pengertian bearing

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Aluminium Aluminium diambil dari bahasa Latin: alumen, alum. Orang-orang

Yunani dan Romawi kuno menggunakan alum sebagai cairan penutup pori-pori

dan bahan penajam proses pewarnaan. Pada tahun 1787, Lavoisier menduga

bahwa unsur ini adalah Oksida logam yang belum ditemukan. Pada tahun 1761,

de Morveau mengajukan nama alumine untuk basa alum. Pada Tahun 1827,

Wohler disebut sebagai ilmuwan yang berhasil mengisolasi logam ini. Pada

1807, Davy memberikan proposal untuk menamakan logam ini Aluminum,

walau pada akhirnya setuju untuk menggantinya dengan Aluminium. Nama yang

terakhir ini sama dengan nama banyak unsur lainnya yang berakhir dengan

ium.

Aluminium ditemukan pada tahun 1825 oleh Hans Christian Oersted.

Baru diakui secara pasti oleh F. Wohler pada tahun 1827. Sumber unsur ini tidak

terdapat bebas, bijih utamanya adalah bauksit. Penggunaan Aluminium antara

lain untuk pembuatan kabel, kerangka kapal terbang, mobil dan berbagai produk

peralatan rumah tangga. Senyawanya dapat digunakan sebagai obat, penjernih

air, fotografi serta sebagai ramuan cat, bahan pewarna, ampelas dan permata

sintesis.

Aluminium murni adalah logam yang lunak, tahan lama, ringan, dan

dapat ditempa dengan penampilan luar bervariasi antara keperakan hingga abu-

abu, tergantung kekasaran permukaannya. Kekuatan tarik Aluminium murni

adalah 90 MPa, sedangkan aluminium paduan memiliki kekuatan tarik berkisar

hingga 600 MPa. Aluminium memiliki berat sekitar satu pertiga baja, mudah

ditekuk, diperlakukan dengan mesin, dicor, ditarik (drawing), dan diekstrusi.

Resistansi terhadap korosi terjadi akibat fenomena pasivasi, yaitu terbentuknya

lapisan Aluminium Oksida ketika Aluminium terpapar dengan udara bebas.

Lapisan Aluminium Oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh.

Universitas Sumatera Utara

Aluminium paduan dengan tembaga kurang tahan terhadap korosi akibat reaksi

galvanik dengan paduan Tembaga.

Dalam keadaan murni aluminium terlalu lunak, terutama kekuatannya

sangat rendah untuk dapat dipergunakan pada berbagai keperluan teknik.

Dengan pemaduan ini dapat diperbaiki tetapi seringkali sifat tahan korosinya

berkurang, demikian juga keuletannya.

Jenis dan pengaruh unsur-unsur paduan terhadap perbaikan sifat aluminium

antara lain:

1. Silikon (Si)

Dengan atau tanpa paduan lainnya silikon mempunyai ketahanan

terhadap korosi. Bila bersama aluminium ia akan mempunyai kekuatan yang

tinggi setelah perlakuan panas, tetapi silikon mempunyai kualitas pengerjaan

mesin yang jelek, selain itu juga mempunyai ketahanan koefisien panas yang

rendah.

2. Tembaga (Cu)

Dengan unsur tembaga pada aluminium akan meningkatkan

kekerasannya dan kekuatannya karena tembaga bisa memperhalus struktur

butir dan akan mempunyai kualitas pengerjaan mesin yang baik, mampu

tempa, keuletan yang baik dan mudah dibentuk.

3. Magnesium (Mg)

Dengan unsur magnesium pada aluminium akan mempunyai ketahanan

korosi yang baik dan kualitas pengerjaan mesin yang baik, mampu las serta

kekuatannya cukup.

4. Nikel (Ni)

Dengan unsur nikel aluminium dapat bekerja pada temperature tinggi,

misalnya piston dan silinder head untuk motor.

5. Mangan (Mn)

Dengan unsur mangan aluminium sangat mudah dibentuk, tahan korosi

baik, sifat dan mampu lasnya baik.


6. Seng (Zn)

Umumnya seng ditambahkan bersama-sama dengan unsur tembaga

dalam prosentase kecil. Dengan penambahan ini akan meningkatkan sifat-

sifat mekanik pada perlakuan panas, juga kemampuan mesin.

7. Ferro (Fe)

Penambahan ferro dimaksud untuk mengurangi penyusutan, tapi

penambahan ferro (Fe) yang besar akan menyebabkan struktur perubahan

butir yang kasar, namun hal ini dapat diperbaiki dengan Mg atau Cr.

