variabel proses yang terlibat, kisaran kekasaran yang diproduksi

sama saja dalam proses manufaktur yang signifikan

33,4 Gesekan

Gaya gesek memainkan peranan penting dalam proses manufaktur karena gerakan yang

relatif dan tenaga selalu pemberian dari perkakas, cetakan, dan benda kerja. Gesekan (a)

menghilangkan energi (panas sehingga menghasilkan, efek yang merusak pada operasi) dan

(b) menghalangi gerak bebas pada antarmuka (sehingga aliran gesekan dapat berpengaruh

secara signifikan dan deformasi material dalam proses pengerjaan logam). Di sisi lain,

gesekan tidak selalu diinginkan. Sebagai contoh, tanpa gesekan, akan mustahil untuk roll

logam, penjepit benda kerja pada mesin, atau di chuck bor

Ada beberapa penjelasan untuk fenomena gesekan. Sebuah teori yang diterima secara

umum adalah teori gesekan adhesi, berdasarkan pengamatan bahwa dua permukaan bersih

dan kering (bagaimanapun halusnya) kontak satu sama lain (bertemu) di hanya sebagian kecil

dari bidang kontak (Gbr. 33,5). kemiringan maksimum permukaan biasanya berkisar antara

50 dan 150. Situasi seperti itu, normal (kontak) beban, N, didukung oleh asperities menit

(proyeksi kecil dari permukaan) yang berhubungan satu sama lain. Oleh karena itu, tegangan

normal pada asperities ini adalah tinggi, ini menyebabkan deformasi plastik di persimpangan.

kontak menciptakan suatu ikatan perekat- microwelds asperities formulir. Tekanan-Dingin las

(lihat bagian 31.2) berdasarkan prinsip ini dalam skala besar

Teori lain gesekan adalah teori abrasi, yang didasarkan pada kekasaran dari

permukaan yang keras (seperti sebagai alat) menembus dan melalui permukaan yang lembut

(benda kerja). Mungkin membajak (a) menyebabkan perpindahan material dan / atau (b)

memproduksi chip kecil atau perak, seperti dalam proses pemotongan dan ampelas. Berbagai

penjelasan lain untuk perilaku gesekan telah diusulkan, tetapi untuk sebagian besar aplikasi di

bidang manufaktur, adhesi dan mekanisme abrasi yang paling penting

Gerakan geser antara dua benda yang memiliki interface seperti mungkin jika gaya

tangensial diterapkan. Gaya tangensial ini diperlukan untuk sambungan geser atau melalui

bahan lembut, akan tetapi disebut gaya gesekan, F. rasio F / N (Gambar 33.5a) adalah

koefisien gesekan, μ. Tergantung pada bahan dan proses yang terlibat, koefisien gesekan pada

manufaktur bervariasi secara signifikan. Misalnya, dalam proses pembentukan logam, itu

berkisar dari sekitar 0,03 untuk pengerjaan dingin 0,7 untuk pekerjaan panas, dan dari 0,5

sebanyak 2 mesin

GAMBAR 33,5 ilustrasi skematis dari antarmuka dua benda dalam kontak menunjukkan

daerah nyata dari kontak di asperities. Di permukaan rekayasa, rasio daerah nyata dari kontak

dapat setinggi 4-5 besarnya

Hampir semua energi hilang dalam mengatasi gesekan diubah menjadi panas

(sebagian kecil menjadi energi yang tersimpan di daerah cacat plastis; lihat bagian 1.6),

peningkatan suhu antarmuka. Naiknya suhu dengan gesekan, kecepatan geser, penurunan

konduktivitas termal, dan penurunan panas spesifik bahan geser. Suhu antarmuka mungkin

cukup tinggi untuk melunakkan dan bahkan mencairkan permukaan dan, kadang-kadang,

menyebabkan perubahan struktur mikro. Suhu juga mempengaruhi viskositas dan properti

lain dari pelumas, menyebabkan kerusakan. Catatan, misalnya, bagaimana mentega dan

minyak bakar dan rusak ketika suhu yang berlebihan. Hasil ini, pada gilirannya,

mempengaruhi operasi yang terlibat

Gesekan pada plastik dan keramik. Meskipun kekuatannya rendah dibandingkan dengan

logam (lihat tabel 2.2 dan 7.1), plastik umumnya memiliki karakteristik gesekan rendah. Sifat

ini membuat plastik lebih baik dari logam untuk bantalan, roda gigi, segel, sendi buatan , dan

aplikasi umumnya mengurangi gesekan. Bahkan, polimer terkadang digambarkan sebagai

pelumas sendiri

Faktor-faktor yang terlibat dalam gesekan dan keausan logam juga umumnya berlaku

untuk polimer. Dalam geser, komponen gesekan pada elastomer dan termoplastik merupakan

faktor penting karena perilaku viskoelastik (menunjukkan perilaku` baik viskos dan elastis)

dan berikutnya rugi histeresis (lihat Gambar. 7.14). kondisi Ini dapat disimulasikan dengan

menyeret sebuah paku di seluruh permukaan ban karet dan mengamati bagaimana permukaan

ban cepat kembali bentuknya

Salah satu faktor penting dalam aplikasi plastik adalah pengaruh kenaikan suhu pada

