TUGAS 2 MATA KULIAH PEMILIHAN BAHAN DAN PROSES

DISUSUN OLEH :

Okky Gigih Widyanto

Gigih Ramdhan

Sony Adi Wicaksono

Arya Puja Kesuna

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK MESIN

2012

1. Latar Belakang

Sebagai bagian dari tugas mata kuliah pemilihan bahan dan proses maka kami

membuat laporan mengenai pembuatan gear dari titanium untuk jam tangan, diameter

yang kami gunakan untuk gear ini adalah sebesar 3 mm. Seperti diketahui kegunaan gear

untuk jam tangan fungsinya sangat vital, karena bila di jam tangan tidak ada gear maka

jarum penunjuk pada jam tangan tidak akan berputar. Pada zaman sekarang model jam

tangan sangat beragam-ragam tetapi bentuk gear pada jam tangan sebagian besar adalah

sama yaitu menggunakan roda gigi spur.

Pada pembuatan gear ini digunakan bahan titanium, mengapa dipakai bahan

titanium ? mungkin karena titanium merupakan logam yang sama kuat dengan baja tetapi

memiliki berat yang hanya 60% dari baja, memiliki ketahan korosi yang tinggi, tahan

suhu tinggi karena ketika temperatur pemakaian melebihi 1500C maka dibutuhkan

titanium karena aluminium akan kehilangan kekuatannya secara nyata dan mudah

diproduksi.

2. Tujuan

Dari latar belakang kami di atas, tujuan kami dalam pembuatan studi kali ini yaitu :

Menciptakan gear yang kuat dan mudah di produksi melalui bahan titanium.

Menciptakan gear yang memiliki diameter luar 3mm.

Mengetahui proses untuk pembuatan gear titanium untuk jam tangan

3. Rumusan Masalah

a. Jenis Titanium apa yang di pakai pada pembuatan gear jam tangannya ?

b. Mampukah gear yang dibuat memiliki presisi yang tinggi untuk di produksi pada jam

tangan ?

c. Bagaimana proses pembuatan gear titanium untuk jam tangan yang akan dibuat ?

4. Landasan Teori

4.1 Gear / Roda Gigi

Gear / Roda gigi adalah bagian dari mesin yang berputar yang berguna untuk

mentransmisikan daya. Roda gigi memiliki gigi-gigi yang saling bersinggungan

dengan gigi dari roda gigi yang lain. Dua atau lebih roda gigi yang bersinggungan

dan bekerja bersama-sama disebut sebagai transmisi roda gigi, dan bisa

menghasilkan keuntungan mekanis melalui rasio jumlah gigi. Roda gigi mampu

mengubah kecepatan putar, torsi, dan arah daya terhadap sumber daya. Tidak semua

roda gigi berhubungan dengan roda gigi yang lain; salah satu kasusnya adalah roda

gigi pinion yang bersumber dari atau menghasilkan gaya translasi, bukan gaya rotasi.

Ketika dua roda gigi dengan jumlah gigi yang tidak sama dikombinasikan,

keuntungan mekanis bisa didapatkan, baik itu kecepatan putar maupun torsi, yang

bisa dihitung dengan persamaan yang sederhana. Roda gigi dengan jumlah gigi yang

lebih besar berperan dalam mengurangi kecepatan putar namun meningkatkan torsi.

Rasio kecepatan yang teliti berdasarkan jumlah giginya merupakan

keistimewaan dari roda gigi yang mengalahan mekanisme transmisi yang lain

(misal sabuk dan puli). Mesin yang presisi seperti jam tangan mengambil banyak

manfaat dari rasio kecepatan putar yang tepat ini. Dalam kasus di mana sumber daya

dan beban berdekatan, roda gigi memiliki kelebihan karena mampu didesain dalam

ukuran kecil. Kekurangan dari roda gigi adalah biaya pembuatannya yang lebih

mahal dan dibutuhkan pelumasan yang menjadikan biaya operasi lebih tinggi.

Jenis-jenis gear/roda gigi juga bermacam-macam yaitu roda gigi spur, roda

gigi dalam, roda gigi heliks, roda gigi bevel, roda gigi hypoid, roda gigi mahkota,

roda gigi cacing, roda gigi non sirkular, roda gigi pinion, dan roda gigi episiklik.

Sedangkan pada pembuatan gear untuk jam tangan ini kami menggunakan jenis

gear / roda gigi spur yaitu roda gigi yang paling sederhana, yang terdiri dari silinder

atau piringan dengan gigi-gigi yang terbentuk secara radial. Ujung dari gigi-giginya

lurus dan tersusun paralel terhadap aksis rotasi. Roda gigi ini hanya bisa

dihubungkan secara paralel.

4.2 Titanium

Titanium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki

simbol Ti dan nomor atom 22. Dia merupakan logam transisi yang ringan, kuat,

berkilau, tahan korosi (termasuk tahan terhadap air laut dan klorin dengan warna

putih metalik keperakan. Titanium digunakan dalam alloy kuat dan ringan (terutama

dengan besi dan aluminum) dan merupakan senyawa terbanyaknya, titanium

dioksida, digunakan dalam pigmen putih. Titanium dihargai lebih mahal

daripada emas karena sifat-sifat logamnya. Unsur ini terdapat di banyak mineral

dengan sumber utama adalah rutile dan ilmenit, yang tersebar luas di seluruh Bumi.

