1)
Jelaskanlah langkah-langkah pengujian
metalografi secara rinci !
Jawab
=
Langkah yang harus kita lakukan
sebelum melihat struktur sample atau benda uji dengan Optical Microscope adalah
dengan preparasi sample. Adapun secara garis
besar langkah-langkah
yang dilakukan pada metalografi adalah:
a.
Pemotongan Spesimen (Sectioning)
Proses
Pemotongan merupakan pemindahan material dari sampel yang besar menjadi
spesimen dengan ukuran yang kecil.
b.
Pembingkaian ( Mounting)
Pembingkaian
seringkali diperlukan pada persiapan spesimen metalografi, meskipun pada
beberapa spesimen dengan ukuran yang agak besar, hal ini tidaklah mutlak. Akan
tetapi untuk bentuk yang kecil atau tidak beraturan sebaiknya dibingkai untuk
memudahkan dalam memegang spesimen pada proses pngamplasan dan pemolesan.
c.
Pengerindaan, Pengamplasan dan Pemolesan
Pada
proses ini dilakukan penggunaan partikel abrasif tertentu yang berperan sebagai
alat pemotongan secara berulang-ulang. Pada beberapa proses, partikel-partikel
tersebut dsisatukan sehingga berbentuk blok dimana permukaan yang ditonjolkan
adalah permukan kerja. Partikel itu dilengkapi dengan partikel abrasif yang
menonjol untuk membentuk titik tajam yang sangat banyak.
d.
Polishing
yaitu menghaluskan serta
menghilangkan goresan – goresan selama proses grinding dengan menggunakan kain
bludru (polishing cloth) dan pasta diamand dengan tingkat kehalusan 6 μm, 1 μm
dan ¼ μm. sebagai media pendingin digunakan Luricant Blue atau alkohol 96%.
e.
Pengetsaan (Etching)
Etsa
dilakukan dalam proses metalografi adalah untuk melihat struktur mikro dari
sebuah spesimen dengan menggunakan mikroskop optik. Spesimen yang cocok untuk
proses etsa harus mencakup daerah yang dipoles dengan hati-hati, yang bebas
dari deformasi plastis karena deformasi plastis akan mengubah struktur mikro
dari spesimen tersebut. Proses etsa untuk mendapatkan kontras dapat
diklasifikasikan atas proses etsa tidak merusak (non disctructive
etching) dan proses etsa merusak (disctructive etching)
f.
Viewing
Pengamatan yang dilakukan dengan menggunakan mikroskop
optic dan mikroskop elektron.
2) Gambarkanlah skema klasifikasi bahan Teknik !
Jawab =
3) Gambarkanlah Stress-strain diagram dan
jelaskanlah penentuan modulus Young, tegangan luluh (yield), daerah plastis,
daerah elastis, ultimate tensile strength (UTS) dan elongasi ?
Jawab =
a. Modulus Young
Yaitu
deskripsi matematis dari kecenderungan suatu benda untuk berdeformasi secara
elastis ketika suatu gaya dikenakan terhadap benda tersebut.
b.
Tegangan
Luluh (yield)
Adalah batas dimana material akan terus mengalami deformasi tanpa adanya
penambahan beban.
c.
Daerah Plastis
Adalah area di mana material akan
terbentuk deformasi permanent karena force yang diberikan.
d.
Daerah Elastis
Adalah area di mana material jika
forcenya di release akan kembali ke bentuk semula. Ini disebut juga area di
mana hukum hook berlaku.
e.
Ultimate Tensile Strength (UTS)
Adalah
tegangan maksimum yang dapat ditanggung oleh material sebelum terjadinya
perpatahan (fracture). Nilai kekuatan tarik Maksimum tarik ditentukan dari
beban maksimum dibagi luas penampang.
f.
Elongasi
Adalah sudut antara dua titik luluh dan modulus Young.
4) Jelaskanlah proses pembuatan sebuah produk
manufaktur yang saudara ketahui secara rinci !