antarmuka geser yang disebabkan oleh gesekan. Seperti dijelaskan dalam bagian 7.3,

termoplastik kehilangan kekuatan dan menjadi lembut seperti kenaikan suhu. konduktivitas

termal rendah dan titik leleh yang rendah yang signifikan ketika mempertimbangkan panas

yang dihasilkan oleh gesekan. Jika kenaikan suhu tidak dikendalikan, permukaan geser dapat

mengalami deformasi permanen dan degradasi termal

Perilaku gesekan dari berbagai polimer pada logam adalah mirip dengan logam ke

logam. Gesekan rendah yang terkenal PTFE (Teflon) yang disebabkan struktur molekul, yang

tidak memiliki reaktivitas dengan logam. Jadi, adhesi adalah rendah, dan gesekan yang

rendah. Perilaku gesekan dari keramik mirip dengan logam; demikian, adhesi dan di

antarmuka berkontribusi terhadap gaya gesekan pada keramik juga

Mengurangi gesekan. Gesekan dapat dikurangi melalui pemilihan bahan yang memiliki

adhesi yang rendah (seperti karbida dan keramik) dan melalui penggunaan permukaan film

dan pelapisan. Pelumas (misalnya minyak) atau film padat (seperti grafit) menempatkan

melekat film antara alat ini, cetakan, dan benda kerja. Film ini meminimalkan adhesi dan

interaksi satu permukaan dengan gesekan lain, sehingga mengurangi. Gesekan juga dapat

dikurangi secara signifikan dengan menundukkan alat-atau antarmuka cetakan-benda kerja

untuk getaran ultrasonik biasanya di 20 kHz. Getaran ini secara berkala memisahkan dua

permukaan dan memungkinkan pelumas untuk mengalir lebih bebas ke dalam interface

selama pemisahan

Pengukuran gesekan. Koefisien gesekan biasanya ditentukan secara eksperimen, baik

selama proses manufaktur atau simulasi tes di laboratorium dengan menggunakan spesimen

skala kecil dengan berbagai bentuk. Sebuah tes yang telah memperoleh penerimaan luas-

terutama untuk proses deformasi massal-adalah uji cincin kompresi. Sebuah plat cincin

plastis antara dua plat silinder mesin (Gbr. 33.6a). tingginya berkurang, cincin memperluas

radial luar. Jika gesekan pada interface adalah nol, baik diameter dalam dan luar cincin

memperluas seolah-olah disk solid. Dengan gesekan meningkat, Namun, diameter internal

menjadi lebih kecil. Untuk pengurangan tinggi tertentu, ada nilai gesekan kritis di mana

meningkatkan diameter internal dari aslinya jika μ lebih rendah dan menurun jika μ lebih

tinggi (Gambar 33.6b).

GAMBAR 33,6 pengujian Cincin kompresi antara plat cetakan. (a) Efek dari pelumasan pada

jenis laras cincin-spesimen. (b) hasil tes: (1) spesimen asli dan (2) sampai (4) gesekan

meningkat. Sumber: after A. Pria T. dan M. G. Cockcroft

Dengan mengukur perubahan spesimen diameter internal dan menggunakan kurva

ditunjukkan pada Gambar. 33,7 (yang diperoleh melalui analisis teoritis), koefisien gesekan

dapat ditentukan. Setiap cincin geometri dan material telah menetapkan sendiri kurva

spesifik. Geometri yang paling umum dari spesimen memiliki diameter luar, diameter dalam,

dan proporsi tinggi masing-masing 6:03:02. Ukuran sebenarnya dari spesimen biasanya tidak

relevan dalam tes ini. Dengan demikian, salah satu persentase pengurangan diameter dan

tinggi yang diketahui, besarnya μ dapat ditentukan dengan menggunakan grafik yang sesuai

CONTOH 33,1 penentuan koefisien gesekan

Dalam uji cincin-kompresi, tinggi spesimen 10 mm dengan diameter luar (OD) 30 mm dan

diameter dalam (ID) 15 mm dengan ketebalan berkurang sebesar 50%. Tentukan koefisien

gesekan, μ, jika OD adalah 38 mm setelah deformasi

Penyelesaian Hal pertama adalah perlu untuk menentukan ID baru (yang diperoleh dengan

menggunakan volume konstan), sebagai berikut:

Dengan menggunakan persamaan ini, ID baru dihitung sebagai 9,7 mm. Dengan demikian,

perubahan diameter internal

Dengan tinggi pengurangan 50% dan penurunan 35% dengan diameter internal, fiksi

koefisien dapat diperoleh dari Gambar. 33,7 sebagai

GAMBAR 33,7 Chart untuk menentukan koefisien gesek dari uji cincin kompresi.