8. Titanium (Ti)

Penambahan titanium pada aluminium dimaksud untuk mendapat

struktur butir yang halus. Biasanya penambahan bersama-sama dengan Cr

dalam prosentase 0,1%, titanium juga dapat meningkatkan mampu mesin.

2.1.1 Proses Pembuatan Aluminium Aluminium adalah logam yang sangat reaktif yang membentuk ikatan

kimia berenergi tinggi dengan oksigen. Dibandingkan dengan logam lain, proses

ekstraksi aluminium dari batuannya memerlukan energi yang tinggi untuk

mereduksi Al2O3. Proses reduksi ini tidak semudah mereduksi besi dengan

menggunakan batu bara, karena aluminium merupakan reduktor yang lebih kuat

dari karbon. Proses produksi aluminium dimulai dari pengambilan bahan

tambang yang mengandung aluminium (bauksit, corrundum, gibbsite, boehmite,

diaspore, dan sebagainya). Selanjutnya, bahan tambang dibawa menuju proses

Bayer yang ditampilkan oleh gambar 2.1

Gambar 2.1 Proses Bayer


Proses Bayer menghasilkan alumina (Al2O3) dengan membasuh bahan

tambang yang mengandung aluminium dengan larutan natrium hidroksida pada

temperatur 175 C sehingga menghasilkan aluminium hidroksida, Al(OH)3.

Aluminium hidroksida lalu dipanaskan pada suhu sedikit di atas 1000 C

sehingga terbentuk alumina dan H2O yang menjadi uap air. Setelah Alumina

dihasilkan, alumina dibawa ke proses Hall-Heroult. Proses Hall-Heroult dimulai

dengan melarutkan alumina dengan lelehan Na3AlF6, atau yang biasa disebut

cryolite. Larutan lalu dielektrolisis dan akan mengakibatkan aluminium cair

menempel pada anoda, sementara oksigen dari alumina akan teroksidasi bersama

anoda yang terbuat dari karbon, membentuk karbon dioksida. Aluminium cair

memiliki massa jenis yang lebih ringan dari pada larutan alumina, sehingga

pemisahan dapat dilakukan dengan mudah.

2.1.2 Microstruktur Aluminium Gambar 2.2 memperlihatkan struktur mikro aluminium murni. Gambar

2.3 Struktur mikro dari paduan aluminium-silikon. Gambar (a) merupakan

paduan Al-Si tanpa perlakuan khusus. Gambar (b) merupakan paduan Al-Si

dengan perlakuan termal. Gambar (c) adalah paduan Al-Si dengan perlakuan

termal dan penempaan. Perhatikan bahwa semakin ke kanan, struktur mikro

semakin baik.

Gambar 2.2 Struktur mikro dari aluminium murni


Gambar 2.3 Struktur mikro dari paduan aluminium-silikon.

2.1.3 Sifat-Sifat Aluminium Sifat teknik bahan aluminium murni dan aluminium paduan dipengaruhi

oleh konsentrasi bahan dan perlakuan yang diberikan terhadap bahan tersebut.

Aluminium terkenal sebagai bahan yang tahan terhadap korosi. Hal ini

disebabkan oleh fenomena pasivasi, yaitu proses pembentukan lapisan

aluminium oksida di permukaan logam aluminium segera setelah logamterpapar

oleh udara bebas. Lapisan aluminium oksida ini mencegah terjadinya oksidasi

lebih jauh. Namun, pasivasi dapat terjadi lebih lambat jika dipadukan dengan

logam yang bersifat lebih katodik, karena dapat mencegah oksidasi aluminium.

2.1.3.1 Sifat Fisik Aluminium Sifat fisik dari aluminium dapat dilihat pada tabel 2.1.


Tabel 2.1 Sifat fisik aluminium

Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/aluminium

2.1.3.2 Sifat Mekanik Aluminium Adapun sifat-sifat mekanik dari aluminium adalah sebagai berikut:

1. Kekuatan tarik

Kekuatan tarik adalah besar tegangan yang didapatkan ketika

dilakukan pengujian tarik. Kekuatan tarik ditunjukkan oleh nilai tertinggi

dari tegangan pada kurva tegangan-regangan hasil pengujian, dan biasanya

terjadi ketika terjadinya necking. Kekuatan tarik bukanlah ukuran kekuatan

yang sebenarnya dapat terjadi di lapangan, namun dapat dijadikan sebagai

suatu acuan terhadap kekuatan bahan.

Kekuatan tarik pada aluminium murni pada berbagai perlakuan

umumnya sangat rendah, yaitu sekitar 90 MPa, sehingga untuk penggunaan

yang memerlukan kekuatan tarik yang tinggi, aluminium perlu dipadukan.

