ILMU LOGAM

1.  Struktur Dendritik

 adalah struktur yang umum terjadi pada proses casting. Struktur dendritik ini terjadi akibat proses pembekuan yang tidak seragam dan lambat pada proses pengecoran. Struktur ini akan membentuk segregasi (pemisahan) pada bagian cabang dendritik dengan komposisi yang berbeda atau tidak seragam. Dan oleh karenanya, produk coran(cast product) umumnya dilakukan proses perlakuan panas “normalizing” untuk memberi kesempatan pada struktur dendritik yang merupakan struktur yang komposisinya tidak seragam, untuk berdifusi menyeragamkan komposisinya. Sedangkan di lasan (weld metal) sedikit sekali terjadi struktur dendritik mengingat proses pembekuannya (pendinginannya) cukup tinggi. dalam literatur, “proses welding” di gambarkan seperti mini mold-casting/penuangan dalam cetakan mini logam.(sumber ; Dr. Ir. Winarto, M.Sc)

2. Prinsip Pembengkokan Pelat(Bending Proccess) 
Proses perubahan bentuk logam secara plastik dengan cara penekanan dan tarik lewat roll penjepit dan pembentuk ( Die ) sebagai pelengkung dengan menggunakan press hidrolik dinamakan proses roll bending. Pengerjaan ini banyak digunakan pada proses pengerjaan logam khususnya pada pengerjaan dingin logam ( metal cold working ).

Pada perubahan bentuk logam diantara roll penjepit dan die pembentuk, benda kerja akan mengalami tegangan yang dikenal dengan tegangan-tegangan kompresi yang tinggi berasal dari gerakan jepit roll dan tegangan gesek permukaan sebagai akibat gesekan antara logam dan roll. Gaya gesek juga mempunyai pengaruh terhadap penarikan logam diantara roll dan die pembentuk. Pelengkungan logam ini pada dasarnya terdiri                                     dari : roll ( bantalan/bushing ) dan die pembentuk yang berbentuk busur dan dudukan/meja tempat komponen-komponen tersebut, disertai penggerak die yakni hidrolik oli yang dipompa oleh motor lisrik. Gaya yang dihasilkan pada pembengkokan dapat mencapai ratusan Kgf, oleh karena itu diperlukan konstruksi yang kokoh. Hampir semua proses bending ( pembengkokan ) pelat khususnya pada proses yang dibahas ini sangat identik dengan dua elemen dimana kedua elemen tersebut dibuat dari coran logam atau logam karbon berstandar kuat. Setiap elemen mempunyai fungsi masing-masing dalam proses pembentukan, sebagai ilustrasi dapat diperlihatkan pada gambar dibawah ini.

Secara deskriptif untuk setiap elemen mempunyai fungsi khusus antara lain:

1. Busur Pembenrtuk ( dies )

Dinyatakan sebagai busur pembentuk karena bentuknya seperti busur dengan sudut .yang berfungsi untuk membentuk lembaran pelat dengan membengkokkan pelat melalui pemberian tekanan hidrolik. Benda  ini bergerak kekiri dan kekanan dengan arah tegak lurus pada sumbu poros dan pergerakan  busur ini dibatasi oleh dua pembatas ( limit switch ) yang dipasang pada sisi kanan dan kiri poros agar busur bergerak tetap pada radius . Pada sisi sebelah busur diberikan penjepit pelat agar pelat tetap pada posisi diam pada saat terjadi penetrasi antara roll dan busur dalam proses pembengkokan.
2. Roll Penjepit/penekan
Roll penjepit ini berada tepat disebelah busur pembentuk. Roll ini bekerja secara statis ( diam ) namun berputar pada saat terjadi gesekan dengan pelat yang digerakkan oleh busur, rol ini berputar dengan arah tegak lurus pada sumbu poros, yang berfungsi untuk menjepit dan menekan pelat pada proses pembengkokan terjadi.

3. Graphene Pengganti Material Baja Dimasa Depan
 Teknologi otomotif kini makin berkembang. Bila sebelumnya produsen otomotif masih percaya serat karbon sebagai bahan yang ringan namun kuat, kini ada lagi material baru yang diklaim 10 kali lebih kuat dibanding metal.
Material yang diberi nama graphene ini dikembangkan oleh tim dari University of Technology Sydney (UTS) dan disupervisi oleh Professor Guoxiu Wang ini diprediksi akan sangat potensial digunakan oleh industri otomotif masa depan.
Material ini seperti dipublikasi dari Journal of Applied Physics merupakan hasil dari pengolahan graphite yang kemudian dimurnikan dan disaring dengan bahan kimia tertentu yang kemudian ditransformasi menjadi graphene nanosheets.