Pengurangan tinggi dan perubahan pengukuran diameter internal cincin, kemudian μ dibaca

secara langsung dari tabel ini. Sebagai contoh, jika spesimen tinggi cincin berkurang sebesar

40% dan penurunan diameter internal sebesar 10%, koefisien gesekan adalah 0.10

33,5 Keausan

keausan memiliki teknologi signifikansi dan ekonomi yang besar karena perubahan bentuk

alat dan cetakan, akibatnya, mempengaruhi kehidupan alat, ukuran alat, dan kualitas dari

bagian-bagian yang dihasilkan. Pentingnya keausan tampak jelas dalam jumlah bagian dan

komponen yang terus menerus harus diganti atau diperbaiki. Contoh keausan dalam proses

manufaktur termasuk bor tumpul yang harus diasah, keausan alat pemotong yang harus

diindeks, peralatan dan cetakan yang harus diperbaiki atau diganti, dan lain-lain yang tak

terhitung jumlahnya. keausan pelat (yang dikenakan beban tinggi) adalah komponen penting

dalam beberapa mesin pengerjaan logam. Pelat-pelat (juga dikenal sebagai bagian keausan)

diharapkan keausan dapat diganti dengan mudah

Meskipun umumnya keausan mengubah topografi permukaan bagian dan dapat

menyebabkan kerusakan permukaan parah, juga dapat memiliki efek yang menguntungkan.

Berjalan-dalam periode berbagai mesin dan menghasilkan jenis keausan ini dengan

menghapus puncak dari asperities (Gbr. 33,8). Jadi, dalam kondisi yang terkendali, keausan

dapat dianggap sebagai suatu jenis proses menghaluskan atau poles. Jenis utama keausan

ditemui dalam operasi manufaktur yang dijelaskan selanjutnya.

GAMBAR 33,8. Perubahan asli (a) kawat-disikat dan (b) profil permukaan setelah keausan.

Sumber: after E. liar dan K. J. Mack

Keausan Adhesive. Jika suatu gaya tangensial diterapkan pada model yang ditunjukkan pada

Gambar. 33,9, geser terdapat (a) pada antarmuka asli atau (b) sepanjang jalan di bawah atau

di atas antarmuka, menyebabkan keausan adhesive. Karena faktor-faktor seperti pengerasan

regangan pada kontak kekasaran, difusi, dan kelarutan padat reksa, obligasi adhesive sering

lebih kuat daripada logam dasar. Jadi, selama geser, fraktur biasanya mengikuti jalur dalam

komponen lemah atau lembut, ini adalah bagaimana sebuah fragmen keausan dihasilkan.

Meskipun fragmen ini menempel pada komponen keras (permukaan atas pada Gambar

33.9c)., Akhirnya terlepas saat menggosok lebih lanjut di interface dan berkembang menjadi

sebuah partikel keausan longgar. Proses ini dikenal sebagai keausan adhesive atau keausan

geser

Dalam kasus yang lebih berat, seperti dengan beban tinggi dan sangat terikat

asperities, keausan adhesive digambarkan sebagai memukul, mengoles, merobek, lecet, atau

perampasan

GAMBAR 33,9 ilustrasi skematis dari (a) dua hubungan asperities, (b) adhesi antara dua

asperities, dan (c) pembentukan partikel keausan

(keausan Parah). lapisan Oksida pada permukaan yang memiliki pengaruh besar pada

keausan adhesive. Itu dapat bertindak sebagai lapisan pelindung, sehingga keausan ringan

yang terdiri dari partikel keausan kecil.

keausan adhesive dapat dikurangi dengan metode berikut:

a. Memilih bahan yang tidak membentuk ikatan adhesive kuat

b. Menggunakan bahan keras sebagai salah satu pasang

c. Menggunakan bahan yang lebih mudah mengoksidasi

d. Menerapkan pelapis keras yang digunakan metode ke c di atas. Pelapisan satu permukaan

dengan bahan lembut (seperti tin, perak, timah, atau kadmium) juga efektif dalam

mengurangi keausan

Keausan Abrasive. Jenis keausan yang disebabkan oleh permukaan yang keras dan kasar

(atau permukaan keras berisi, partikel menonjol) meluncur di permukaan yang lain.

Akibatnya, microchip atau potongan yang diproduksi, sehingga meninggalkan alur atau

goresan pada permukaan lunak (Gambar 33,10). Bahkan, proses seperti pengarsipan,

pengasahan, mesin ultrasonik, dan jet-abrasive dan abrasive mesin jet-air bertindak dengan

cara ini. Perbedaannya adalah bahwa, dalam operasi ini, parameter proses yang dikendalikan

untuk menghasilkan bentuk yang diinginkan dan permukaan melalui keausan; sementara,

keausan abrasive umumnya tidak disengaja dan tidak diinginkan

Ada dua tipe dasar keausan abrasive. Dalam keausan dua benda, keausan terjadi

antara dua permukaan geser atau kekerasan, partikel abrasive dalam kontak dengan benda

padat. Tipe ini adalah dasar dari keausan yang menyebabkan erosi. Dalam keausan tiga

benda, partikel abrasive hadir antara dua geser benda padat, seperti partikel keausan yang

dibawa oleh pelumas. Situasi demikian menunjukkan pentingnya penyaringan pelumas

dengan benar di operasi pengerjaan logam untuk menghilangkan kontaminan

ketahanan keausan abrasif logam murni dan keramik telah ditemukan berbanding

lurus dengan kekerasanya. Jadi, keausan abrasive dapat dikurangi dengan meningkatkan

kekerasan bahan (biasanya dengan panassungguhan) atau dengan mengurangi beban normal.