Dengan dipadukan dengan logam lain, ditambah dengan berbagai perlakuan

termal, aluminium paduan akan memiliki kekuatan tarik hingga 600 Mpa

(paduan 7075).

2. Kekerasan

Kekerasan gabungan dari berbagai sifat yang terdapat dalam suatu

bahan yang mencegah terjadinya suatu deformasi terhadap bahan tersebut


ketika diaplikasikan suatu gaya. Kekerasan suatu bahan dipengaruhi oleh

elastisitas, plastisitas, viskoelastisitas, kekuatan tarik, ductility, dan

sebagainya. Kekerasan dapat diuji dan diukur dengan berbagai metode.

Yang paling umum adalah metode Brinnel, Vickers, Mohs, dan Rockwell.

Kekerasan bahan aluminium murni sangatlah kecil, yaitu sekitar 20

skala Brinnel, sehingga dengan sedikit gaya saja dapat mengubah bentuk

logam. Untuk kebutuhan aplikasi yang membutuhkan kekerasan, aluminium

perlu dipadukan dengan logam lain dan/atau diberi perlakuan termal atau

fisik. Aluminium dengan 4,4% Cu dan diperlakukan quenching, lalu

disimpan pada temperatur tinggi dapat memiliki tingkat kekerasan Brinnel

sebesar 160.

3. Ductility (kelenturan)

Ductility didefinisikan sebagai sifat mekanis dari suatu bahan

untuk menerangkan seberapa jauh bahan dapat diubah bentuknya secara

plastis tanpa terjadinya retakan. Dalam suatu pengujian tarik, ductility

ditunjukkan dengan bentuk neckingnya; material dengan ductility yang

tinggi akan mengalami necking yang sangat sempit, sedangkan bahan yang

memiliki ductility rendah, hampir tidak mengalami necking. Sedangkan

dalam hasil pengujian tarik, ductility diukur dengan skala yang disebut

elongasi. Elongasi adalah seberapa besar pertambahan panjang suatu bahan

ketika dilakukan uji kekuatan tarik. Elongasi ditulis dalam persentase

pertambahan panjang per panjang awal bahan yang diujikan.

4. Recyclability (daya untuk didaur ulang)

Aluminium adalah 100% bahan yang dapat didaur ulang tanpa

penurunan dari kualitas awalnya, peleburannya memerlukan sedikit energi,

hanya sekitar 5% dari energi yang diperlukan untuk memproduksi logam

utama yang pada awalnya diperlukan dalam proses daur ulang.

5. Reflectivity (daya pemantulan)

Aluminium adalah reflektor yang baik dari cahaya serta panas, dan

dengan bobot yang ringan, membuatnya ideal untuk bahan reflektor

misalnya atap.


2.1.4 Diagram fasa aluminium Suhu rekristalisasi pada paduan Al-Mn adalah 660 C. Struktur

kristal logam akan rusak pada titik cairnya, sehingga perlakuan panas

dilakukan dibawah suhu rekristalisasi bahan. Diagram fasa Al-Mn seperti

yang diperlihatkan pada gambar 2.4

Gambar 2.4 Diagram fasa Al-Mn

Sumber: ASM Handbook

Penambahan magan pada paduan akan berefek pada sifat dapat perlakuan

pengerasan (work-hardening) pada alumunium paduan, sehingga didapatkan

logam paduan dengan kekuatan tarik tinggi namun tidak terlalu rapuh.

Penambahan mangan juga akan berefek pada meningkatnya suhu rekristalisasi

dari paduan.

2.1.5 Aplikasi Aluminium untuk Konstruksi Atap Atap adalah bagian dari suatu bangunan yang berfungsi sebagai penutup

seluruh ruangan yang ada dibawahnya terhadap pengaruh panas, hujan, angin,

debu atau untuk keperluan perlindungan.


Syarat syarat atap yang harus di penuhi antara lain:

1. Konstruksi atap harus kuat menahan beratnya sendiri dan tahan terhadap

tekanan maupun tiupan angin

2. Pemilihan bentuk atap yang akan dipakai hendaknya sedemikian rupa,

sehingga menambah keindahaan serta kenyamanaan bertempat tinggal

bagi penghuninya

3. Agar rangka atap tidak mudah diserang oleh rayap/bubuk, perlu diberi

lapisan pengawet

4. Bahan penutup atap harus tahan terhadap pengaruh cuaca

5. Kemiringan atau sudut lereng atap harus disesuaikan dengan jenis bahan

penutupnya maka kemiringannya dibuat lebih landai.

