A.1      Struktur Mikro Material

Material adalah segala sesuatu yang mempunyai massa dan menempati ruangan. Material Teknik

adalah segala bahan yang digunakan dalam bidang keteknikan (kerekayasaan).

Struktur mikro material terbagi atas :

a.       Atom

Merupakan suatu unsur terkecil dari material yang tidak dapat dibagi lagi dengan reaksi kimia

biasa.

b.      Sel Satuan

Merupakan susunan dari beberapa atom yang teratur dan mempunyai pola yang berulang. Sel

satuan terdiri dari kubus (BCC, FCC, dan HCP), hexagonal, tetragonal, triklin, monoklin, dan

sebagainya. Adapun sel satuan yang berbentuk kubus antara lain :

1.      BCC (Body Centered Cubic)

Adanya pemusatan satu atom di tengah-tengah kubus.

Jumlah atom (n) = (1/8) x 8 + 1 = 2

4R = a√3

a = (4/√3) R

2.      FCC (Face Centered Cubic)

Adanya pemusatan satu atom di setiap sisi kubus.

Jumlah atom (n) = 1/8 x (8) + ½ x (6) = 4

4R = a√2

a = 4/√2 x R

3.      HCP (Hexagonal Closed Package)

Jumlah atom (n) = (3×1) + (12 x 1/6) + (2 x ½) = 6

Tinggi = 1,633 a

Luas alas = 6 x luas segitiga

= 6 x (1/2 a x a sin 60)

= 3a2 sin 60

Volume sel satuan = a x t

= 3a2 sin 60 x 1,633 a

= 4,24 a3                         ; a = 2 R

= 4,24 (2R)3

= 33,94 R3

c.    Butir

Merupakan kumpulan dari sel satuan yang memiliki arah dan orientasi sama dalam 2 dimensi.

d.       Kristal

Merupakan kumpulan dari sel satuan yang memiliki arah dan orientasi sama dalam 3 dimensi.

A.2       Sifat-sifat Mekanik Material

            Sifat material secara umum dapat diklasifikasikan seperti di bawah ini :

1.    Sifat Fisik

Sifat yang telah ada pada material.

contoh : warna, massa jenis, dimensi, bau, dan lain-lain.

2.    Sifat Kimia

Sifat material yang berhubungan dengan komposisi kimia.

contoh : kemolaran, kemolalan, dan konsentrasi.

3.    Sifat Teknologi

Sifat material yang muncul akibat mengalami proses pemesinan, contoh : mampu tempa.

4.         Sifat Termal

Sifat material yang dipengaruhi oleh temperature.

contoh : konduktifitas termal, titik beku dan titik didih.

5.        Sifat Optik

Sifat material yang berhubungan dengan pencahayaan.

contoh : rasioaktifitas, dan mampu dibiaskan.

6.         Sifat Akustik

Sifat material yang berhubungan dengan bunyi.

contoh : mampu meredam bunyi.

7.       Sifat Magnetik

Sifat material untuk merespon medan magnet.

contoh : mampu menyimpan magnet.

8.          Sifat Mekanik

Sifat material yang muncul akibat pembebanan mekanik.

Adapun sifat mekanik pada material antara lain :

a.        Kekerasan

Kemapuan material untuk menahan deformasi plastis lokal akibat penetrasi di permukaan.

b.       Kekuatan

Kemapuan material untuk menahan deformasi plastis secara menyeluruh.

c.        Keuletan

Kemampuan material untuk menahan deformasi plastis maksimum sampai material itu patah.

d.       Kelentingan

Besarnya energi yang diserap material selama deformasi elastis berlangsung

e.        Ketangguhan

Besarnya energi yang diserap material sampai material tersebut patah.

f.        Modulus Elastisitas

Merupakan ukuran kekakuan material

A.3      Cacat-cacat  pada Material

            Cacat pada material merupakan ketidaksempurnaan pada material. Cacat pada material

terbagi atas :

1.                     Cacat titik

Cacat titik adalah cacat berupa titik pada material. Cacat titik terbagi atas :

a.       Vacancy (kekosongan), yaitu cacat yang terjadi akibat adanya kekosongan atom dalam

susunan atom.

b.      Subtitusi/pergantian, yaitu cacat yang terjadi akibat adanya pergantian atom pada susunan

atom.

c.       Intertisi adalah cacat yang terjadi akibat adanya atom lain yang menyusup dalam susunan

atom. Intertisi terbagi atas:

Self Intertisi, yaitu cacat akibat adanya atom yang menyisip pada susunan atom yang berasal dari atom itu sendiri.