Dengan menggunakan berbagai proses tersebut UTS mengklaim kalau material baru yang mereka temukan itu enam kali lebih ringan dibanding baja tapi lima sampai enam kali lebih padat.

Selain itu material ini juga dua kali lebih keras dari baja dan sepuluh kali lebih kuat serta 13 kali lebih rigid dibanding baja.
Sifat mekanik yang luar biasa dari kertas graphene membuat bahan ini menjanjikan untuk diaplikasi secara komersial,” ungkap kepala peneliti Ali Reza Ranjbartoreh seperti dikutip dari
“Bukan hanya karena ringan, kuat, lebih keras dan lebih fleksibel daripada baja tapi juga merupakan produk manufactur yang bisa didaur ulang dan bisa berkelanjutan serta ramah lingkungan dan hemat biaya dalam penggunaannya,” tambahnya.

Contoh material graphene

Bila material ini diaplikasi dalam industri otomotif, Ranjbartoreh mengatakan bahwa di masa depan akan memungkinkan terjadinya pengembangan kendaraan ringan yang dapat mengkonsumsi sedikit bahan bakar, memproduksi lebih sedikit emisi CO2 dan tentunya mengurangi biaya operasi. (detik.com)

4. Jenis - Jenis Baja
 Baja secara umum dapat dikelompokkan atas 2 jenis yaitu :

• Baja karbon (Carbon steel)
• Baja paduan (Alloy steel)

1. Baja Karbon (carbon steel)
Baja karbon dapat terdiri atas :

• Baja karbon rendah (low carbon steel)

Machine, machinery dan mild steel (0,05 % – 0,30% C ) Sifatnya mudah ditempa dan mudah di mesin  Penggunaannya:
•          0,05 % – 0,20 % C : automobile bodies, buildings, pipes, chains, rivets, screws, nails.
•          0,20 % – 0,30 % C : gears, shafts, bolts, forgings, bridges, buildings

• Baja karbon menengah (medium carbon steel )
  • Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah.
  • Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong.

     Penggunaan:

• 0,30 % – 0,40 % C : connecting rods, crank pins, axles.
• 0,40 % – 0,50 % C : car axles, crankshafts, rails, boilers, auger bits, screwdrivers.
• 0,50 % – 0,60 % C : hammers dan sledges

• Baja karbon tinggi (high carbon steel)  tool steel

       Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong. Kandungan 0,60 % – 1,50 % C
       Penggunaan :

• screw drivers, blacksmiths hummers, tables knives, screws, hammers, vise jaws, knives, drills. tools for turning brass and wood, reamers, tools for turning hard metals, saws for cutting steel, wire drawing dies, fine cutters

2. Baja Paduan (Alloy steel)
Tujuan dilakukan penambahan unsur yaitu:

• Untuk menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuatan tarik dan sebagainya)
• Untuk menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah
• Untuk meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi)
• Untuk membuat sifat-sifat spesial

Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi:

• Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5 %
• Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 %
• High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %

Baja paduan juga dibagi menjadi dua golongan yaitu baja campuran khusus (special alloy steel) &high speed steel.

• Baja Paduan Khusus (special alloy steel)

Baja jenis ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium, manganese, molybdenum,       tungsten dan vanadium. Dengan menambahkan logam tersebut ke dalam baja maka baja paduan tersebut            akan merubah sifat-sifat mekanik dan kimianya seperti menjadi lebih keras, kuat dan ulet bila dibandingkan                terhadap baja karbon (carbon steel).

• High Speed Steel (HSS) Self Hardening Steel

Kandungan karbon : 0,70 % – 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat potong seperti drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling cutters. Disebut High Speed Steel karena alat potong yang dibuat dengan material tersebut dapat dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding dengan carbon steel. Sedangkan harga dari HSS besarnya dua sampai empat kali daripada carbon steel
Jenis Lainnya :
Baja dengan sifat fisik dan kimia khusus:

• Baja tahan garam (acid-resisting steel)
• Baja tahan panas (heat resistant steel)
• Baja tanpa sisik (non scaling steel)
• Electric steel
• Magnetic steel
• Non magnetic steel
• Baja tahan pakai (wear resisting steel)
• Baja tahan karat/korosi

Dengan mengkombinasikan dua klasifikasi baja menurut kegunaan dan komposisi kimia maka diperoleh lima kelompok baja yaitu:

• Baja karbon konstruksi (carbon structural steel)
• Baja karbon perkakas (carbon tool steel)
• Baja paduan konstruksi (Alloyed structural steel)
• Baja paduan perkakas (Alloyed tool steel)
• Baja konstruksi paduan tinggi (Highly alloy structural steel)

  

5. Cara Pelapisan Krom 
Pelapisan krom adalah suatu perlakuan akhir menggunakan elektroplating oleh kromium. Pelapisan dengan krom dapat dilakukan pada berbagai jenis logam seperti besi, baja, atau tembaga. Pelapisan krom juga dapat dilakukan pada plastik atau jenis benda lain yang bukan logam, dengan persyaratan bahwa benda tersebut harus dicat dengan cat yang mengandung logam sehingga dapat mengalirkan listrik.
Pelapisan krom menggunakan bahan dasar asam kromat, dan asam sulfat sebagai bahan pemicu arus, dengan perbandingan campuran yang tertentu. Perbandingan yang umum bisa 100:1 sampai 400:1. Jika perbandingannya menyimpang dari ketentuan biasanya akan menghasilkan lapisan yang tidak sesuai dengan yang diharapkan.
Faktor lain yang sangat berpengaruh pada proses pelapisan krom ini adalah temperatur cairan dan besar arus listrik yang mengalir sewaktu melakukan pelapisan. Temperatur pelapisan bervariasi antara 35 °C sampai 60 °C dengan besar perbandingan besar arus 18 A/dm2 sampai 27 A/dm2.
Elektroda yang digunakan pada pelapisan krom ini adalah timbal (Pb) sebagai anoda (kutub positif) dan benda yang akan dilapis sebagai katoda (kutub negatif). Jarak antara elektroda tersebut antara 9 cm sampai 29 cm. Sumber listrik yang digunakan adalah arus searah antara 10 – 25 Volt, atau bisa juga menggunakan aki mobil. (wikipedia)

6. Logam Ferro dan Non-Ferro
 Logam Ferro
Logam ferro adalah adalah logam besi(Fe). Besi merupakan logam yang penting dalam bidang teknik, tetapi besi murni terlalu lunak dan rapuh sebagai bahan kerja, bahan konstruksi dlln. Oleh karena itu besi selalu bercampur dengan unsur lain, terutama zat arang/karbon (C). Sebutan besi dapat berarti :

1. Besi murni dengan simbol kimia Fe yang hanya dapat diperoleh dengan jalan reaksi kimia.
2. Besi teknik adalah yang sudah atau selalu bercampur dengan unsur lain.

Besi teknik terbagi atas tiga macam yaitu :

1. Besi mentah atau besi kasar yang kadar karbonnya lebih besar dari 3,7%.
2. Besi tuang yang kadar karbonnya antara 2,3 sampai 3,6 % dan tidak dapat ditempa. Disebut besi tuang kelabu karena karbon tidak bersenyawa secara kimia dengan besi melainkan sebagai  karbon yang lepas yang memberikan warna abu-abu kehitaman, dan disebut besi tuang putih karena karbon mampu bersenyawa dengan besi.
3. Baja atau besi tempa yaitu kadar karbonnya kurang dari 1,7 % dan dapat ditempa.

Logam ferro juga disebut besi karbon atau baja karbon. Bahan dasarnya adalah unsur besi (Fe) dan karbon ( C) , tetapi sebenarnya juga mengandung unsur lain seperti : silisium, mangan, fosfor, belerang dan sebagainya yang kadarnya relatif rendah. Unsur-unsur dalam campuran itulah yang mempengaruhi sifat-sifat besi atau baja pada umumnya, tetapi unsur zat arang (karbon) yang paling besar pengaruhnya terhadap besi atau baja terutama kekerasannya.
Pembuatan besi atau baja dilakukan dengan mengolah bijih besi di dalam dapur tinggi yang akan menghasilkan besi kasar atau besi mentah. Besi kasar belum dapat digunakan sebagai bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi, oleh karena itu, besi kasar itu masih harus diolah kembali di dalam dapur-dapur baja. Logam yang dihasilkan oleh dapur baja itulah yang dikatakan sebagai besi atau baja karbon, yaitu bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi.
Logam Non Ferro
Logam non ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Logam non ferro murni kebanyakan tidak digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain, karena biasanya sifat-sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan. Kecuali logam non ferro murni, platina, emas dan perak tidak dipadukan karena sudah memiliki sifat yang baik, misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik serta cukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni. Tetapi karena harganya mahal, ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk keperluan khusus. Misalnya dalam teknik proses dan laboratorium di samping keperluan tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya.
Logam non fero juga digunakan untuk campuran besi atau baja dengan tujuan memperbaiki sifat-sifat bajja. Dari jenis logam non ferro berat yang sering digunakan uintuk paduan baja antara lain, nekel, kromium, molebdenum, wllfram dan sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium dan sebagainya.