6. Tahan panas dan tahan api.

Aluminium adalah bahan yang belakangan dipilih untuk digunakan

sebagai material dari pembuatan atap. Keunggulan utamanya adalah massanya

yg ringan dengan kekuatan menengah dan daya tahan terhadap korosi serta

kemampuannya untuk merefleksikan kembali sinar matahari. Di Indonesia

klasifikasi penggunaan aluminium sebagai atap terdapat dalam SNI 03-2583-

1989 aluminium lembaran bergelombang untuk atap dan dinding.

Sesuai standar tersebut salah satu jenis aluminium yang dapat digunakan

sebagai bahan atap adalah seri 5005 dengan spesifikasi kekuatan mekanis seperti

pada tabel 2.2

Tabel 2.2 Kekuatan mekanis aluminium 5005

Form Proof stress 0.2

%

Ultimate Tensile Strength,

MPa

Hardness,

Brinnel

sheet 60 120 30

Sumber: http://aluminium.matter.uk.org/

2.2 Deformasi plastis menyeluruh (Severe Plastic Deformation) Deformasi plastis menyeluruh adalah salah satu proses untuk

memperoleh struktur kristal yang sangat halus dalam logam, yang memiliki


struktur kristalografi yang berbeda (Zrnik, J, 2008). Proses deformasi plastis

menyeluruh dapat didefinisikan sebagai proses-proses yang menyebabkan

regangan plastis yang sangat tinggi pada logam untuk menghasilkankan

penghalusan butir (Srinivasan, R, 2006). Jumlah tegangan plastis yang

dihasilkan oleh logam klasik dalam proses operasi seringkali terbatas karena

kegagalan material atau alat. Metode pembentukan tekan lebih disukai untuk

menghambat terjadi nukleasi, pertumbuhan dan koalesensi yang mengarah pada

rapuhan bahan. Dalam beberapa proses seperti rolling atau drawing

pengurangan ukuran dari ketebalan material dapat dicapai. Namun, bentuk yang

dihasilkan oleh proses cukup besar untuk digunakan dalam konversi lebih lanjut

menjadi produk. Jadi proses pembentukan logam baru mampu menghasilkan

deformasi plastis yang sangat besar atau menyeluruh (SPD) tanpa perubahan

besar dalam geometri (Olejnik, L, 2005).

Berikut ini adalah beberapa metode deformasi menyeluruh:

1. High Pressure Torsion (HPT, Valiev at al., 1997)

Deformasi plastik menyeluruh dengan high pressure torsion

menyebabkan terjadi deformasi didalam cakram di antara dua landasan di

mana satu landasan berputar terhadap landasan lainnya yang mencengkram

material seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5. Metode ini terbatas

pada cakram kecil. Deformasi yang terinduksi selama HPT adalah tidak

seragam dari pusat ke diameter luar (Srinivasan, R, 2006).

Gambar 2.5 Persentasi secara skematik dari High pressure torsion


2. Equal Channel Angular Pressing (ECAP, Segal, 1977)

Equal channel angular pressing adalah suatu prosedur proses dimana

material diberikan regangan plastis berupa geseran sederhana dengan

penekanan melalui cetakan dua saluran. Cetakan ini terdiri dari dua saluran

yang berbentuk L dengan penampang sama dan memiliki sudut () antara

dua saluran tersebut, seperti terlihat pada Gambar 2.6. Regangan yang besar

akibat penekanan pada proses Cetak Tekan ini mengakibatkan perubahan

pada struktur butir (Srinivasan, R, 2006).

Gambar 2.6 Persentasi secara skematik dari Equal channel angular pressing

3. Cyclic Extrusion-Compression (CEC, J. and M. Richert, Zasadzinski,

Korbel, 1979)

Richert J. dkk. datang dengan ide Cyclic extrusion-compression

(CEC), CEC melibatkan aliran berputar dari logam antara ekstrusi bolak-

balik dan ruang kompresi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7. Efek

deformasi jelas bisa dicapai dengan bingkai/cetakan tetap dan pukulan

bergerak atau sebaliknya.

Gambar 2.7 Persentasi secara skematik dari Cyclic extrusion-compression


4. Multiaxial Forging (CCDF, Ghosh, 1988)

Multi-Axial Compressions/Forgings terjadi deformasi dari sampel

penampang persegi panjang melalui serangkaian kompresi sehingga dimensi

awal bilet yang dipertahankan. Arah penempatan diubah melalui dari sudut

900 antara kompresi yang berurutan. Skema satu langkah Multi-Axial

Compressions/Forgings ditunjukkan pada Gambar 2.8. Multi-Axial

Compressions/Forgings sangat efektif didalam memproduksi struktur butir

halus, tetapi kekurangannya adalah distribusi regangan tidak seragam

sepanjang bilet penampang. Namun ketidak seragaman ini dapat dihilangkan

dengan pelumasan yang baik pada bilet dan melalui sejumlah langkah

kompresi/tempa.