Impurity, yaitu adanya atom asing yang menyusup pada susunan atom yang bersifat mengganggu.

2.         Cacat Garis/Dislokasi

Cacat garis adalah ketidaksempurnaan pada material akibat kekosongan pada sebaris atom.

Dislokasi terbagi atas dislokasi sisi dan dislokasi ulir.

a.  Dislokasi sisi, adalah cacat garis yang arah pergerakan atomnya tegak lurus terhadap garis

dislokasi. (Dislocation line)

b.  Dislokasi Ulir, yaitu cacat gais yang arah pergerakan atomnya sejajar terhadap arah garis

dislokasi (Dislocation line).

3.                     Cacat Bidang

Cacat bidang yaitu ketidak sempurnaan material pada sebidang struktur atom.

Contohnya;

Twinning Batas butir

4.                     Cacat Ruang

Cacat ruang adalah ketidaksempurnaan kristal pada seruang atom yaitu timbulnya rongga antara

batas butir karena orientasi butir dan dapat dilihat secara langsung.

Contohnya :

Porositas Retak Ronngga

A.4    Diagram Fasa

diagram fasa Fe-Fe3C menampilkan hubungan antara temperature dan kandungan karbon (%C)

selama pemanasan lambat.dari digram Fasa tersebut dapat diperoleh informasi informasi penting

antara lain :1. Fasa yang terjadi pada komposisi dan temperature yang berbeda dengan kondisi pendinginan

lambat2. Temperature pembekuan dan daerah derah pembekuan paduan Fe-C bila dilakukan pendinginan

lambat3. Temperature cair dari masing masing paduan4. Batas batas kelarutan atau batas kesetimbangan dari unsur karbon pada fasa tertentu5. Reaksi reaksi metalurgis yang terjadi yaitu reaksi eutektik ,peritektik dan eutektoid

Beberapa istilah dalama diagram kesetimbangan Fe-Fe3C dan fasa fasa yang terdapat didaamnya

akan dijelaskan dibawah ini.berikut ini adalah batas batas temperature kritis pada diagram Fe-Fe3C

: Temperature reaksi eutektoid = perubahan fasa  g menjadi a + Fe3C (perlit) untuk baja

hypoeutectoid Titik curri = dimana sifat magnetik besi berubah dari feromagnetik menjadi para magnetik Temperature transformasi = fasa g menjadi a (ferit) yang ditandai dengan naiknya batas kelarutan

karbon seiring dengan turunya temperature Temperature transformasi = fasa g menjadi Fe3C  (sementit) yang ditandai dengan penurunan

batas larutan karbon seiring dengan turunnya temperature Temperature transformasi = g menjadi a+Fe3C (perlit) untuk baja hipereutektoid

Fasa fasa tyang terjadi dalam diagram kesetimbangan Fe-C selama pemanasan lambat :

Ferrit (a) yaitu paduan Fe dan C dengan larutan C max 0,025 % pada temperature 723oC, struktur kristalnya BCC

Austenit (g) yaitu paduan Fe dan C dengan kelarutan C max 2% pada temperature 1148oC ,struktur kristalnya FCC

Delta (d) adalah paduan Fe dan C dengan kelarutan C max ),1 % pada temperature 1493oC , struktur kristalnya BCC

Senyawa Fe3C atau biasa disebut sementit dengan kandungan C max 6,67 % bersifat keras dan getas dan memilki struktur kristalorthorombic

Liquid atau fasa cair adalah daerah paling luas deimana kelarutan C sebagai paduan utama dalam Fe tidak terbatas pada temperature yang bervariasi

Adapun reaksi reaksi metalurgis yang bisa terjadi berdasarkan pada diagram Fe-Fe3C : Reaksi peritektik terjadi pada tenmperature 1495oC dimana logam cair dengan kandungan 0,53 %