Jawab =
PROSES PEMBUATAN PRODUK MANUFAKTUR MENURUT SAYA
Proses manufaktur merupakan
suatu proses pembuatan benda kerja dari bahan baku sampai barang jadi atau
setengah jadi dengan atau tanpa proses tambahan. Suatu produk dapat dibuat
dengan berbagai cara, di mana pemilihan cara pembuatannya tergantung pada :
a. Jumlah produk yang dibuat akan
mempengaruhi pemilihan proses pembuatan sebelum produksi dijalankan. Hal ini
berkaitan dengan pertimbangan segi ekonomis.
b. Kualitas produk yang ditentukan oleh
fungsi dari komponen tersebut. Kualitas produk yang akan dibuat harus
mempertimbangkan kemampuan dari produksi yang tersedia.
c. Fasilitas produksi yang dimiliki yang
dapat digunakan sebagai pertimbangan segi kualitas dan kuantitas produksi yang
akan dibuat.
d. Penyeragaman (standarisasi), terutama
pada produk yang merupakan komponen atau elemen umum dari suatu mesin, yaitu
harus mempunyai sifat mampu tukar (interchangeable). Penyeragaman yang
dimaksud meliputi bentuk geometri dan keadaan fisik.
Pada dasarnya proses manufaktur benda
kerja terutama yang berasal dari bahan logam dapat dikelompokkan menjadi :
a.
Proses pemotongan (cutting), yaitu proses pemesinan
dengan menggunakan pisau pemotongan dengan bentuk geometri tertentu.
b.
Proses pembentukan
c.
Proses pemotongan
d.
Proses penyambungan
e.
Proses perlakuan fisik
f.
Proses pengerjaan akhir.
g.
Proses abrasi (abrasive process), seperti proses
gerinda.
h.
Proses pemesinan non tradisional yaitu yang dilakukan
secara elektrik
Proses pemesinan seperti proses
bubut, pengeboran, frais atau pemesinan baut pada dasarnya merupakan suatu
proses pembuangan sebagian bahan benda kerja dimana pada proses
pemotongannya akan dihasilkan geram (chip) yang merupakan bagian benda
kerja yang akan dibuang. Pahat potong bergerak sepanjang benda kerja
dengan kecepatan V dan kedalaman pemotongan Doc. Pergerakan pahat ini
mengakibatkan timbulnya geram (chip) yang terbentuk akibat proses pergeseran (shearing)
secara kontinu pada bidang geser
Definisi Kerja Turning
Pekerjaan memotong yang paling utama
terhadap benda kerja adalah membubut. Dalam hal ini benda kerja bergerak
berputar, sedangkan pahat-pahatnya bergerak lurus. Oleh sebab itu benda kerja
disebut melakukan gerak potong sedangkan pahatnya melakukan gerak berjalan.
Mesin bubut merupakan suatu mesin
perkakas yang memproduksi bentuk silindris. Mesin bubut mempunyai gerak utama
berputar dan berfungsi sebagai pengubah bentuk dan ukuran benda dengan jalan menyayat
benda kerja dengan pahat. Posisi benda kerja berputar sesuai dengan sumbu mesin
dan pahat diam, bergerak ke kanan atau ke kiri searah dengan sumbu mesin bubut
menyayat benda kerja. Kegunaan lain dari mesin bubut adalah membuat pusat
(center), mengebor
Prinsip Kerja Turning
Prinsip-prinsip
kerja bangku yaitu :
1.
Benda Kerja yang berputar.
2.
Menggunakan pahat bermata tunggal (single point-cutting
tool).
3.
Gerakan pahat sejajar terhadap sumbu benda kerja pada
jarak tertentu sehingga membuang permukaan/ surface turning adalah proses bubut
rata, tetapi arah gerakan pemakanan tegak lurus terhadap sumbu benda.
4.
Proses bubut permukaan/ surface turning adalah proses
bubut yang identik dengan proses bubut rata, tetapi gerakan arah permukaan
tegak lurus terhadap sumbu benda.
5.
Proses bubut identik dengan proses bubut rata diatas,
hanya pahat yang dijalankan.
5)
Apakah perbedaan baja dan besi tuang ? Jelaskanlah
secara komprehensif !
Jawab =
A. Besi Tuang
Pengertian
Besi Tuang, Secara umum Besi Tuang adalah Besi yang mempunyai kandungan karbon
antara 2,5%- 4%, karena kandungannya hanya 2,5%- 4% maka besi tuang ini
mempunyai kemampuan las yang rendah. Karbon dalam Besi Tuang dapat berupa
sementit (Fe3C) atau biasa disebut dengan Karbon Bebas (grafit).