7. Kekerasan Material
 Kekerasan adalah ukuran ketahanan suatu material terhadap deformasi plastis lokal. Nilai kekerasan tersebut dihitung hanya pada tempat dilakukannya pengujian tersebut (lokal), sedangkan pada tempat lain bisa jadi kekerasan suatu material berbeda dengan tempat yang lainnya. Tetapi nilai kekerasan suatu material adalah homogen dan belum diperlakupanaskan secara teoritik akan sama untuk tiap-tiap titik.
Metoda Pengujian Kekerasan
Pengujian kekerasan sering sekali dilakukan karena mengetahui kekerasan suatu material maka (secara umum) juga dapat diketahui beberapa sifat mekanik lainnya, seperti kekuatan. Pada pengujian kekerasan dengan metoda penekanan, penekan kecil (identor) ditekankan pada permukaan bahan yang akan diuji dengan penekanan tertentu. Kedalaman atau hasil penekanan merupakan fungsi dari nilai kekerasan, makin lunak suatu bahan makin luas dan makin dalam akibat penekanan tersebut, dan makin rendah nilai kekerasannya.
Kerasan Rockwell
Pengujian Rockwell merupakan cara yang paling umum digunakan untuk mengukur kekerasan, karena pengujiannya sederhana untuk dikerjakan dan tidak dibutuhkan kemampuan khusus. Dalam uji kekerasan Rockwell ada beberapa skala yang dapat digunakan dan kombinasi jenis identor dan beban yang diterapkan. Identor yang digunakan ada dua macam, yaitu:

• Bola baja yang dimiliki diameter 1/16, 1/8, 1/4, 1/2  in .

• Kerucut intan yang digunakan untuk bahan-bahan yang keras.

Dengan sistem ini, angka kekerasan dapat ditentukan berdasarkan perbedaan kedalaman hasil penetrasi yang diawali beban minor dan diikuti oleh beban mayor yang lebih besar. Besarnya beban minor adalah 10 kg dan beban mayor adalah 60, 100, 150 kg. Kekerasan dapat dibaca secara secara langsung dan hanya membutuhkan beberapa detik saja.
Mesin  Uji Kekerasan Rockwell
Banyak digunakan model dan tipe mesin uji kekerasan Rockwell pada saat ini. Penerapan penggunaan  beban ada yang dengan pegas maupun benda mati. Beberapa alat menggunakan alat pencatat dial, akan tetapi penggunaan pencatat digital mulai popoler akibat peningkatan dari kemampuan baca alat. Bahkan ada yang menggunakan microprocessors untuk mengontrol proses pengujian dan dapat dihubungkan dengan komputer.
Bermacam-macam metode telah dikembangkan untuk dapat meningkatkan funsi dari Mesin uji kekerasan Rockwell. Akan tetapi prinsip dasar dari mesin pengujian itu semua ada pada mesin yang menggunakan beban mati, seperti pada Gambar .

Gambar Skema mesin Uji kekerasan Rockwell dengan beban mati

Penggunaan Mesin Uji Kekerasan RockwellLokasi titik pengujian pada mesin uji kekerasan sangat penting. Bila penekanan dilakukan terlalu dekat dengan bagian tepi dari benda uji maka harga kekerasan yang didapat akan berkurang dari yang sebenarnya. Untuk memeastikan hasil pengukuran kekerasan yang didapat akurat, jarak penekanan minimal haruslah dua atau satu setengah diameter penekanan dari bagian tepi benda uji. Sedangkan jarak minimum antara satu penekanan dengan penekanan yang lain minimal lima kali diameter penekanan.
Pemilihan skala yang tepat juga sangat mempengaruhi terhadap hasil pengukuran kekerasan. Contohnya pada material lunak digunakan Rockwell B dengan indentor bola baja, bila diganti dengan yang lain maka harga kekerasan yang didapat tidak benar. Tidak ada batsan maksimum pada pengukuran kekerasan dengan menggunakan indentor intan. Tetapi bagaimanapun, Rockwell C sebaiknya tidak digunakan pada material tungsteen, karena material tersebut akan retak atau umur indentornya intan akan berkurang. Rockwell A adalah skala yang dapat diterima dalam pengujian kekerasan produk industri karbida.