C bergabung dengan delta (d) kandungan 0,09%C bertransformasi menjadi austenit (g) dengan kandungan 0,17 % C . delta (d) adalah fasa padat pada temperature tinggi dan kurang berarti untuk proses perlakuan panas yang berlangsung pada temperature rendah

Liquid (C=0,53 %) + delta (d) (C=0,09 %) austenite (g) (C=0,17 %) Reaksi eutektik terjadi pada temperature 1148oC dalam hal ini logam cair dengan kandungan 4,3%

C membentuk austenit (g) dengan 2% C dan senyawa sementit yang mengandung 6,67% C Liquid (C=4,3%) austenite (g) (C=2,11 %) + fe3C (C=6,67 %) Reaksi eutectoid berlangsung pada temperature 723oC austenit (g) padat mengandung 0,8 % C

menghasilkan ferit (a) dengan kandungan 0,025 % C dan sementit (Fe3C) yang mengandung 6,67 % C

Austenit (g) (C=0,8%) ferit (a) ( C=0,025 %) + Fe3C (C=6,67%)

A.5    Mekanisme Penguatan Material

1.   Penguatan Larut Padat

Penguatan dengan cara menambahkan sejumlah atom lain (atom asing) ke dalam sebuah gugusan

atom induk. Pemaduan dalam jumlah tertentu dimana semua unsur pemadu terlarut padat dalam

logam induk. Atom atom asing tersebut dapat larut padat intertisi atau substitusi tergantung pada

ukurannya. Bila atom asing berukuran besar (d > 0.15D), maka larut padat substitusi. Kalau

berukuran kecil (d < 0.15D) akan larut padat interstisi (d = diameter atom terlarut, D = diameter

atom pelarut (atom induk).

2. Penguatan dengan Fasa Kedua

Penguatan fasa kedua terjadi ketika penambahan unsur paduan menghasilkan fasa kedua (second

phase) atau fasa sekunder.

Fasa kedua  bersifat keras (kuat) dan getas. Kekerasan (kekuatan) material meningkat dengan

bertambahnya jumlah (fraksi berat) fasa kedua. Contoh paduan yang menghasilkan (memiliki) fasa

kedua:

Ø   Baja (Steel)

Besi  (Fe) yang dipadu dengan karbon (C) menghasilkan fasa kedua senyawa Fe3C (sementit)

disamping fasa utama ferrit (α) larut padat dalam (Fe) . Fasaferrit bersifat lebih lunak dan ulet

sedangkan sementit sangat keras tapi rapuh.

3.   Penguatan Presipitat

Merupakan penambahan atom asing ke material utama. Keberadaan persipitat akan menghambat

pergerakan dari dislokasi

4.         Penguatan Dispersi

Logam paduan bisa ditingkatkan kekerasannya dengan penambahan partikel oksida yang akan

menghalangi pergerakan dari dislokasi. Partikel oksida tidak larut dalam matriknya pada suhu

tinggi. Penambahan partikel Al2O3 pada produk SAP (sintered aluminium product) akan memberikan

kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan padual Al  biasa pada suhu tinggi.

5.         Penguatan dengan Penghalusan Butir/Sub-butir

Batas butir adalah penghalang dislokasi atau disebut juga penghalang terjadinya slip. Kemampuan

menghalangi bertambah dengan peningkatan sudut mis-orientasi butir (angle of misorientation).

Butir halus mempunyai batas butir lebih banyak sehingga penghalang dislokasi lebih banyak dan

lebih susah terjadinya slip akhirnya material menjadi lebih kuat. Makin halus ukuran butir maka

bidang slip akan semakin pendek sehingga dislokasi akan cepat sampai ke batas butir. Semakin

halus ukuran butir maka material akan semakin kuat.

6.         Pengerasan Regangan

Untuk masing masing kenaikan regangan plastis, dibutuhkan tegangan yang lebih besar untuk

menggerakkan dislokasi dibandingkan sebelumya karena dislokasi telah banyak yang sampai

kebatas butir. Ini berarti logam bertambah kekerasan dan kekuatan.

7.         Penguatan dengan Tekstur

Proses defornasi akan menyebabkan butir-butir dari logam mengarah pada orientasi tertentu.