Gambar 2.8 Persentasi secara skematik dari Multiaxial forging

5. Accumulatibe Roll-Bonding (ARB, Saito, Tsuji, Utsunomiya, Sakai,

1998)

Teknik ini menggunakan mesin pengerolan logam konvensional.

Lempengan logam dirol sehingga ketebalannya berkurang setengahnya dari

tebal awal logam sebelum dirol. Kemudian lempengan logam yang telah

dirol dipotong menjadi 2 bagian, dan ditumpuk menjadi 1 lapisan, kemudian

dirol kembali sehingga ketebalannya berkurang setengahnya dari tebal awal.

Proses ini terus berulang-ulang dilakukan sehingga regangan yang sangat

besar bisa diperoleh dan terkumpul pada logam yang diproses. Prosesnya

seperti yang ditunjukkan gamba 2.9.


Gambar 2.9 Persentasi secara skematik dari Accumulative Roll-Bonding

6. Repetitive Corrugation And Straightening (RCS, Zhu, Lowe, Jiang,

Huang, 2001)

Selama proses RCS, benda kerja berulang-ulang mengalami

pembengkokan dan pelurusan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10.

Dengan proses ini, akumulasi tegangan tinggi sambil mempertahankan

bentuk benda kerja awal. Proses ini dapat berlangsung secara terus menerus

atau terputus-putus. Benda kerja diratakan diluar dengan cetakan datar

dalam proses yang terputus-putus dan gulungan halus dalam proses yang

berlangsung secara terus menerus.

Gambar 2.10 Persentasi secara skematik dari RCS

2.3 Accumulative Roll-Bonding (ARB) Accumulative roll bonding, singkatnya proses ARB ditemukan oleh

ilmuwan jepang dari universitas Osaka yang bernama Nobuhiro Tsuji pada tahun

1998. Adapun detail mengenai proses ARB bisa dilihat dari gambar 2.11.


Gambar 2.11 Prinsip Proses ARB

Rolling adalah proses deformasi plastis yang sangat baik untuk

memproduksi lembaran, pelat dan batangan logam. Teknik ARB menggunakan

mesin pengerolan logam konvensional. Lempengan logam dirol sehingga

ketebalannya berkurang setengahnya dari tebal awal logam sebelum dirol.

Kemudian lempengan logam yg telah dirol dipotong menjadi 2 bagian, dan di

tumpuk menjadi 1 lapisan. Untuk memperoleh rekatan yang baik selama proses

pengerolan, permukaan 2 logam yang akan saling kontak harus dibersihkan

terlebih dahulu. Biasanya proses pembersihan kotoran yang menempel dilakukan

dengan meng-gerinda permukaan. Setelah bersih, lempengan logam tersebut

kemudian ditumpuk menjadi 1 lapisan, dan di rol kembali sehingga ketebalan

berkurang setengahnya. Proses ini (rolling->cutting->surface treatment-

>stacking) terus berulang-ulang dilakukan sehingga regangan yang sangat besar

bisa diperoleh dan terkumpul pada logam yang diproses.

Proses ini dapat menghasilkan regangan plastik yang tinggi karena

pertambahan lebar diabaikan dalam pengerolan, jika, penurunan ketebalan

dipertahankan sampai 50% dalam setiap laluan. Regangan yang bisa dicapai

tidak terbatas, karena pada prinsipnya banyak siklus tidak terbatas (Ibrahim M.

Elseaidy, 2007). Deformasi besar sangat dimungkinkan oleh proses ARB. Ketika

reduksi adalah 50% per siklus, ketebalan lapisan (T), total reduksi (rt), dan total

regangan ekuifalen (t) setelah siklus ke-n dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan 2.1, persamaan 2.2, dan persamaan 2.3.


(2.1)

rt (2.2) t (2.3) Keterangan:

T = Ketebalan lapisan

To = Ketebalan lapisan awal

rt = Total reduksi

t = regangan ekuivalen

n = jumlah layer

2.4 Uji Tarik Adalah salah satu uji stress-strain mekanik yang bertujuan untuk

mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik. Dalam pengujiannya, bahan uji

ditarik sampai putus.

Banyak hal yang dapat kita pelajari dari hasil uji tarik. Biasanya yang

menjadi fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan tersebut dalam

menahan beban tarik. Kemampuan ini umumnya disebut Ultimate Tensile

Strength dalam bahasa Indonesia disebut kekuatan tarik maksimum.

