Melting Sejumlah bahan tembaga yang tepat sesuai takaran paduan ditimbang dan dipindahkan ke dalam tungku peleburan dalam suhu sekitar 1920° F (1050° C). Sejumlah seng yang sudah ditimbang agar sesuai paduan disiapkan, seng ditambahkan setelah tembaga mencair. Sekitar 50% dari total seng dapat ditambahkan untuk mengkompensasi seng yang menguap selama operasi peleburan antara tembaga dan seng. Jika ada bahan lain yang diperlukan untuk perumusan kuningan tertentu mereka juga dapat di tambahkan. Logam cair paduan tembaga dan seng dituang ke dalam cetakan. Diperbolehkan untuk memperkuat ke dalam lembaran. Dalam beberapa operasi penuangan dilakukan terus-menerus untuk menghasilkan lembaran yang panjang. Bila logam cair paduan tembaga dan seng sudah cukup dingin untuk dipindahkan, mereka dikeluarkan dari cetakan dan dipindah ke tempat penyimpanan. Hot Rolling Logam ditempatkan dalam tungku dan dipanaskan hingga mencapai suhu yang diinginkan. Suhu tergantung pada bentuk akhir dan sifat kuningan. Logam yang dipanaskan tersebut kemudian di teruskan menuju mesin penggilingan. kuningan, yang sekarang sudah dingin melewati mesin penggilingan yang disebut calo. Mesin ini akan memotong lapisan tipis dari permukaan luar kuningan untuk menghapus oksida yang mungkin telah terbentuk pada permukaan sebagai akibat dari paparan logam panas ke udara. Anealling and Cold Rolling Pada proses hot rolling kuningan kehilangan kemampuan untuk diperpanjang lebih lanjut. Sebelum kuningan dapat diperpanjang lebih lanjut, terlebih dahulu kuningan harus dipanaskan untuk meringankan kekerasan dan membuatnya lebih ulet. Proses ini disebut annealing.
Suhu annealing berbeda-beda sesuai dengan komposisi kuningan dan properti yang diinginkan. Dalam metode tersebut, suasana di dalam tungku diisi dengan gas netral seperti nitrogen untuk mencegah kuningan bereaksi dengan oksigen dan membentuk oksida yang tidak diinginkan pada permukaannya. Hasil dari proses sebelumnya kemudian melalui serangkaian rol lain untuk mengurangi ketebalan mereka menjadi sekitar 2,5 mm. Proses ini disebut rolling dingin karena suhu kuningan jauh lebih rendah dari suhu selama rolling panas. Rolling dingin mengakibatkan deformasi struktur internal dari kuningan, dan meningkatkan kekuatan dan kekerasan. Semakin ketebalan berkurang, semakin kuat kuningan yang tercipta. Langkah 1 dan 2 dari anealling and cold rolling dapat diulangi berkalikali untuk mencapai ketebalan kuningan yang diinginkan, kekuatan, dan derajat kekerasan. Pada titik ini, proses diatas menghasilkan strip kuningan. Strip kuningan tersebut kemudian dapat diberi asam untuk membersihkannya. Finish Rolling Strip kuningan mungkin akan diberi rolling dingin akhir untuk mengencangkan toleransi pada ketebalan atau untuk menghasilkan permukaan akhir yang sangat halus. Mereka kemudian dipotong menurut ukuran, ditumpuk, dan dikirim ke rumah industri. Strip kuningan juga mungkin akan diberi rolling akhir sebelum dipotong panjang, digulung, dikirim ke gudang, dan disimpan. 2.6 Kualitas Kontrol Selama produksi, kuningan tunduk pada evaluasi konstan dan pengendalian material pada proses yang digunakan untuk membentuk kuningan tertentu. komposisi kimia bahan baku diperiksa dan disesuaikan sebelum mencair. Pemanasan dan pendinginan dan temperatur ditentukan dan dipantau. Ketebalan lembaran dan strip diukur pada setiap langkah. Akhirnya, sampel produk jadi diuji untuk kekerasan, kekuatan, dimensi, dan faktor lainnya untuk memastikan apakah mereka memenuhi spesifikasi yang dibutuhkan.