Elastomer dan karet menolak keausan abrasif juga, karena merusak elastis dan kemudian

pulih ketika partikel abrasif menyeberang di permukaanya. Contoh terbaik adalah ban mobil,

yang bertahan lama walaupun mereka beroperasi di permukaan jalan yang umumnya kasar

dan abrasif. Bahkan baja keras tidak akan bertahan lama dalam kondisi seperti

keausan Korosif. Juga dikenal sebagai oksidasi atau keausan kimia, jenis keausan ini

disebabkan oleh reaksi kimia atau elektrokimia antara permukaan dan lingkungan. Produk

korosif halus di permukaan merupakan partikel keausan di jenis keausan ini. Ketika lapisan

korosif dihancurkan atau dihapus melalui geser atau abrasi, lapisan lain mulai terbentuk, dan

proses penghapusan dan pembentukan lapisan korosi-diulang. Di antara media korosif adalah

air, air laut, oksigen,

GAMBAR 33,10 gambaran skematis dari keausan abrasif geser. Longitudinal goresan di

permukaan biasanya menunjukkan keausan abrasif

Asam dan bahan kimia, dan hidrogen sulfida dan belerang dioksida atmosfer. Keausan

Korosif dapat dikurangi dengan:

Memilih bahan yang akan melawan serangan lingkungan

Mengontrol lingkungan

Mengurangi suhu operasi untuk menurunkan laju reaksi kimia

Keausan lelah. keausan lelah (juga disebut permukaan kelelahan atau permukaan-keausan

patah) disebabkan saat permukaan material terkena peredaran beban; salah satu contoh dari

ini adalah kontak bergulir di bantalan. Partikel-partikel keausan biasanya terbentuk melalui

pecahan atau lubang. Jenis lain keausan lelah adalah dengan kelelahan termal. Retak pada

permukaan yang dihasilkan oleh tegangan termal dari siklus termal, seperti ketika cetakan

dingin berulang kali kontak benda kerja panas (pemeriksaan panas). retak ini kemudian

bergabung, dan permukaan mulai pecah, menghasilkan keausan lelah

keausan jenis ini biasanya terjadi di tempat pengerjaan-panas dan cetakan-cetakan

tuang. Keausan lelah dapat dikurangi dengan:

Menurunkan tegangan kontak

Mengurangi peredaran panas

Meningkatkan kualitas bahan dengan membuang kotoran, inklusi, dan

berbagai kelemahan lainnya yang mungkin bertindak sebagai poin lokal untuk retak

awal

Keausan jenis lain. Beberapa keausan jenis lain dapat dilihat pada operasi manufaktur

Erosi disebabkan oleh pelepasan partikel abrasif permukaan longgar

resah korosi terjadi pada antarmuka yang mengalami gerakan timbal-balik yang

sangat kecil

Dampak keausan adalah penghapusan (dengan berdampak partikel) dalam jumlah

kecil bahan dari permukaan

Dalam setiap kasus, keausan komponen adalah hasil dari kombinasi berbagai jenis keausan.

Catatan dalam Gambar. 33,11, misalnya, bahkan di tempa sama cetakan,

GAMBAR 33,11 keausan jenis diamati dalam satu cetakan yang digunakan untuk

penempaan panas. Sumber: after A. Dean T.

Berbagai jenis keausan mengambil tempat di lokasi yang berbeda, sebuah situasi yang sama

bisa eksis dalam alat pemotong, seperti ditunjukkan pada Gambar. 21,18

Keausan plastik dan keramik. Perilaku keausan dari plastik yang mirip dengan logam.

perilaku Keausan abrasif sebagian bergantung pada kemampuan polimer untuk merusak dan

memulihkan elastis, seperti pada elastomer. Jenis polimer dengan ketahanan keausan baik

polyimides, nilon, polikarbonat, polypropylene, asetal, dan high density polyethylene.

Polimer ini adalah cetakan atau mesin untuk membuat roda gigi, puli, sprockets, dan

komponen mekanis yang sama. Karena plastik dapat dibuat dengan berbagai komposisi,

mereka juga dapat dicampur dengan pelumas internal, seperti PTFE (Teflon), silikon, grafit,

molibdenum disulfida, dan partikel karet yang diselingi dalam matriks polimer

Keausan yang dikuatkan plastik. ketahanan keausan yang dikuatkan plastik tergantung

pada jenis, jumlah, dan arah penguat dalam matriks polimer. Karbon, kaca, dan serat aramid

semua meningkatkan ketahanan aus. keausan terjadi ketika serat ditarik keluar dari penarikan

(serat matriks). keausan tertinggi ketika arah geser yang sejajar dengan serat, karena mereka

dapat ditarik keluar lebih mudah dalam hal ini. Panjang serat meningkatkan ketahanan aus

komposit, karena mereka lebih sulit untuk menarik keluar dan mereka mencegah retak dalam

matriks dari merambat ke permukaan dengan mudah

keausan keramik. Ketika keramik meluncur terhadap logam, keausan disebabkan oleh (a

deformasi) plastik skala kecil dan permukaan rapuh patah, (b) Reaksi kimia permukaan, (c)

membajak, dan (d) kelelahan. Logam dapat ditransfer ke jenis-oksida permukaan keramik,

membentuk oksida logam. Jadi, geser sebenarnya terjadi antara logam dan logam-oksida

permukaan

33,6 Pelumasan

Ada bukti bahwa melumasi permukaan untuk mengurangi gesekan dan keausan sekitar empat

ribu tahun lalu untuk melumasi berbagai komponen bergerak linier dan putar. Misalnya, roda

kereta yang dioleskan lemak sapi pada tahun 1400 SM Berbagai minyak juga digunakan

untuk pelumasan dalam proses pengerjaan logam (lihat tabel 1.2), yang dimulai pada sekitar