Perubahan panjang dalam kurva disebut sebagai regangan teknik( eng.),

yang didefinisikan sebagai perubahan panjang yang terjadi akibat perubahan

statik (L) terhadap panjang batang mula-mula (L0).Tegangan yang dihasilkan

pada proses ini disebut dengan tegangan teknik (eng), dimana didefinisikan

sebagai nilai pembebanan yang terjadi (F) pada suatu luas penampang awal (A0).

Tegangan normal tesebut akibat beban tekan statik dapat ditentukan berdasarkan

persamaan (2.4).

AoF

= (2.4)

Keterangan:

= Tegangan normal akibat beban tarik statik (N/mm2)

F = Beban tarik (N)


Ao = Luas penampang spesimen mula-mula (mm2)

Regangan akibat beban tarik statik dapat ditentukan berdasarkan persamaan

(2.5).

LL

= (2.5)

Dimana: =L L-L0

Keterangan:

= Regangan akibat beban tarik statik

L = Perubahan panjang spesimen akibat beban tarik (mm)

Lo = Panjang spesimen mula-mula (mm)

Pada prakteknya nilai hasil pengukuran tegangan pada suatu pengujian

tarik dan tekan pada umumnya merupakan nilai teknik. Regangan akibat beban

tarik yang terjadi, panjang akan menjadi berkurang dan diameter pada spesimen

akan menjadi besar, maka ini akan terjadi deformasi plastis. Hubungan antara

stress dan strain dirumuskan pada persamaan (2.6)

E = / (2.6)

E adalah gradien kurva dalam daerah linier, di mana perbandingan tegangan ()

dan regangan () selalu tetap. E diberi nama Modulus Elastisitas atau Young

Modulus. Kurva yang menyatakan hubungan antara strain dan stress seperti ini

kerap disingkat kurva SS (SS curve). Kurva ini ditunjukkan oleh gambar 2.12.


Gambar 2.12 Kurva Tegangan-Regangan

2.5 Uji Kekerasan (Hardness Test) Pengujian kekerasan Brinnel merupakan pengujian standar skala industri,

tetapi karena penekannya terbuat dari bola baja yang berukuran besar dan beban

besar maka bahan yang sangat lunak atau sangat keras tidak dapat diukur

kekerasannya. Di dalam aplikasi manufaktur, material diuji untuk dua

pertimbangan, sebagai riset karakteristik suatu material baru dan juga sebagai

suatu analisa mutu untuk memastikan bahwa contoh material tersebut

menghasilkan spesifikasi kualitas tertentu.

Pengujian yang paling banyak dipakai adalah dengan menekan alat

penekan tertentu kepada benda uji dengan beban tertentu dan dengan mengukur

ukuran bekas penekanan yang terbentuk di atasnya, cara ini dinamakan cara

kekerasan dengan penekanan (brinnel).

Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk material yang

dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan (Frictional force), dalam hal

ini bidang keilmuan yang berperan penting mempelajarinya adalah Ilmu Bahan

Teknik (Metallurgy Engineering). Kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan

suatu material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan).


Didunia teknik, umumnya pengujian kekerasan menggunakan empat

macam metode pengujian kekerasan, yakni:

1. Brinell (HB/BHN)

Pengujian kekerasan dengan metode Brinell bertujuan untuk

menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material

terhadap bola baja (identor) yang ditekankan pada permukaan material

uji tersebut (speciment). Idealnya, pengujian Brinell diperuntukan bagi

material yang memiliki kekerasan Brinell sampai 400 HB, jika lebih dari

nilai tersebut maka disarankan menggunakan metode pengujian Rockwell

ataupun Vickers. Angka Kekerasan Brinell (HB) didefinisikan sebagai

hasil bagi (Koefisien) dari beban uji (F) dalam Newton yang dikalikan

dengan angka faktor 0,102 dan luas permukaan bekas luka tekan

(injakan) bola baja (A) dalam milimeter persegi.

2. Rockwell (HR/RHN)

Skala yang umum dipakai dalam pengujian Rockwell adalah:

1. HRa (Untuk material yang lunak).

2. HRb (Untuk material dengan kekerasan sedang).

3. HRc (Untuk material yang sangat keras).

3. Vickers (HV/VHN)

Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukan

kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap

intan berbentuk piramida dengan sudut puncak 136 Derajat yang

ditekankan pada permukaan material uji tersebut. Angka kekerasan

Vickers (HV) didefinisikan sebagai hasil bagi (koefisien) dari beban uji

(F) dalam Newton yang dikalikan dengan angka faktor 0,102 dan luas

permukaan bekas luka tekan (injakan) bola baja (A) dalam milimeter

persegi.