Logam yang orientasi kristalnya mengarah pada orientasi tertentu dikatakan memiliki tekstur

kristalografis. Dengan adanya orientasi yang tertentu tersebut, maka logam tidak lagi bersifat

isotrop melainkan justru bersifat anisotrop khususnya dalam hal kekuatannya

8.         Pengerasan Martensit

Martensit memiliki susunan atom BCT sehingga dislokasi menjadi susah untuk bergerak. Baja

dipanaskan sampai fasa austenit lalu dilakukan pendinginan cepat sehingga atom-atom karbon

pada austenit tidak sempat berdifusi keluar, akibatnya austenit akan bertransformasi menjadi

martensit yang memiliki sel satuan BCT. Kekerasan martensit akan semakin tinggi dengan semakin

banyaknya atom karbon yang larut didalamnya.

 

Prinsip dasar pembentukan logam : melakukan perubahan bentuk pada benda kerja dengan

cara memberikan gaya luar sehingga terjadi deformasi plastis, contoh : pengerolan, tempa,

ekstrusi, penarikan kawan, penarikan dalam, dll.

Proses pemebentukan logam dengan pengerjaan Teknik pengecoran, Teknik pembentukan,

Teknik permesinan, Teknik pengelasan, merupakan proses yang mengubah bentuk benda kerja.

Proses pengerjaan panas, digunakan pemanasan, dimaksudkan untuk memudahkan terjadinya

deformasi plastis dalam pengerjaannya dan tidak untuk mencairkan logam benda kerja.

Tujuan proses pembentukan logam :

1. mengubah bentuk benda kerja menjadi bentuk yang diinginkan.

2. memperbaiki sifat logam dengan jalan memperbaiki struktur mikronya, misalnya dengan

menghomogenkan dan menghaluskan butir, memecah dan mendistribusikan inklusi, menutup

rongga cacat cor-an, serta memperkuat logam dengan mekanisme pengerasan regangan.

Proses pembentukan logam, yg diklasifikasikan dengan berbagai cara, yaitu dikarenakan :

1. berdasarkan daerah temperature pengerjaan

2. berdasarkan jenis gaya pembentukan

3. berdasarkan bentuk benda kerja

4. berdasarkan tahapan produk

Klasifikasi berdasarkan temperature pengerjaan :

1. Proses pengerjaan panas : proses pembentukan yang dilakukan pada daerah temperature

rekristalisasi logam yang diproses. Akibat konkretnya ialah logam bersifat lunak pada

temperature tinggi. Keuntungannya : bahwa deformasi yang diberikan kepada benda kerja dapat

relative besar, hal ini dikarenakan sifat lunak dan sifat ulet pada benda kerja, sehingga gaya

pembentukan yang dibutuhkan relative kecil, serta benda kerja mampu menerima perubahan

bentuk yang besar tanpa retak.

2. Proses pengerjaan dingin : proses pembentukan yang dilakukan pada daerah temperature

dibawah temperature rekristalisasi, pada umumnya pengerjaan dingin dilakukan pada suhu

temperature kamar, atau tanpa pemanasan. Pada kondisi ini, logam yang dideformasi terjadi

peristiwa pengerasan regangan. Logam akan bersifat makin keras dan makin kuat, tetapi makin

getas bila mengalami deformasi, bila dipaksakan adanya suatu perubahan bentuk yang besar,

maka benda kerja akan retak akibat sifat getasnya. Keunggulan : kondisi permukaan benda kerja

yang lebih baik dari pada yang diproses dengan pengerjaan panas, hal ini dikarenakan tidak

adanya proses pemanasan yang dapat menimbulkan kerak pada permukaan. Contoh, proses

penarikan kawat, dan pembentukan pelat.

Klasifikasi berdasarkan gaya pembentukan :

1. pembentukan dengan tekanan, contoh tempa, pengerolan, ekstrusi, pukul putar.

2. pembentukan dengan tekanan dan tarikan, contoh : penarikan kawat, pipa, penarikan dalam,

dan penipisan dinding tabung.

3. pembentukan dengan tarikan, contoh : tarik regang, ekspansi.

4. pembentukan dengan tekukan, contoh : proses tekuk, proses rol tekuk.

5. pembentukan dengan geseran.

Klasifikasi berdasarkan bentuk benda kerja :

1. pembentukan benda kerja masif atau pejal, ciri : terjadinya perubahan tebal pada benda kerja

secara maksimal, atau mencolok selama diproses.