Dalam pembuatan perunggu diperlukan beberapa jenis logam seperti tembaga (bahan utama) yang takarannya paling banyak lalu dicampur dengan timah (hitam dan putih). Campuran itu lalu dilebur dengan cara dipanaskan hingga mencair lalu tuangkan dalam cetakan yang bentuknya diinginkan pembuat.
Teknik pembuatan perunggu ada dua macam yaitu: Teknik setangkup (bivalve) Teknik setangkup menggunakan dua buah cetakan yang dapat ditangkupkan. Cetakan tersebut diberi lubang pada bagian atasnya dan cairan logam dituangkan melalui lubang itu. Setelah dingin, cetakan dibuka. Jika ingin berongga (corong), maka digunakan tanah liat sebagai intinya, setelah dingin tanah liat itupun dibuang. Kelebihan dari cetakan setangkup ini bisa digunakan berulang kali. Untuk hasil biasanya ada garis memanjang antara pertautan kedua bagian yang menangkup. Teknik cetakan lilin (a cire perdue) Teknik cetakan lilin mempergunakan bentuk bendanya yang terlebih dahulu dibuat dari lilin yang berisi tanah liat sebagai intinya. Lalu dihias sesuai keinginan. Pada nekara perunggu misalnya, pola-pola hiasnya dicapkan pada permukaan lilin dengan cetakan-cetakan (seperti cetakan batu dari Manuaba). Setelah bentuknya jadi, lilin dibungkus lagi dengan tanah liat yang lunak. Pada bagian atas dan bawah diberi lubang. Dari lubang inilah logam cair dituangkan. Setelah dingin cetakan dipecah untuk mengambil benda jadinya. Jadi cetakan ini hanya bisa digunakan sekali. Pada benda hasil cetakan lilin biasanya ditemukan lubang (cacat) karena tidak rapatnya penutupan cetakan.
Klasifikasi Logam dan Paduannya
Logam dan paduannya adalah salah satu matrial teknik yang porsinya paling banyak diperlukan dalam kegunaan Teknik. Jika diperhatikan komponen mesin, maka sebagian besar sekitar 80% dan bahkan lebih terbuat dari logam. Selebihnya digunakan material non logam seperti keramik, glass, polimer dan bahkan material maju seperti komposit.
Material Logam dikelompokan menjadi dua yaitu
1. Logam Besi (ferrous)
Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat kuat, keras, penghantar listrik dan panas, serta mempunyai titik cair tinggi. Bijih logam ditemukan dengan cara penambangan yang terdapat dalam keadaan murni atau bercampur.
2. Logam Non Besi (Non Ferrous)
Logam non besi merupakan semua unsur logam yang komposisi utamanya bukan besi. Logam non besi juga sering digunakan walaupun pada umumnya jarang sekali di industri. Itu karena Logam besi lebih banyak dipakai semua industri.
2). Baja Paduan Tinggi (high alloy steel)
Baja paduan tinggi terdiri dari baja tahan karat atau disebut dengan stainless steel dan baja tahan panas.
Baja ini memiliki ketahanan korosi yang baik, terutama pada kondisi atmosfer. Unsur utama yang meningkatkan korosi adalah Cr dengan komposisi paling sedikit 11% (berat). Ketahanan korosi dapat juga ditingkatkan dengan penambahan unsur Ni dan Mo. Baja tahan karat dibagi menjadi tiga kelas utama yaitu jenis martensitik, feritik, dan austenitik. jenis martensitik dapat dikeraskan dengan menghasilkan fasa martensit. baja tahan karat austenitik memiliki fasa y (austenit) FCC baik pada temperatur tinggi hingga temperatur kamar. Sedangkan jenis feritik terdiri dari fasa ferrit (a) BCC. Untuk jenis austenitik dan feritik dapat dikeraskan dengan pengerjaan dingin (cold working). Jenis Feritik dan Martensitik bersifat magnetis sedangkan jenis austenitik tidak magnetis.