4. Micro Hardness

Metode yang satu ini jarang sekali dipakai.


2.6 Metallography Test Analisa mikro adalah suatu analisa mengenai struktur logam melalui

pembesaran dengan menggunakan mikroskop khusus metalografi. Dengan

analisa mikro struktur, kita dapat mengamati bentuk dan ukuran kristal logam,

kerusakan logam akibat proses deformasi, proses perlakuan panas, dan

perbedaan komposisi.

Sifat-sifat logam terutama sifat mekanis dan sifat fisis sangat dipengaruhi

oleh mikro struktur logam dan paduannya, disamping komposisi kimianya.

Struktur mikro dari logam dapat diubah dengan jalan perlakuan panas ataupun

dengan proses perubahan bentuk (deformasi) dari logam yang akan diuji.

2.6.1 Mounting Spesimen Spesimen yang berukuran kecil atau memiliki bentuk yang tidak

beraturan akan sulit untuk ditangani khususnya ketika dilakukan pengamplasan

dan pemolesan akhir. Sebagai contoh adalah spesimen yang berupa kawat,

spesimen lembaran metal tipis, potongan yang tipis, dan lain-lain. Untuk

memudahkan penanganannya, maka spesimen-spesimen tersebut harus

ditempatkan pada suatu media (media mounting). Secara umum syarat-syarat

yang harus dimiliki bahan mounting adalah:

1. Bersifat inert (tidak bereaksi dengan material maupun zat etsa)

2. Sifat eksoterimis rendah

3. Viskositas rendah

4. Penyusutan linier rendah

5. Sifat adhesi baik

6. Flowability baik, dapat menembus pori, celah dan bentuk

ketidakteraturan yang terdapat pada spesimen

7. Khusus untuk etsa elektrolitik dan pengujian SEM, bahan

mounting harus kondusif.

Media mounting yang dipilih haruslah sesuai dengan material dan jenis

reagen etsa yang akan digunakan. Pada umumnya mounting menggunakan

material plastik sintetik. Materialnya dapat berupa resin (castable resin) yang


dicampur dengan hardener, atau bakelit. Penggunaan castable resin lebih mudah

dan alat yang digunakan lebih sederhana dibandingkan bakelit, karena tidak

diperlukan aplikasi panas dan tekanan. Bahan castable resin ini tidak memiliki

sifat mekanis yang baik (lunak) sehingga kurang cocok untuk material-material

yang keras. Teknik mounting yang paling baik adalah menggunakan

thermosetting resin dengan menggunakan material bakelit. Material ini berupa

bubuk yang tersedia dengan warna yang beragam. Thermosetting mounting

membutuhkan alat khusus, karena dibutuhkan aplikasi tekanan (4200 lb.in-2) dan

panas (1490C) pada mold saat mounting.

2.6.2 Polishing (Pemolesan) Spesimen Setelah diamplas sampai halus, sampel harus dilakukan pemolesan.

Pemolesan bertujuan untuk memperoleh permukaan sampel yang halus, bebas

goresan dan mengkilap seperti cermin dengan permukaan teratur. Permukaan

sampel yang akan diamati di bawah mikroskop harus benar-benar rata. Apabila

permukaan sampel kasar atau bergelombang, maka pengamatan struktur mikro

akan sulit untuk dilakukan karena cahaya yang datang dari mikroskop

dipantulkan secara acak oleh permukaan sampel. Tahap pemolesan dimulai

dengan pemolesan kasar terlebih dahulu kemudian dilanjutkan dengan

pemolesan halus.

2.6.3 Etching (Etsa) Spesimen Etsa merupakan proses penyerangan atau pengikisan batas butir secara

selektif dan terkendali dengan pencelupan ke dalam larutan pengetsa baik

menggunakan listrik maupun tidak ke permukaan sampel sehingga detil struktur

yang akan diamati akan terlihat dengan jelas dan tajam. Untuk beberapa

material, mikrostruktur baru muncul jika diberikan zat etsa. Sehingga perlu

pengetahuan yang tepat untuk memilih zat etsa yang tepat. Pengamatan struktur

makro dan mikro. Pengamatan metalografi dengan mikroskop optik dapat dibagi

dua, yaitu:

1. Metalografi makro yaitu pengamatan struktur dengan perbesaran 10-100

kali.


2. Metalografi mikro yaitu pengamatan struktur dengan perbesaran di atas

100 kali.