2. pembentukan benda kerja pelat, ciri : tebal dianggap tetap, karena perubahan tebal sangat

kecil, tetapi perubahan bentuk tertentu saat dideformasi.

Klasifikasi berdasarkan tahapan produk :

1. proses pembentukan primer, proses ini menghasilkan produk setengah jadi. Contoh : pelat

dan profil dari bahan baku berupa ingot, slab dan billet.

2. proses pembentukan sekunder, proses lebih lanjut yang dihasilkan oleh proses primer, atau

proses final. Contoh, penarikan kawat, penarikan dalam, dan pembuatan pipa dan plat.

Secara makrokopis, deformasi dapat dilihat sebagai perubahan bentuk dan ukuran. Deformasi

dibedakan atas deformasi elastis dan plastis. Deformasi elastis, perubahan bentuk yang terjadi

bila ada gaya yang berkerja, serta akan hilang bila bebannya ditiadakan (benda akan kembali

kebentuk dan ukuran semula). Deformasi plastis, perubahan bentuk yang permanen, meskipun

bebannya dihilangkan.

Mekanisme deformasi secara mikro. Secara mikro, perubahan bentuk baik deformasi elastis

maupun plastis disebabkan oleh bergesernya kedudukan atom-atom dari tempatnya semula.

Pada deformasi elasitis adanya tegangan akan menggeser atom-atom ke tempat kedudukannya

yang baru, dan atom-atom tersebut akan kembali ke tempatnya yang semula bila tegangan

tersebut ditiadakan. Jarak pergeseran atom secara elastis, yaitu tidak kuran dari 0,5%. Pada

deformasi plastis, atom-atom yang bergeser menempati kedudukannya yang baru dan stabil,

meskipun beban (tegangan) dihilangkan, atom-atom tersebut tetap berada pada kedudukan

yang baru. Model pergeseran atom-atom tersebut disebut slip.

Mekanisme slip.

Atom-atom logam tersusun secara teratur mengikuti pola geometris yang tertentu. Adanya

tegangan geser yang cukup besar, maka atom akan bergeser dan berpindah serta menempati

posisinya yang baru. Bidang-bidang atom yang jaraknay berjauhan adalah yang kerapatan

atomnya tinggi. Maka, bidang slip adalah bidang yang rapat atomnya tinggi. Pergeseran atom-

atom ini juga mempunyai arah, yang disebut arah slip.

Hubungan antara deformasi dengan teori dislokasi.

Dislokasi yaitu, cacat bidang atau cata garis yang mempermudah terjadinya slip. Dengan

demikian adanya dislokasi akan menurunkan kekuatan logam. Hal ini disebabkan adanya

tegangan geser. Dislokasi yang mencapai permukaan luar dapat diartikan menimbulakan suatu

deformasi, dalam skala mikroskopis. Dislokasi dibedaka atas 2 jenis, secara model ekstrem :

1. dislokasi sisi, (garis dislokasi tegak lurus terhadap vektor slipnya, dan arah gerakan dislokasi

searah dengan vektor Burgernya).

2. dislokasi ulir, (garis dislokasi searah dengan vektor Burger, arah gerakan dislokasi tegak lurus

terhadap vektor Burger).

Pengaruh pengerjaan dingin terhadap sifat logam adalah, deformasi akan menyebabkan naiknya

kekerasan, naiknya kekuatan, tatapi disertai dengan turunyanya keuletan. Untuk mengembalikan

logam kesifat semula (lunak dan ulet) perlu dilakukan proses pemanasan terhadap benda kerja

yang telah mengalami pengerjaan dingin.

Pengaruh pemanasan setalah pegerjaan dingin, perubahan sifat akibat pemanasan tergantung

pada temperatur dan waktu pemanasan. Prinsip dasarnya ialah bahawa pemanasan terhadap

benda kerja yang telah mengalami deformasi akan menurunkan kerapatan dislokasinya.

Pemanasan pada daerah yang dibawah temperatur rekristalisasai akan menyebabkan dua hal :

1. terjadinya gerakan dislokasi difusi yang disebut gerakan memanjat (climb).

