proses perlakuan permukaan.ppt

7/21/2019 proses perlakuan permukaan.ppt

1/18


2/18

Bina Nusantara

Learning Outcomes

Diffusion methods

Selective hardening methods

Outline Materi :

Mahasiswa dapat menerangkan proses pengolahan

permukaan dengan mememodifikasi mikrostruktur

bagian permukaan atau bagian bawah permukaan

material dasar

.


3/18

Bina Nusantara

PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN

SURFACE MODIFICATION

Mengolah permukaan dengan memodifikasi mikrostruk-tur bagian permukaan atau bagian bawah permukaan

material dasar.

DIFFUSION METHODS

Diffusion methodsadalah suatu metode dimana permu-kaan material dasar disusupi dengan atom unsur lain

sehingga berubah sifat-sifatnya.

Salah satu pemanfaatan yang terpenting adalah untuk

pengerasan permukaan bendakerja dengan berbagai

macam cara, antara lain :carburizing,

nitriding,

carbonitriding, dll.


4/18

Bina Nusantara

CARBURISING

Carburizingadalah suatu teknik pengerasan permukaan dengan

mendifusikan karbon melalui permukaan bendakerja .Pada umumnya bendakerja yang dikeraskan adalah baja dengankeuletan tinggi, dengan kadar karbon 0,2 % atau kurang.

Baja ini tidak dapat langsung dikeraskan karena kadar karbon-nya terlalu rendah.

Untuk menambah kadar karbon dilakukan dengan mendifusikan

karbon aktif melalui permukaan baja sehingga permukaanmengandung cukup banyak karbon untuk dapat dikeraskan.

Proses pengerasan carburising dilakukan melalui dua tahapan,yaitu :

1) Penambahan karbon; dilakukan dengan memanaskan benda-kerja pada temperatur yang cukup tinggi dalam lingkunganyang mengandung karbon aktif, sehingga atom karbon ber-difusi masuk ke dalam baja hingga mencapai kadar tertentudan kedalaman tertentu. Ada 3 cara penambahan karbonyaitu solid carburising, liquid carburising, dan gas carburising.

2) Pengerasan; dilakukan dengan pemanasan kembali padatemperatur tertentu kemudian dicelup (quenching) dalam airatau oli sehingga terbentuk lapisan martensit yang sangatkeras pada permukaan bendakerja.



5/18

Bina Nusantara

NITRIDING

Nitriding dilakukan dengan memanaskan baja di dalam dapur

yang mengandung atom nitrogen aktif yang akan berdifusi kedalam baja dan bereaksi dengan unsur dalam baja dan mem-bentuk nitrida yang sangat keras dan stabil.

Nitrogen aktif diperoleh dari gas amonia yang bila dipanaskanpada temperatur 500 600OC akan berdekomposisi menjadinitrogen aktif dan gas hidrogen.

Pada dasarnya semua baja dapat dinitriding, tetapi hasil yangbaik akan diperoleh bila baja mengandung unsur paduan yangdapat membentuk nitrida (nitride forming elements) sepertialuminium, kromium, atau molibdenum.

Bendakerja yang akan dinitriding dimasukkan ke dalam dapuryang kedap udara dan kemudian gas amonia dialirkan secara

kontinu selama pemanasan pada temperatur 500600

O

C, dalamwaktu yang cukup lama (dapat sampai beberapa hari).

Lapisan yang terbentuk sangat tipis, sehingga baja yang dinitri-ding biasanya tidak boleh terlalu lunak, 0,3 0,4 % C, agarmampu mendukung lapisan yang terlalu tipis tersebut.

Baja yang dinitriding mempunyai sifat tahan aus, tahan korosi,dan sifat tahan terhadap kelelahan yang sangat baik.

2 NH32 Nat+ H2



6/18

Bina Nusantara

Gambar 23.1 Proses Nitridasi Plasma

1

2

3 4

5

61: gas nitrogen

2: pemanas

3 : kontrol temperatur4: pompa vakum

5: tegangan tinggi

6: tabung nitrid

PROSES NITRIDASI PLASMA



7/18

Bina Nusantara

Gambar 23. 2 Peralatan nitridasi plasma

PERALATAN NITRIDASI PLASMA



8/18

Bina Nusantara

CARBONITRIDING

Carbonitriding menggunakan gas seperti pada gas carburising

(campuran gas yang terdiri dari gas karbon monoksida dan gas

hidrokarbon) yang diperkaya dengan gas amonia, sehingga yang

berdifusi bukan hanya karbon tetapi juga nitrogen. Proses

berlangsung pada temperatur yang lebih rendah.

Dengan larutnya karbon dan nitrogen pada permukaan material

dasar (dalam austenit) maka akan mempertinggi hardenability,

sehingga quenching tidak perlu terlalu drastis pendinginannya,

apalagi juga temperatur pemanasan selama difusi lebih rendah,

maka kemungkinan terjadinya distorsi/retak akan lebih rendah.

Kekerasan yang dihasilkan dari carbonitriding (setelah quen-ching) akan lebih stabil terhadap pemanasan, tidak mudah

menjadi lunak karena pemanasan.



9/18

Bina Nusantara

SELECTIVE HARDENING METHODS

Selective hardening methods adalah suatu metode

pengerasan dengan pemanasan luasan lokal permukaan

bendakerja.