2.6.4 Analisa Struktur Butir Tiap volume yang mempunyai orientasi tertentu disebut butir dan daerah

tidak teratur antarbutir disebut batas butir. Lebar batas butir sekitar dua atau tiga

deretan atom. Sebetulnya, butir dan batas butir berdimensi tiga. Gambar hanya

menampilkan penampang tertentu. Gelembung polihedral yang terbentuk bila

larutan sabun kita aduk merupakan model tiga dimensi dari kristal dengan batas

butirnya.

Butir kristal tidak sepenuhnya berbentuk polihedral, tetapi dapat

mempunyai bentuk yang berbeda, bergantung pada riwayat termal dan mekanik

bahan utuh. Sifat mekanik turut ditentukan oleh ukuran butir. Makin halus butir,

makin keras bahan, dan kekuatan luluh, keuletan dan ketangguhan bahan juga

lebih tinggi

2.6.4.1 Perubahan Struktur Butir Struktur kristal logam akan rusak pada titik cairnya. Batas butir akan

lenyap dan kekuatan mekanik tidak akan berarti lagi. Struktur kristal akan

terbentuk kembali jika logam didinginkan. Sewaktu membeku, energi dilepaskan

dalam bentuk panas laten pembekuan, dan laju pembekuan bergantung pada

jumlah panas yang dapat dilepaskan.

Bila pendinginan berlangsung secara perlahan-lahan, terbentuklah

kelompok atom pada permukaan cairan yang kemudian menjadi inti butiran

padat. Selama solidifikasi dengan laju pendinginan lambat, inti pertama

bertambah besar akibat kepindahan atom dari cairan kebahan padat. Akhirnya,

semua cairan bertransformasi dan butir bertambah besar. Batas butir merupakan

titik pertemuan pertumbuhan berbagai inti. Bila pendinginan cepat, jumlah

kelompok bertambah dan tiap-tiap kelompok tumbuh dengan cepat hingga

akhirnya saling bertemu. Sebagai hasil akhir, diperoleh logam dengan jumlah

butir yang banyak atau disebut logam padat berbutir halus.


Bila logam direntangkan melampaui batas elsitk dan mengalami

deformasi tetap sebagian energi deformasi tertumpuk dalam butir sebagai

distorsi kisi dan rangkaian dislokasi. Struktur coran logam yang langsung

membeku dari cairan tidak mengadung energi deformasi mekanik. Oleh karena

itu, struktur akan stabil dan hampir-hampir tidak mempunyai kecederungan

untuk berubah. Pemanasan hingga temperatur tinggi hanya akan mengubah

bentuk butir secara terbatas, terkecuali pada besi dan baja. Pada logam ini,

transformasi struktur padat terjadi jauh dibawah titik cair, dan mempunyai efek

memperhalus butir struktur coran. Akan tetapi, umumnya bahan teknik tidak

mengalami transformasi seperti itu dan struktur coran akan tetap ada sampai

dipecahkan secara mekanik.

Sifat mekanik turut ditentukan oleh ukuran butir. Makin halus butir, makin

keras bahan dan kekuatan luluh; keuletan dan ketangguhan bahan juga lebih

tinggi. Hubungan antara besar butir dan kekuatan diberikan oleh persamaan Petch

yang dirumuskan pada persamaan (2.6).

(2.6)

Dimana:

y = Tegangan luluh

i= Tegangan friksi (friction stress)

k= Koefisien penguat (strengthening coefficient)

d= ukuran (diameter) butir

2.6.4.2 Penghitungan Besar Butir Ada beberapa metode yang dapat dilakukan untuk mengukur besar butir

dari struktur mikro suatu material salah satunya adalah metode Planimetri yang

dikembangkan oleh Jeffries. Metode ini cukup sederhana untuk menetukan

jumlah butir persatuan luas pada bagian bidang yang dapat dihubungkan pada

standar ukuran butir ASTM E 112. Metode planimetri ini melibatkan jumlah

butir yang terdapat dalam suatu area tertentu yang dinotasikan dengan NA.


Secara skematis proses perhitungan menggunakan metode ini ditunjukkan oleh

gambar 2.13.

Gambar 2.13 Perhitungan butiran mengunakan metode planimetri

Sumber: ASTM E 112-96, 2000

Jumlah butir bagian dalam lingkaran (Ninside) ditambah setengah jumlah butir

yang bersingungan (Nintercepted) dengan lingkaran dikalikan oleh pengali Jeffries

(f)

(2.7)

Pengali Jeffries tergantung pada perbesaran yang digunakan dan dapat dilihat

pada tabel 2.3 berikut.

Tabel 2.3 faktor pengali (f) Jeffries

Sumber: ASTM E 112-96, 2000


pengertian bearing

Documents

Transcript of pengertian bearing