2. adanya pengaturan kembali susunan dislokasi yang tadinya kurang teratur menajdi lebih

teratur. Peristiwa ini disebut poligonisasi.

Pengaruh deformasi terhadap temperatur rekristalisasi. Temperatur rekristalisasi, yaitu pada

mulai terjadinya nukleasi inti-inti baru, bukanlah suatu titik yang tetap sebagimana halnya titik

cair logam. Deformasi menyebabkan kenaikan energi dalam pada logam, yaitu dalam bentuk

kerapatan dislokasi yang lebih tinggi.

*Proses pembentukan selalu diberikan gaya pembentukan agar deformasi plastic terjadi. Gaya

apa saja yang menghasilkan deformasi plastic dan berikan contohnya !

Dalam grafik tegangan-regangan terdapat yang namanya batas luluh (yield strength). Deformasi

elastis berada dibawah batas luluh, sedangkan untuk deformasi plastis berada/melawati batas

luluh suatu material. Sedangkan pengertian batas luluh (Titik Luluh/Yield Point) adalah batas

dimana material akan terus mengalami deformasi tanpa adanya penambahan beban. Gaya yang

menghasilkan deformasi plastis adalah dilakukannya pembakaran dengan temperature

pengerjaan, baik panas maupun dingin serta perlakuan terhadap material dengan gaya tarik, dan

gaya tekan. Pipa jenis API 5L dimana yield strengthnya (kekuatan luluh) adalah 52000 psi yang

artinya karakter elastis pada material tersebut adalah 52000 psi.

*Mekanisme deformasi logam dalam kaitannya dengan teknik pembentukan logam, Deformasi

dapat dilihat sebagai perubahan bentuk dan ukuran, secara makroskopis. Perubahan tersebut

dibedakan atas deformasi elastis dan deformasi plastis. Sedangkan, hakekat proses

pembentukan logam adalah menggusahakan deformasi plastis yang terkontrol, namun dalam

berbagai hal pengaruh deformasi elastis cukup besar sehingga tidak dapat diabaikan begitu

saja. Dari penjelasan awal diatas, dapat dijelaskan mekanisme deformasi logam dalam

kaitannya dengan teknik pembentukan logam, yaitu : Perubahan bentuk, secara mikro, baik

deformasi elastis maupun deformasi plastis, disebabkan oleh bergesernya kedudukan atom-

atom dari tempatnya yang semula.

*Pengaruh temperatur terhadap sifat mekanik material dalam proses pengerjaan panas,

dikarenakan temperatur dan waktu pemanasannya. Kekuatan dan keuletan logam yang telah

dideformasi dapat diukur dengan mengubah kondisi pemanasannya. Logam yang dikerjakan

dengan pengerjaan dingin, akan bersifat keras dan kuat, tetapi relatif getas. Sedangkan

pengerjaan panas pada logam akan bersifat lunak dan ulet, proses ini disebut dengan ”fully

annealed”.

*Hubungan deformasi dengan dislokasi :

a. Akibat adanya tegangan, maka dislokasi akan bergerak menuju permukaan luar, sehingga

terjadi deformasi.

b. Selama bergerak, dislokasi – dislokasi tersebut bereaksi satu dengan yang lainnya. Hasil

reaksinya ada yang mudah bergerak dan ada pula yang sukar bergerak.

c. Hasil reaksi yang sukar bergerak justru akan berfungsi sebagai sumber dislokasi baru,

sehingga kecepatan dislokasi akan bertambah (dari 106 : 108 dislokasi per cm2 dapat naik

menjadi 1010 :1011 dislokasi per cm2 ).

d. Akibat naiknya kerapatan dislokasi, maka gerakan dislokasi akan lebih sulit akibat makin

banyaknya hasil reaksi yang sukar bergerak.

e. Akibat nyata dari sukarnya gerakan dislokasi adalah naiknya kekuatan logam.

1. Kenapa proses penempaan logam sangat banyak diaplikasikan di Industri, dikarenakan logam

memiliki ketangguhan (tough) serta sifat bahan yang “ulet” (ductile) sehingga dapat dibentuk

melalui proses penempaan. Proses tempa juga memiliki keunggulan berupa kekuatan dan

ketangguhan yang lebih baik dibanding dengan proses lainnya, sehingga sangat cocok untuk

membuat komponen yang aplikasinya handal terhadap tegangan yang tinggi ( highly stress ).