Macam-Macam
Besi Tuang
Besi tuang terdapat beberapa jenis,
yaitu:
1.
BESI
TUANG PUTIH (WHITE CAST IRON).
Dimana Besi Tuang ini seluruh
karbonnya berupa Sementit sehingga mempunyai sifat sangat keras dan getas.
Mikrostrukturnya terdiri dari Karbida yang menyebabkan berwarna Putih.
2.
BESI
TUANG MAMPU TEMPA (MALLEABLE CAST IRON).
Besi Tuang jenis ini dibuat dari Besi
Tuang Putih dengan melakukan heat treatment kembali yang tujuannya menguraikan
seluruh gumpalan graphit (Fe3C) akan terurai menjadi matriks Ferrite, Pearlite
dan Martensite. Mempunyai sifat yang mirip dengan Baja.
3.
BESI
TUANG KELABU (GREY CAST IRON).
Jenis Besi Tuang ini sering dijumpai
(sekitar 70% besi tuang berwarna abu-abu). Mempunyai graphite yang berbentuk
FLAKE. Sifat dari Besi Tuang ini kekuatan tariknya tidak begitu tinggi dan
keuletannya rendah sekali.
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI SIFAT MAMPU LAS PADA BESI TUANG :
a. Ketegangan saat pendinginan.
Secara teori pengelasan (welding) material las (logam las /
weld metal) akan berkontraksi selama pendinginan. Karena kerapuhan dari besi
tuang inilah kontraksi cast iron mempunyai kemampuan yang lebih rendah
dibandingkan Baja.
b. Bentuk yang tidak beraturan.
Umumnya Besi Tuang ini dibuat dalam bentuk yang tidak
berarturan atau boleh saya bilang artistic. Dengan adanya bentuk yang rumit
besi tuang tersebut sedikit banyak mempunyai ketebalan yang tidak seragam hal
ini akan mempengaruhi konstraksi tegangan yang terjadi pada material tersebut
dan mudah terjadi retak dan perlu diingat juga yang melatarbelakangi ini adalah
sifatnya yang mempunyai daya lentur yang sangat rendah.
c. HAZ yang keras.
HAZ pada Besi Tuang yang berdekatan dengan Weld Metal akan
mempunyai sifat yang keras. Pengerasan ini diakibatkan oleh adanya bagian HAZ
yang tidak ikut mencair.
d. Pengikatan Karbon dari Base Metal.
Akibat Pengelasan Besi tuang yang tercampur dengan logam dasar
akan menyebabkan terjadinya pengikatan karbon pada sambungan las sehingga
menyebabkan peningkatan kandungan sulfur dan pospor.dalam logam las tersebut.
e. Penyerapan Minyak pada Besi Tuang.
Karena bentuk karekteristik material ini rata-rata berpori maka
kemungkinan terjadinya peresapan minyak dalam gravit yang menyebabkan porositas
pada logam las. Biasanya sering dialami oleh para praktisi pada saat
memperbaiki sambungan las ketika sedang dilakukannya perawatan.
Faktor yang menyebabkan terjadinya
retak pada besi tuang setelah terjadinya pengelasan.
a. Chemical Composition : %C = Carbon
terlalu tinggi. Unsur C yang tinggi memang akan menurunkan Titik Lebur baja
(Mesti dibahas juga Diagram Fe-Fe3C) sehingga antara proses peleburan dan
penuangan di cetakan lebih mudah. Tetapi karena sifatnya yang lunak akan
menjadi sumber keretakan di paduan Besi Cor, apalagi yang C nya berbentuk Flake
(Besi cor mempunyai Carbon bebas, mungkin seperti radikal bebas di tubuh kita).
%P= Posphor dan %S= Sulphur Tinggi. Dalam paduan Fe, kadar P dan S tidak boleh
lebih besar dari keteentuan. Karena lebih dari itu akan menyebabkan sumber
keretakan (kalau di proses rolling pembuatan besi beton bisa pecah) . Lantas
mengapa unsur P dan S ini tidak diturunkan saja? Dalam proses pengecoran, unsur
P dan S sangat diperlukan untuk meningkatkan mampu alir dari cairan besi.
b. Faktor-faktor lain seperti bentuk
yang kompleks dan lain tidak banyak berpengaruh, karena kebanyakan pada proses
pengelasan Cast Iron, keretakan terjadi pada daerah HAZ.
c. Bagaimana pengaruh Oli ? Pengotor
seperti ini lebih banyak berpengaruh terhadap terjadinya Porosity pada besi
lasan.