600 AD

Dalam proses manufaktur (seperti yang telah kita mencatat dalam berbagai bab

sebelumnya), permukaan perkakas, cetakan, dan benda kerja yang dikenakan untuk (a)

kekuatan dan kontak tekanan-yang berkisar dari nilai-nilai yang sangat rendah untuk

kelipatan tegangan luluh bahan dari benda kerja , (b) kecepatan relatif-dari yang sangat

rendah ke sangat tinggi, dan (c)-suhu yang berkisar dari pencairan ambien. Selain memilih

bahan yang sesuai dan mengendalikan parameter proses untuk mengurangi gesekan dan

keausan, pelumas (atau fluida pengerjaan logam yang lebih umum) juga diterapkan secara

luas

Rezim pelumasan. Ada empat rezim pelumasan yang umumnya penting dalam operasi

manufaktur (Gambar 33,12):

1. Dalam tebal-film pelumas, permukaan yang dipisahkan oleh sebuah film dari

pelumas, dan viskositas pelumas merupakan faktor penting. film tersebut dapat

berkembang di beberapa daerah dari benda kerja dalam operasi kecepatan tinggi serta

dapat mengembangkan viskositas pelumas tinggi yang terjebak di antarmuka cetakan-

benda kerja. tebal film pelumas berakibat mengurangi, permukaan kasar

GAMBAR 33,12. Jenis pelumas yang umumnya terjadi dalam operasi pengerjaan

logam. Sumber: after W.R.D. Wilson

Yang Membentuk benda kerja setelah operasi, dimana tingkat kekasaran tergantung

pada ukuran butir. Dalam operasi seperti coining dan presisi penempaan, undersirable

adalah pelumas yang terperangkap, karena mencegah timbulnya bentuk yang akurat

2. Sebagai beban antara cetakan dan benda kerja yang meningkat atau sebagai kecepatan

dan penurunan viskositas fluida pengerjaan logam, film pelumas menjadi lebih tipis

(film pelumasan yang tipis). Kondisi ini menimbulkan gesekan pada antarmuka geser

dan hasil dalam sedikit keausan

3. Dalam pelumasan campuran, sebagian besar beban dilakukan oleh kontak fisik

(asperities) dari dua permukaan. Sisanya dibawa oleh fluida film yang terperangkap di

dalam lubang, seperti lembah antara asperities

4. Dalam pelumasan batas, beban didukung dengan menghubungkan permukaan yang

ditutupi dengan batas film pelumas (Gambar 33.12d). Ini adalah tipis (molekul) lapisan

pelumas yang tertarik secara fisik pada permukaan logam, sehingga mencegah kontak

langsung logam-dengan-logam dari dua benda dan mengurangi keausan. Batas pelumas

biasanya minyak alami, lemak, asam lemak, ester, atau sabun. Namun, film bisa

meruntuhkan batas sebagai akibat dari (a) desorpsi yang disebabkan oleh suhu tinggi

pada antarmuka geser atau (b) yang terhapus selama geser. ini Kekurangan pelindung

film, permukaan geser logam kemudian dapat keausan dan goresan parah

Pertimbangan lainnya. Lembah pada kekerasan permukaan benda dapat dihubungkan

menjadi penampungan lokal atau lubang untuk pelumas, sehingga mendukung sebagian besar

beban. benda kerja (bukan cetakan) harus memiliki permukaan kasar, jika tidak, permukaan

cetakan yang kasar dan keras (bertindak sebagai kikir) dapat merusak permukaan benda

kerja. Kekasaran permukaan dianjurkan pada kebanyakan cetakan adalah sekitar 0.4 μm.

Geometri keseluruhan dari benda berinteraksi yang merupakan pertimbangan penting

dalam menjamin pelumasan yang tepat. Gerakan dari benda kerja ke dalam zona deformasi

(seperti selama gambaran kawat, ekstrusi, dan gulungan) memungkinkan pasokan pelumas

harus dilakukan ke antarmuka benda kerja-cetakan. Dengan pemilihan yang tepat dari

parameter proses, sebuah film pelumas yang relatif tebal dapat entrained dan dipelihara

33,7 fluida pengerjaan logam dan pemilihannya

Fungsi fluida pengerjaan logam adalah untuk:

Mengurangi gesekan, sehingga mengurangi gaya dan kebutuhan energi dan

kenaikan suhu

Mengurangi keausan, sehingga mengurangi perampasan dan lecet

Meningkatkan aliran material pada alat-alat, dies, dan cetakan

Bertindak sebagai penghalang termal antara benda kerja dan alat dan

permukaan cetakan, sehingga mencegah benda kerja dalam proses pendinginan

pengerjaan-panas

Bertindak sebagai agen pelepasan atau perpisahan-zat yang membantu dalam

pemindahan atau penyemburan bagian dari dies dan cetakan

Beberapa jenis fluida pengerjaan logam yang tersedia memenuhi persyaratan dan memiliki

beragam kimia, sifat, dan karakteristik

33.7.1 Minyak

Minyak mempertahankan kekuatan film tinggi pada permukaan logam, seperti yang kita

dapat amati ketika mencoba untuk membersihkan permukaan berminyak. Meskipun mereka

sangat efektif dalam mengurangi gesekan dan keausan, minyak memiliki konduktivitas

termal rendah dan panas yang rendah. Akibatnya, mereka tidak melakukan membuang panas

yang dihasilkan oleh gesekan dan deformasi plastik secara efektif. Selain itu, sulit dan mahal

untuk menghilangkan minyak dari permukaan komponen yang akan dicat atau dilas, dan sulit

untuk membuangnya

Sumber minyak yang dapat mineral (minyak bumi atau hidrokarbon), hewan, atau

sayuran di alam. Minyak dapat diperparah dengan sejumlah tambahan atau dengan minyak

lainnya. Peracikan digunakan untuk mengubah properti seperti perilaku viskositas-suhu,

tegangan permukaan, tahan panas, dan karakteristik lapisan batas. Minyak Mineral (dengan

atau tanpa bahan tambahan) yang dikenal sebagai minyak murni. Minyak yang dapat

terkontaminasi oleh pelumas yang digunakan untuk komponen slideways dan berbagai

peralatan mesin dan mesinpengerjaan logam. Minyak ini memiliki karakteristik yang berbeda

dari yang digunakan untuk proses itu sendiri dan dengan demikian dapat memiliki efek

samping. Ketika hadir dalam fluida pengerjaan logam itu sendiri, minyak ini dikenal sebagai

minyak tramp

33.7.2 Emulsi

emulsi adalah suatu campuran dari dua cairan tidak saling larut (biasanya minyak dan air

dalam proporsi yang bervariasi) bersama dengan aditif. Pengemulsi adalah zat yang

mencegah tetesan tersebar dalam campuran-dari penggabungan (karena itu istilah saling

larut). Milky dalam wujudnya, emulsi juga dikenal sebagai minyak yang larut dalam air atau

pendingin berbasis air dan dua jenis: langsung dan tidak langsung. Dalam emulsi langsung,

minyak mineral yang tersebar di dalam air dalam bentuk tetesan sangat kecil. Dalam emulsi

tidak langsung, tetesan air yang tersebar dalam minyak. emulsi langsung adalah fluida

pengerjaan logam yang penting, karena keberadaan air memberikan kapasitas pendinginan

yang tinggi. Mereka efektif terutama dalam kecepatan tinggi mesin dimana kenaikan suhu

memiliki efek yang merugikan pada umur alat, integritas permukaan benda kerja, dan akurasi

dimensi bagian

33.7.3 sintetik dan larutan semisintetik

Larutan fluida kimia sintetik yang mengandung bahan kimia anorganik dan lain dilarutkan

dalam air, mereka tidak mengandung minyak mineral. Berbagai bahan kimia ditambahkan ke

dalam larutan tertentu untuk menanamkan sifat yang berbeda. Larutan semisintetik pada

dasarnya larutan yang sintetik ke sejumlah kecil minyak emulsifiable yang telah ditambahkan

33.7.4 soaps, Gemuk, dan waxes

soaps biasanya reaksi produk dari natrium atau kalium garam dengan asam lemak. soaps

alkali yang larut dalam air, tetapi soaps logam lain umumnya tidak larut. Soaps adalah

pelumas batas efektif dan dapat membentuk lapisan film tebal di antarmuka cetakan-benda

kerja, terutama bila diterapkan pada pelapis konversi untuk aplikasi pengerjaan logam dingin

Gemuk yang padat atau semisolid pelumas dan umumnya terdiri dari soaps, minyak

mineral, dan berbagai aditif. Mereka sangat kental dan melekat pada permukaan logam.

Meskipun digunakan secara ekstensif dalam mesin, gemuk penggunaannya terbatas dalam

proses manufaktur

waxes mungkin binatang atau tumbuhan (parafin) asal. Dibandingkan dengan gemuk,

mereka kurang "berminyak" dan lebih rapuh. waxes penggunaannya terbatas dalam operasi

pengerjaan logam kecuali sebagai pelumas untuk tembaga dan (sebagai diklorinasi parafin)

sebagai pelumas untuk baja tahan karat dan paduan suhu tinggi

33.7.5 Aditif

Fluida pengerjaan logam biasanya dicampur dengan berbagai tambahan, seperti berikut:

Oksidasi inhibitor

Perantaraa mencegah karat

Foam inhibitor

perantara pembasah

perantara pengendali odor

Antiseptik

Belerang, klorin, dan fosfor adalah aditif minyak penting. Dikenal sebagai tekanan ekstrim