Keuntungan dari operasi penempaan lainnya yaitu struktur kristal yang halus dari logam, tertutup

lubang-lubang, waktu pemesinan yang menyebabkan meningkatnya sifat-sifat fisis.

Bagaimana proses penempaan digunakan di Industri, proses penempaan dilakukan dengan cara

menaikkan temperature dan tekanan yang bertujuan untuk menambah kekuatan ikatan antar

benda yang akan digabungkan.

2. Perbedaan antara penempaan dengan cetakan terbuka dan cetakan tertutup :

Penempaan dengan cetakan terbuka, dilakukan diantara dua cetakan datar atau cetakan yang

bentuknya sangat sederhana. Penempaan cetakan terbuka digunakan pada pembentukan awal

benda kerja untuk penempaan cetakan tertutup.

Sedangkan penempaan dengan cetakan tertutup, benda kerja dibentuk diantara dua pasang

cetakan yang akan menghasilkan bentuk akhir yang diinginkan. Benda kerja dibentuk dibawah

tekanan tinggi dalam suatu rongga tertutup, dan demikian dapat dihasilkan produk yang

mempunyai dimensi yang ketat. Pada penempaan cetakan tertutup, semula bilet-bilet tempa

diatur pinggirannya agar dapat diletakkan di tempat yang tepat untuk proses penenmpaan

berikutnya.

3. Pemahaman saya tentang penempaan metalurgi serbuk,, adalah penempaan yang

menggunakan serbuk metal (powder) yang dimana logam lebih tercampur secara homogeny

dalam pemaduaan beberapa material yang tidak sama dan lebih mampu untuk mengendalikan

porositas.

4. Mengapa proses pengerolan sangat banyak digunakan di Industri.

Rolling adalah proses pembentukan logam dengan cara menggiling logam tersebut di antara dua

atau lebih rol-rol penggiling yang berputar. Penggunaan rolling dalam dunia Industri dikarenakan,

sebuah kemudahan dalam proses pengerjaan untuk mengurangi ketebalan logam dan

kemudahan dalam membentuk suatu logam. Rolling Mill bisa dilakukan dengan pengerjaan

panas maupun pengerjaan dingin. Mesin pembentukan rol terdiri dari pasangan rol yang secara

progresif memberi bentuk pada lembaran logam yang diumpankan secara continue. Salah satu

akibat dari proses dari pengolahan adalah penghalusan butir yang disebabkan rekristalisasi.

Struktur yang kasar, kembali menjadi struktur memanjang akibat pengaruh penggilingan. Pada

proses pengerolan suatu logam, ketebalan logam mengalami deformasi terbanyak. Adapun

lebarnya hanya bertambah sedikit. Pada operasi pengerolan, keseragaman suhu sangat penting

karena berpengaruh pada aliran logam dan plastisitas. Proses pengerjaan panas dengan

pengerolan ini biasanya digunakan untuk membuat rel, bentuk profil, pelat dan batang.

Keuntungan dari pengerolan adalah benda kerja memiliki strength tinggi, biaya cost produksi

lebih rendah dan laju produksi lebih tinggi dibanding dengan proses cuttin

5. Perbedaan antara pengerolan panas dan pengerolan dingin.

Pengerjaan panas ialah proses pembentukan logam di atas dari suhu rekristalisasi. Pada proses

pengerjaan ini tidak terjadi kenaikan tegangan lulur, kekerasan dan penurunan keuletan bahan,

contohnya Shape Rolling dan Rolling Forging Shape Rolling yang umumnya mengerjakan

bagian-bagian yang kecil, misalnya ulir dan dikerjakan pada pengerjaan panas. Sedangkan

pengerolan dingin logam berada dibawah suhu rekristalisasi, pengerolan logam dengan proses

seperti ini menggunakan gaya yang lebih besar dari pengerolan panas. Biasanya, pengerolan

dingin dilakukan pada baja karbon rendah, contoh Rolling Forging yang dikhususkan pada

pengerjaan dingin dan bagian yang besar.

Roll Bending biasanya digunakan untuk membentuk silinder. Bentuk-bentuk lengkung atau

lingkaran dari pelat logam.