Cara menghindari terjadinya keretakan
pada pada proses pengelasan besi tuang.
a. Gunakan kawat las Nickel.
b. Kontrol heat input dan Cooling rate.
c. Sebelum mengelas harus dibersihkan
terlebih dulu dari misalnya Oli, Cat dan sebagainya.
Pada
umumnya Besi Tuang (Cast Iron) mempunyai bentuk yang rumit suatu contoh (pipe
fitting, sprokect, pump, crank shaft mesin mobil dan beberapa peralatan yang
terdapat pada pabrik gula) bukan dalam bentuk mild seperti steel yang sering
kita temui dipasaran.
HUBUNGAN ANTRA BESI TUANG DENGAN
TEGANGAN
Dengan
adanya bentuk yang rumit besi tuang tersebut sedikit banyak mempunyai ketebalan
yang tidak seragam hal ini akan mempengaruhi konstraksi tegangan yang terjadi
pada material tersebut dan mudah terjadi retak.
Untuk
menghindari timbulnya keretakan pada sebuah besi tuang karena ketegangan akibat
konstraksi tegangan selama pengelasan sering dilakukan dengan memperluas bidang
yang dipanasi dengan pemanasan awal untuk menyeimbangkan kontraksi tegangan
dalam hal ini ada metode yang dilakukan dalam preheating :
1. Preheating setempat. Tujuannya untuk
menghambat tingkat pendinginan sambungan las.
2. Preheating keseluruhan. Mempunyai
fungsi untuk melepaskan tegangan internal yang tersembunyi dan untuk
memperlambat pendinginan pengelasan. Hal ini cocok untuk material yang
mempunyai bentuk rumit Seperti roda gigi, sproket dsb.
Alasan penggunaan kawat las besi
tuang berbasis pada unsur nickel (ni).
Nickel
adalah suatu logam berwarna Putih perak, Mempunyai Berat Jenis 8.5 yang hampir
sama dengan Tembaga.Nikel dijadikan sebagai bagian dari bahan kawat las cast
iron karena nickel mempunyai karakteristik low solubility pada carbon. Dengan
menyatunya nickel & besi dapat menghindari terjadinya crack (retak) pada
daerah fusion line akibat Adanya perbedaan expansion temperature pengelasan
pada material cast iron. selain itu logam las ini mempunyai karakteristik yang
lentur dan mudah untuk dimachining.
Perlu
diketahui juga tidak selamanya kawat las cast iron berbasiskan pada nickel
tetapi ada juga kawat las yang berbasiskan tembaga (copper).
B.
Baja
Baja adalah paduan besi (Fe) dengan karbon (C) dimana
kandungan karbonnya tidak melebihi 2 %. Kandungan minimum untuk almunium (Al),
Chrom (Cr), Cobalt (Co), Molybdenum (Mo), Nickel (Ni), Titanium (Ti), Wolfram
(W), Vanadium (V), Zircon (Zr) atau unsur lain tidak dinyatakan. Sedangkan
kandungan Sulfur (S) dan Fosfor (P) tidak lebih dari 0,05%, dan kandungan mangan (Mn), Silikon (Si), tidak
melebihi persentase 1,65%. Besi dan paduannya mencapai 95% dari produksi logam
di seluruh dunia dimana lebih dari setengahnya berupa baja. Sifat-sifat secara
umum dapat dibaca melalui suatu diagram yang disebut diagram fasa Fe dan C.
Hal-hal
yang penting dari diagram tersebut adalah :
1. Transformasi
alotropi adalah adanya transformasi dari suatu bentuk susunan atom (sel satuan)
kebentuk susunan atom lain.
2. Senyawa
logam Fe3C atau sementit
3. Titik
eutektoid adalah adanya transformasi dari salah satu fasa (γ) menjadi dua fasa
padatan (α dan Fe3C)
4. Titik
eutektik adalah adanya transformasi dari satu fasa cair menjadi dua fasa
padatan γ dan Fe3C (ledeburit).