B. Besi Cor (cast iron)
Besi cor adalah kelompok paduan besi memiliki kadar karbon diatas 1,7%(berat). Biasanya berkisar antara 3-4,43% C(berat). Dikarnakan elemen utamanya selain C dan Si juga ada elemen-elemen pemadu lainnya seperti Mn, S, P, Mg dan lain-lain dalam jumlah yang sedikit. Sifatnya sangat getas namun mampu cornya baik dibanding
baja. Titik cairnya lebih rendah, ketahanan korosinya lebih baik, hal ini dikarenakan adanya grafit yang tersebar didalam besi cor. Berdasarkan jenis matriksnya besi cor terdiri dari besi cor kelabu (gray cast iron), besi cor putih, besi cor noduler, besticor mampu bentuk (malleable).
abel 1. Macam-macam Paduan dan kegunaannya.
No 1.
Nama paduan Wolfram/tungsten (W)
Kegunaan Untuk paduan baja, kawat pijar, dan bahan campuran elektoda las TIG/WIG.
2.
Molibdenum (Mo)
Paduan baja, pipa-pipa, dan alat rontgen.
3.
Tantalum (Ta)
Untuk alat-alat kedokteran dan paduan lainnya.
4.
Kromium (Cr)
Paduan baja tahan karat, pelapis logam dan pelindung tahan karat.
5.
Mangan (Mn)
Paduan baja.
6.
Vanadium (V)
paduan baja tahan karat.
7.
Kobalt (Co)
Paduan baja perkakas potong.
8.
Kadmium (Cd)
Paduan
logam-logam
bantalan,
pelapis
baja
tahan karat, tahan uap racun dan sebagainya. 9.
Bismut (Bi)
Paduan bahan yang digunakan dalam sekeringSekering.
Sedangkan untuk paduan logam ringan kita kenal antara lain sebagai berikut. 1).Aluminium dan paduannya yang banyak digunakan untuk paduan logam ringan, misalnya duralumin yang biasa digunakan untuk badan pesawat terbang, kendaraan bermotor, kapal pesiar, alat-alat rumah tangga dan sebagainya. 2).Paduan magnesium digunakan hanya bila dalam konstruksi mesin yang factor berat menjadi pertimbangan utama. Sebab magnesium mempunyai daya gabung yang tinggi terhadap oksigen dan mudah terbakar. 3).Paduan titanium banyak digunakan untuk paduan aluminium sebagai logam ringan yang banyak dipakai pada konstruksi pesawat terbang.
Kebanyakan dari logam non ferro adalah tahan korosi karena adanya lapisan oksida yang kuat. Sedangkan beberapa logam non ferro mempunyai daya penghantar listrik dan daya penghantar panas yang baik.
• • • • • • •
Logam non-Ferro dan paduannya Pada dasarnya logam non-ferro ini memiliki sifat-sifat seperti : -mampu dibentuk dengan baik -massa jenisnya rendah -penghantar panas dan listrik yang baik -mempunyai warna yang menarik -tahan karat -kekuatan dan kekakuannya umumnya lebih rendah dari pada logam ferro -sukar dilas
1. 2.
Paduan Alumunium Karateristiknya : Alumunium merupakan logam ringan yang mempunyai sifat ketahanan korosi yang baik. Alumunium jika dipadukan dengan Cu, Mg, Si, Mn, dan Ni akan memberikan sifat-sifat seperti ketahanan aus, koefisien muai rendah dan sebagainya.
3. 4. 5. 6.
•
Alumunium juga memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, ductil, tahan korosi dan dapat dilas. Memiliki kemurnian Al(%) 99,996>99,0 Kekuatan Tarik (kg/mm²) 4,9 11,6 9,3 1 6,9 Kekuatan Mulur (0,2) (kg/mm²) 1,3 11,0 3,5 1 4,8 Paduan Al Al yang dikeraskan dengan campuran Al, Cu, Si, Mg. Campuran ini dikerjakan secara panas (heat threatment) puncak kekerasan antara 36 – 48 jam, digunakan pada bangunan pesawat-pesawat terbang. Sebab selain kekerasannya juga diperlukan keringanannya.