1. Kriteria Luluh :

Suatu logam terdeformasi merupakan hal yang penting dari proses pembentukan logam, menuju

deformasi plastis. Secara umum, titik luluh tergantung pada material berhubungan dengan

mobilitas geser dari atom-atom.

Kriteria luluh dalam proses pembentukan logam, secara umum adalah peristiwa penyusunan

kembali atom-atom atau molekul secara permanen. Penyusunan kembali atom-atom ditandai

dengan adanya tegangan luluh, (yield) yaitu tegangan dimana logam mulai terdeformasi plastis,

yang merupakan salah satu sifat material yang sensitive terhadap mikrostruktur. Pada logam

khususnya, kekuatan luluh tergantung pada susunan-susunan atom di dalam Kristal dan

mekanisme deformasi geser yang terjadi.

Fakta penting dari kriteria luluh, adalah tidak boleh tergantungnya sumbu atau orientasi bidang

terhadap bahan isotropis. Artinya, kriteria luluh haruslah merupakan fungsi invariant tegangan

yang tidak tergantun pada pilihan sumbu atau bidang orientasi yang kita pilih. Untuk logam ulet

(ductile) terdapat dua buah kriteria luluh yang penting, yaitu Kriteria Von Mises dan Kriteria

Tresca.

2. Kriterial luluh Tresca :

Teori Tegangan Geser Maksimum, atau Tresca berisi bahwa luluh akan terjadi pada saat

tegangan geser maksimum (terbesar) mencapai nilai kritisnya. Criteria luluh tresca tidak semata-

mata tergantung pada nilai tegangan normal, tetapi tergantung pada tegangan geser maksimum

yang dihasilkan oleh suatu system tegangan tertentu.

Kriteria luluh tresca dengan mudah dijelaskan menggunakan lingkaran Mohr dari suatu system

tegangan. Peluluhan akan tergantun pada ukuran dari lingkaran Mohr, tidak pada posisinya.

3. Kriteria luluh Von Mises :

Pada tahun 1913 Von Mises mengajukan pendapatnya bahwa luluh pada system tegangan yang

kompleks akan terjadi pada saat deviator kedua dari invariant tegangannya melewati suatu nilai

kritis tertentu. Persamaan ini adalah persamaan matematis yang ternyata konsisten dengan

fakta empiris. Hasil percobaan menunjukkan bahwa material yang bersifat anisotropis, kriteria

luluh tidak tergantung pada sumbu atau orientasi bidang, atau dengan kata lain merupakan

suatu fungsi invarian dari tegangan.

Sedangkan, Hencky (1924) memberikan tafsir persamaan matematis yang telah diajukan oleh

Von Mises tersebut. Hencky mengajukan pendapatnya bahwa luluh akan terjadi pada saat

energi distorsi atau energi regangan geser dari material mencapai suatu nilai kritis tertentu.

Secara sederhana dapat dikatakan bahwa energi distorsi adalah bagian dari energi regangan

total per unit volume yang terlibat di dalam perubahan bentuk. Bagian lain adalah bagian yang

berhubungan dengan perubahan volume.

4. Perbedaan Antara Kriteria Luluh Tresca Dengan Kriteria Von Mises :

Perbandingan/perbedaan keduanya secara umum dapat dilihat dari superposisi lokus luluh untuk

kedua kriteria tersebut. Walaupun pada beberapa titik kedua kurva tersebut saling berhimpit,

tampak bahwa titik-titik luluh untuk Tresca lebih kecil nilainya pada titiktitik yang lain jika

dibandingkan dengan Von Mises. Dengan selisih terbesar pada keadaan tegangan geser murni,

yaitu sebesar 115.5%.

Secara umum di dalam konteks desain, dapat dikatakan bahwa kriteria Tresca lebih bersifat

konservatif, karena memprediksi luluh pada nilai yang sama atau lebih rendah dari pada criteria

Von Mises. Atau dengan kata lain, di dalam desain, di mana tidak diharapkan terjadi luluh,

kriteria Tresca lebih memberikan ’jaminan’. Namun sebaliknya, di dalam proses pembentukan

logam, di mana yang diharapkan adalah deformasi plastis, terlihat bahwa kriteria Von Mises

akan lebih memberikan kepastian.