(EP) aditif dan digunakan secara tunggal atau dalam kombinasi, mereka bereaksi secara

kimia dengan permukaan film logam dan bentuk permukaan penganut sulfida logam dan

klorida. Film-film ini memiliki kekuatan geser rendah dan sifat anti-lasan yang baik dan,

dengan demikian, secara efektif dapat mengurangi gesekan dan keausan. Di sisi lain,

mungkin mereka lebih cenderung menyerang bahan pengikat kobalt di tungsten-perkakas

karbit dan cetakan (selektif meluluhkan), menyebabkan perubahan kekasaran permukaan dan

integritas dari alat

33.7.6 pelumas padat

Karena sifat mereka yang unik dan karakteristik, beberapa bahan padat digunakan sebagai

pelumas dalam operasi manufaktur. Dijelaskan di sini adalah empat dari pelumas padat yang

paling umum digunakan

Grafit. Sifat-sifat umum dari grafit digambarkan dalam bagian 8,6. Grafit lemah di geser

sepanjang bidang basal (lihat Gambar 1.4)., Sehingga memiliki koefisien gesek yang rendah

ke arah itu. Ini dapat menjadi pelumas padat yang efektif, terutama pada temperatur tinggi.

Namun, gesekan rendah hanya di hadapan udara atau kelembaban. Dalam vakum atau

atmosfer inert gas, gesekan yang sangat tinggi, bahkan, grafit dapat abrasif dalam situasi

seperti ini. Grafit dapat diterapkan baik dengan menggosok di permukaan atau dengan

menjadikannya bagian dari dispersi (koloid dari partikel-partikel kecil) suspensi dalam

pembawa cair seperti air, minyak, atau alkohol

Molibdenum disulfida. pelumas padat ini banyak digunakan; itu agak sama kelihatannya

dengan grafit. Namun, tidak seperti grafit, memiliki koefisien gesek tinggi dalam lingkungan

ambient. Minyak biasa digunakan sebagai pembawa untuk molibdenum disulfida (MoS2) dan

sebagai pelumas pada suhu kamar. Molibdenum disulfida dapat digosok ke permukaan benda

kerja

Logam dan film polimer. Karena kekuatan yang rendah, lapisan tipis logam lunak dan

pelapis polimer juga digunakan sebagai pelumas padat. logam yang cocok termasuk tin,

indium, kadmium, timah, perak, polimer seperti PTFE (Teflon), polietilen, dan methacrylates.

Namun, lapisan ini memiliki aplikasi terbatas karena kurangnya kekuatan dalam kontak

tegangan tinggi dan pada temperatur tinggi logam lunak juga digunakan untuk melapisi

logam-kekuatan tinggi, seperti baja, baja tahan karat, dan paduan suhu tinggi. Misalnya,

tembaga atau timah secara kimiawi pada permukaan logam sebelum diproses. Jika oksida

logam tertentu memiliki gesekan rendah dan cukup tipis, lapisan oksida dapat berfungsi

sebagai pelumas padat, terutama pada temperatur tinggi

Kaca. Meskipun merupakan bahan padat, kaca menjadi kental pada temperatur tinggi, dan

karena itu, dapat berfungsi sebagai pelumas cair. Viskositas merupakan fungsi dari suhu (tapi

bukan dari tekanan) dan tergantung pada jenis kaca. Konduktivitas termal rendah juga

membuat kaca yang menarik, karena bertindak sebagai penghalang termal antara benda kerja

relatif panas dan cetakan dingin. Kaca pelumasan biasanya digunakan dalam aplikasi seperti

ekstrusi panas dan tempa

Konversi lapisan. Pelumas mungkin tidak selalu mengikuti dengan benar pada permukaan

benda kerja, terutama di bawah tinggi normal dan tegangan geser. properti ini memiliki

pengaruh terbesar dalam menempa, ekstrusi, dan gambaran kawat baja, baja tahan karat, dan

paduan suhu tinggi. Untuk aplikasi ini, permukaan benda kerja pertama berubah melalui

reaksi kimia dengan asam (istilah konversi). Reaksi permukaan ini agak kasar dan spons,

yang bertindak sebagai pembawa untuk pelumas tersebut. Setelah perlakuan, setiap kelebihan

asam dari permukaan dihapus menggunakan boraks atau kapur. pelumas cair (seperti soap)

kemudian diterapkan ke permukaan. film pelumas Melekat ke permukaan dan tidak dapat

terlepas dengan mudah. Lapisan konversi Zinc-fosfat sering digunakan pada karbon dan baja

paduan rendah. pelapis Oxalate digunakan untuk baja tahan karat dan paduan suhu tinggi

Fullerene atau buckyballs. Dibahas dalam bagian 8,6, ini adalah molekul karbon dalam

bentuk bola. Ketika ditempatkan di antara permukaan geser, molekul-molekul bertindak

seperti bantalan bola kecil. itu dilakukan dengan baik sebagai pelumas padat dan efektif

terutama dalam aplikasi ruang angkasa sebagai bantalan

33.7.7 Pemilihan fluida pengerjaan logam

Memilih fluida pengerjaan logam untuk aplikasi tertentu dan material benda kerja melibatkan

pertimbangan dari beberapa faktor:

1. Proses manufaktur tertentu

2. Bahan benda kerja

3. Alat atau bahan cetakan

4. Pengolahan parameter

5. Fluida Kompatibilitas dengan alat dan bahan cetakan dan benda kerja

6. Diperlukan persiapan permukaan

7. Metode aplikasi fluida

8. Penghapusan fluida dan membersihkan benda kerja setelah proses

9. Kontaminasi fluida dengan pelumas lain, seperti yang digunakan untuk melumasi

mesin

10. Penyimpanan dan pemeliharaan fluida

11. Penanganan limbah pelumas

12. Pertimbangan biologi dan lingkungan

13. Biaya yang terlibat dalam semua aspek yang tercantum di sini

Ketika memilih minyak sebagai pelumas, perlu untuk menyelidiki viskositas nya, suhu, dan

karakteristik tekanan. viskositas rendah dapat memiliki efek yang signifikan merugikan dan

menyebabkan gesekan dan keausan tinggi. Fungsi spesifik dari fluida pengerjaan logam

(apakah terutama pelumas atau pendingin) juga harus diperhitungkan. Air-berbasis fuida

pendingin yang sangat efektif, tapi sebagai pelumas, mereka tidak seefektif minyak.