Ada dua bentuk alotropidan lima isotop alami dari unsur ini; Ti-46 sampai Ti-50

dengan Ti-48 yang paling banyak terdapat di alam (73,8%). Sifat Titanium mirip

dengan zirkonium secara kimia maupun fisika.

Pada keberadaan di alam, Titanium ditemukan di meteor dan di dalam

matahari. Bebatuan yang diambil oleh misi Apollo 17 menunjukkan keberadaan

TiO2 sebanyak 12,1%. Garis-garis titanium oksida sangat jelas terlihat di spektrum

bintang-bintang tipe M. Unsur ini merupakan unsur kesembilan terbanyak pada kerak

bumi. Titanium selalu ada dalam igneous rocks (bebatuan) dan dalam sedimen yang

diambil dari bebatuan tersebut. Ia juga terdapat dalam mineral rutile, ilmenite dan

sphene dan terdapat dalam titanate dan bijih besi. Titanium juga terdapat di debu

batubara, dalam tetumbuhan dan dalam tubuh manusia. Logam ini hanya dikutak-

kutik di laboraturium sampai pada tahun 1946, Kroll menunjukkan cara

memproduksi titanium secara komersil dengan mereduksi titanium tetraklorida

dengan magnesium. Metoda ini yang dipakai secara umum saat ini. Selanjutnya

logam titanium dapat dimurnikan dengan cara medekomposisikan iodanya.

Titanium memiliki beberapa keunggulan diantaranya dia sama kuat

dengan baja tapi hanya 60% dari berat baja, Kekuatan lelah (fatigue strength) yang

lebih tinggi daripada paduan aluminium, Tahan suhu tinggi dimana ketika temperatur

pemakaian melebihi 150oC maka dibutuhkan titanium karena aluminium akan

kehilangan kekuatannya seacara nyata, dan Ketahanan korosi titanium lebih tinggi

daripada aluminium dan baja.

Titanium dialam terdapat dalam bentuk bijih seperti rutil (TiO2) dan ilmenit (

FeTiO3). Walau melimpah dibumi, namun untuk mendapatkan unsur ini

membutuhkan proses yang panjang dan dengan biaya yang mahal. Salah satu metode

yang digunakan dalam proses pembuatan titanium adalah Metode Kroll yang banyak

menggunakan klor dan karbon. Hasil reaksinya adalah titanium tetraklorida yang

kemudian dipisahkan dengan besi triklorida dengan menggunakan proses distilasi.

Senyawa titanium tetraklorida, kemudian direduksi oleh magnesium menjadi logam

murni. Udara dikeluarkan agar logam yang dihasilkan tidak dikotori oleh unsur

oksigen dan nitrogen. Sisa reaksi adalah antara magnesium dan magnesium diklorida

yang kemudian dikeluarkan dari hasil reaksi menggunakan air dan asam klorida

sehingga meninggalkan spons titanium. Spon ini akan mencair dibawah tekanan

helium atau argon yang pada akhirnya membeku dan membentuk batangan titanium

murni.

5. Pembahasan

1. Menentukan Desain

(terlampir)

2. Alat dan Bahan yang Diperlukan

Titanium Paduan

Mesin Press

Dapur sinter kontinu

Alat untuk pengendapan elektrolisis

3. Cara Membuat

Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan

Buat serbuk titanium paduan dengan cara pengendapan elektrolisis

Serbuk ditekan dalam die dengan tekanan sekitar 1000-1400 Mpa

Setelah di press, roda gigi di masukkan dalam dapur sinter kontinu

Dalam dapur kontinu pertama roda gigi melalui proses pemanasan, dimana roda gigi

dipanaskan sampai suhu tinggi yang menyebabkan terjadi ikatan partikel sehingga

kepadatan bertambah (suhu sinter dibawah titik lebur unsur serbuk titanium)

Setelah proses pemanasan, roda gigi melalui proses pendinginan

Terakhir adalah proses penyelesaian akhir dimana roda gigi di beri lapisan, permesinan dan

lain-lain supaya sesuai dengan hasil yang diinginkan

Roda gigi jam tangan siap di gunakan

6. Kesimpulan

Pada pembuatan roda gigi jam tangan dari bahan titanium ini kami memakai

titanium paduan karena pada gear jam tangan dibutuhkan kekuatan yang tinggi. Proses

pembuatan gear menggunakan proses powder metallurgy, karena proses ini disamping

menelan biaya yang murah juga menghasilkan produk berupa gear yang presisi dan

minim cacat,.

Di dalam proses powder metallurgi terdapat proses pembentukan serbuk, kami

menggunakan proses pengendapan elektrolisis untuk mendapatkan serbuk-serbuk yang

diinginkan. Lalu setelah proses pembentukan serbuk dilakukan proses penekanan dimana

serbuk titanium ditekan dalam die dengan tekanan sekitar 1000-1400 Mpa. Proses

sintering adalah proses setelah penekanan dimana roda gigi hasil penekanan di panaskan

supaya terjadi ikatan partikel sehingga kepadatan bertambah lalu di didinginkan. Terakhir

adalah proses finishing apabila terjadi cacat atau ingin diberi tambahan lain pada roda

gigi jam tangannya.