Baja ini dapat diolah bentuk secara
mekanis, yang mana kemampuan untuk di olah bentuk ini sangat tergantung pada
kadar karbonnya. makin tinggi kadar karbon, maka makin sukar dibentuk.
Titik cair besi murni adalah 1539˚C
dan baja-baja yang bersifat umum titik leburnya antara 1400˚C - 1500˚C. Baja
secara garis besarnya dapat dibagi kedalam dua jenis sesuai dengan komposisinya
yaitu baja karbon dan baja paduan.
6) Jelaskanlah perbedaan keramik, polimer
dan komposit !
Jawab =
a. keramik
Keramik merupakan suatu bentuk bahanyang terbuat dari tanah liat dan bahan
tambahan lainnya yang diproses dengan cara pembakaran. keramik meliputi keramik
konvensional dan keramik modern, dari mulai gerabah, genting ubin, alat rumah
tangga, sampai pada keramik modern dan canggih seperti semikonduktor, komponen
elektronik sampai pada komponen pesawat luar angkasa yang tahan temperatur
tinggi.
b. Polimer
Polimer merupakan senyawa yang besar yang terbentuk dari hasil penggabungan
sejumlah unit unit molekul yang kecil. Polimer meliputi: thermoset dan
thermoplastic yang di dalamnya termasuk juga karet dan plastic.
c. komposit
Komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua
atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya
baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir
bahan tersebut (bahan komposit). Bahan komposit memiliki banyak keunggulan,
diantaranya berat yang lebih ringan, kekuatan dan kekuatan yang lebih tinggi,
tahan korosi dan memiliki biaya perakitan yang lebih murah karena berkurangnya
jumlah komponen dan baut-baut penyambung. Penggunaan komposit ialah komponen
pesawat terbang, komponen mesin, jembatan, kapal layar, dll.
7) Jelaskanlah apa yang dimaksud dengan
titik eutektik, eutektoid dan peritektik !
Jawab =
a. Titik eutektik adalah adanya
transformasi dari satu fasa cair menjadi dua fasa padatan γ dan Fe3C
(ledeburit). Baja ini dapat diolah bentuk secara mekanis, yang mana kemampuan
untuk di olah bentuk ini sangat tergantung pada kadar karbonnya. makin tinggi
kadar karbon, maka makin sukar dibentuk.
b. Titik eutectoid adalah suhu terendah
dalam logam dimana terjadi perubahan dalam keadaan larut padat dan merupakan
suhu keseimbangan terendah dimana austenite terurai menjadi ferrite dan
cementite.
c. Titik Peritektik adalah Titik pelelehan diatas suhu peritektik (Tp)
dan pendinginan melalui Tp.
8) Jelaskanlah apakah yang dimaksud dengan
austenite, ferit, grafit, ledeburit dan martensit !
Jawab =
a. Austenite
Merupakan larutan padat intertisi antara karbon dan besi
yang mempunyai sel satuan FCC yang stabil pada temperatur 912°C.
b. Ferit
adalah larutan padat karbon dan unsur paduan lainya pada besi
kubus pusat badan (Fe). Ferit terbentuk akibat proses pendinginan yang lambat
dari austenit baja hypotektoid pada saat mencapai A3. Ferit bersifat sangat
lunak, ulet dan memiliki kekerasan sekitar 70 - 100 BHN dan memiliki
konduktifitas yang tinggi.
c. Grafit
adalah mineral yang dapat berasal dari batuan beku, sedimen,
dan metamorf. Secara kimia, grafit sama dengan intan karena keduanya berkomposisi
karbon, yang membedakannya adalah sifat fisik. Intan dikenal sangat keras,
langka, dan transparan, sedangkan grafit agak lunak, mudah ditemukan, dan opak.
d. Ledeburit
Yaitu suhu terendah dalam logam dimana terjadi perubahan dalam
keadaan larutan padat, dan merupakan suhu keseimbangan terendah dimana
austenite terurai menjadi ferit dan sementit. Struktur pada tahap ini 100%
terdiri atas perlit.
e. Martensit
adalah fasa terkeras dari baja paduan karbon. Fasa ini dapat
diperoleh dengan pemanasan hingga fasa Austenit (gama), lalu dilakukan
pendinginan cepat atau kuens (transliterasi Quenh).