Diperkirakan bahwa fluida berbasis air digunakan 80 sampai 90% dari semua aplikasi mesin.

fluida pengerjaan logam harus:

Tidak meninggalkan residu berbahaya yang dapat mengganggu operasi mesin

Tidak menimbulkan korosi pada noda atau benda kerja atau peralatan

Diperiksa secara berkala untuk kerusakan yang disebabkan oleh pertumbuhan

bakteri, akumulasi oksida, chip, puing keausan, dan degradasi umum dan kerusakan

karena suhu dan waktu. Kehadiran partikel keausan sangat penting, karena

menyebabkan kerusakan sistem; karena pemeriksaan penyaringan yang tepat itu penting

Setelah selesai operasi manufaktur, permukaan benda kerja biasanya memiliki residu

pelumas; ini harus dihapus sebelum proses lebih lanjut, seperti pengelasan atau pengecatan.

Pelumas berbahan dasar minyak lebih sulit dan mahal untuk menghapus fluida berbasis air.

Berbagai larutan pembersih dan teknik yang digunakan untuk tujuan ini akan dijelaskan

dalam bagian 34,16

Pertimbangan biologi dan lingkungan. pertimbangan biologi dan lingkungan merupakan

faktor penting dalam pemilihan fluida pengerjaan logam. Potensi bahaya yang mungkin

terlibat dengan menghubungkan atau menghirup beberapa fluida, seperti peradangan kulit

(dermatitis) dan eksposur jangka panjang karsinogen. Pembuangan fluida pengerjaan logam

yang tidak tepat dapat menyebabkan efek yang merugikan terhadap lingkungan juga. Untuk

mencegah atau membatasi pertumbuhan mikroorganisme seperti bakteri, ragi, jamur, alga,

dan virus, bahan kimia (biocides) yang ditambahkan ke fluida pengerjaan logam

Banyak kemajuan telah dicapai dalam mengembangkan fluida ramah lingkungan dan

teknologi dan peralatan untuk perawatan yang tepat, daur ulang, dan pembuangan. Hukum

dan peraturan tentang pembuatan, transportasi, penggunaan, dan pembuangan fluida

pengerjaan logam diwujudkan oleh Keselamatan dan Kesehatan Administrasi (OSHA),

Institut Nasional untuk Keselamatan dan Kesehatan Kerja (NIOSH), dan Badan Perlindungan

Lingkungan (EPA) dari Amerika Serikat

KESIMPULAN

Permukaan dan sifat sama pentingnya dengan sifat sebagian besar bahan.

Permukaan tidak hanya memiliki bentuk tertentu, kekasaran, dan wujudnya tetapi juga

memiliki sifat yang berbeda secara signifikan serta dari yang bahan substrat

Permukaan yang terkena lingkungan dan dengan demikian tunduk pada

serangan lingkungan. Mereka juga dapat datang ke dalam kontak dengan peralatan dan

cetakan (selama proses) atau dengan komponen lainnya (selama perbaikan)

Sifat geometris dan material dari permukaan yang dapat mempengaruhi

gesekan, keausan, kelelahan, korosi, dan konduktivitas listrik dan termal secara

signifikan

Pengukuran dan deskripsi dari fitur-fitur permukaan (termasuk

karakteristiknya) merupakan aspek penting dari manufaktur. Pengukuran kekasaran

permukaan yang paling umum adalah nilai rata-rata aritmetik. Alat yang biasanya

digunakan untuk mengukur kekasaran permukaan adalah sebuah Profilometer

Gesekan dan keausan adalah salah satu faktor yang paling signifikan dalam

pengolahan bahan. Banyak kemajuan telah dicapai dalam memahami fenomena tersebut

dan mengidentifikasi faktor-faktor yang mengaturnya

Faktor-faktor penting lainnya adalah afinitas dan kelarutan padat dari dua

bahan dalam kontak, sifat permukaan film, kehadiran kontaminan, dan parameter proses

seperti beban, kecepatan, dan suhu

Berbagai jenis fluida pengerjaan logam tersedia untuk aplikasi tertentu,

termasuk minyak, emulsi, solusi sintetik, dan pelumas padat

Pemilihan dan penggunaan pelumas memerlukan pertimbangan cermat banyak

faktor tentang benda dan bahan cetakan dan proses manufaktur tertentu

Fluida pengerjaan logam memiliki berbagai pelumas dan karakteristik

pendinginan. pertimbangan biologi dan lingkungan juga merupakan faktor penting

dalam pemilihan