Yang termasuk dalam klasifikasi ini antara lain :

flame hardening,induction hardening,

laser hardening,

electron beam hardening

ion implantation, dll.



10/18

Bina Nusantara


FLAME HARDENING

Flame hardening dilakukan dengan menyemburkan api

intensitas tinggi ke permukaan bendakerja, biasanyadengan api dari brander oxyacetylene, sehingga sebelum

panas sempat menjalar ke bagian dalam bagian

permukaan sudah mencapai temperatur austenitising,

kemudian segera dicelup (quench) ke dalam air atau oli.

Dengan demikian di bagian permukaan terbentuk lapisan

martensit, sedang dibagian dalam tetap seperti semula.

Baja yang akan diflame hardening harus memiliki

hardenability yang memadai, kadar karbonnya 0,30

0,50 %.Kekerasan lapisan terutama tergantung pada kadar

karbon dari bajanya sedang tebal lapisan tergantung

pada seberapa tebal bagian permukaan yang mengalami

pemanasan sampai menjadi austenit dan didinginkan

dengan cara dicelup.


11/18

Bina Nusantara


Proses flame hardening cukup sederhana sehingga

dapat dilakukan secara manual, terutama untuk bendakerja dengan ukuran yang kecil.

Untuk ukuran yang lebih besar diperlukan brander danperalatan khusus, seperti dalam gambar di atas.

Pada brander selain penyembur api juga dipasang

penyemprot air di dekatnya, juga diperlukan alat untuk

mengatur gerakan brander/benda kerja.

Gambar 23.3 Skema flame hardening


12/18

Bina Nusantara


INDUCTION HARDENING

Induction hardening sama dengan flame hardening, hanyasaja disini pemanasan ditimbulkan oleh arus induksi yang

terjadi karena adanya medan magnit yang berubah-ubah

dengan sangat cepat.

Arus induksi ini akan menim-

bulkan panas pada permukaanbendakerja.

Panas ini akan sangat intens

bila arus bolak-balik yang me-

nimbulkan induksi ini adalah

arus bolak-balik dengan fre-kuensi tinggi.

Bendakerja diletakkan di dekat kumparan yang dialiri

arus berfrekuensi tinggi seperti gambar di atas.

Gambar 23.4 Skema induction hardening


13/18

Bina Nusantara


LASER HARDENING

Laser hardening adalah pengerasan dengan sinar laserdengan memanaskan logam pada permukaan kemudian di

quenching.

Pengerasan dilakukan hanya pada daerah yang diingin-

kan.

Keuntungan penggunaan sinar laser

kecepatan produksi tinggi,

proses mudah dikontrol,

dapat digunakan untuk benda ukuran rumit,

daerah terpengaruh panas tipis,

distorsi sedikit dan pengerjaan bersih..


14/18

Bina Nusantara


ELECTRON BEAM HARDENING

Electron beam hardening dilakukan dengan menggunakanberkas elektron yang dikonsentrasikan hingga memiliki

energi dengan densitas yang tinggi.

Berkas elektron yang ditimbulkan oleh sebuah senapan

difokuskan ke suatu daerah kecil, sehingga menghasilkan

panas dalam waktu yang sangat singkat.

Setelah temperatur austenit dapat dicapai (biasanya

dalam waktu kurang dari satu detik), kemudian pema-

nasan dihentikan dan langsung diquenching, hingga

terjadi pengerasan pada daerah kecil dari bendakerjatersebut.

Hasil yang terbaik dapat dihasilkan bila dikerjakan dalam

ruang hampa udara (vacuum), dan hal ini akan memper-

lambat laju produksi.


15/18

Bina Nusantara


ION IMPLANTATION

Ion implantation dilakukan dengan memasukkan ion

kedalam permukaan benda kerja melalui akselerator

dengan energi tinggi ( 10 500 kev).

Proses dilakukan dalam ruang vakum, dapat dihasilkan

permukaan yang bersih dan terhindar dari reaksi kimiaoksidasi.

Daerah yang diimplan relatif kecil, untuk memproses

daerah yang lebih luas maka benda kerja digerakkan.

Sifat keras dan lapisan implantasi sangat tipis, sesuaiuntuk pemakaian khusus.


16/18

Bina Nusantara

PERBANDINGAN KETEBALAN BERBAGAI PRODUK

REKAYASA PERMUKAAN


0,1 1 10 102 103 104 mm

PVD

CVD NICKEL PLATING

THERMAL SPRAY

ION IMPLANT NITRIDING

NITROCARBURS SURFACE ALLOY

THERMAL HARDENING

Gambar 23.5 Perbandingan ketebalan berbagai produk rekayasa permukaan


17/18

Bina Nusantara

Pengerasan laser

Implantasi ion

PVD

CVD

Karburasi

Nitridasi gas

Pengerasan nyala api

1700 - 2100

200 - 2300

2300 - 2500

1540 - 1800

800 - 900

960 - 1100

700 - 800

CONTOH NILAI KEKERASAN PRODUK SURFACE

ENGINEERING


JENIS PROSES KEKERASAN(HV)


18/18

Bina Nusantara

SELESAI

TERIMA KASIH


proses perlakuan permukaan.ppt

Documents

Transcript of proses perlakuan permukaan.ppt