•
Duralumin / Dural, Aluminium Alloy yang kemampuan dukung ( tensile strenght) ditingkatkan dengan mencampur 2,2 – 5,2 % C, hingga 1,75%Mg serta bahan bahan liar lainnya. Digunakan dalam bangunan bangunan enginering, konstruksi bangunan pesawat terbang, plat dan paku keling.
•
Silumin, Aluminium Alloy ini merupakan paduan Al dan 8 – 14%Si, selain bisa dituang dengan baik, silumin pun ringan dan tahan korosi. Dalam praktik, silumin dipakai sebagai piston pada reciprocating engines.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 1. 2. 3.
1. 2.
•
Paduan Magnesium Karateristiknya : Pada sifat mekanik magnesium terutama memiliki kekuatan tarik yang sangat rendah.oleh karena itu magnesium asli tidak dibuat dalam teknik. Paduan magnesium ini memiliki sifat mekanik yang lebih baik dan banyak digunakan. Unsur-unsur paduan dasar magnesium adalah alumunium, seng, dan mangan. Penambahan 0,1-0,5 % meningkatkan ketahanan korosi. Penambahan sedikit cerium, Zirconium, dan baryllium dapat membuat struktur butir yang halus dan meningkatkan ductility dan tahan oksidasi pada peningkatan suhu. Pada suhu tinggi magnesium terbakar di udara dan bereaksi dengan nitrogen menghasilkan nitrida, Mg3N2. Aplikasinya Magnesium merupakan logam ulet perak-putih 40 % lebih ringan dari alumunium.Ini merupakan tambahan paduan penting dalam banyak aplikasi metalorgi. Di dalam paduan alumunium-magnesium untuk membuat koin baru dari india Paduannya dengan alumunium yag bersifat ringan dan kuat juga digunakan sebagai bahan struktural dalam mobil dan pesawat. Paduan Tembaga Pada umumnya tembaga itu mempunyai sifat-sifat tahan karat non asam, mampu mengalirkan panas serta listrik dengan baik. Dibedakan menjadi 2 yaitu : Logam paduan pertama yaitu Perunggu yang merupakan paduan dari tembaga-timah yang biasanya digunakan untuk peralatan dapur, alat-alat musik, dan barang-barang kerajinan. Logam kedua, Kuningan yakni paduan tembaga-seng.Seng merupakan faktor tambahan untuk menghasilkan logam yang lebih kuat,keras,dan lebih sukar ditempa ketimbang hanya tembaga murni. Paduan Tembaga Tembaga paduan sepertihalnya kuningan ( paduan Cu dengan lebih kurang sama dengan 39%Zn) mempunyai duktiliti yang tinggi. Sedangkan paduan Cu lebih besar 39%Zn tampak brittle.
•
Kuningan yang dipadu dengan Mn dan Fe mempunyai kekuatan yang lebih tinggi, mempunyai sifat mampu tuang yang baik.
•
Tembaga yang dipadu dengan Ni ( hingga 67% ) disebut monel. Monel berwarna putih, tahan korosi, mempunyai kekerasan hingga 60 Kg/mm2. aplikasinya sebagai liontin monel
•
Tembaga yang dipadu dengan Si mempunyai sifat-sifat duktiliti yang lebih tinggi, tahan gesek, tahan korosi, serta mempunyai kemampuan tuang atau las yang baik. Dipakai untuk membuat mur-mur, baut-baut, plat-plat ketel.
•
Paduan antara Cu dengan berrilyum ( Be ) mempunyai duktiliti yang tinggi serta tahan gesek, dipakai sebagai pembuatan pegas serta pelapis tahan gesek.
•
Paduan Cu + Sn + P disebut phospor bronze, disamping tahan lelah , juga mudah dituang.Dipakai sebagai bahan pegas tuang yang tahan beban dinamis.
• • • • – –
Supperalloy Tahan panas dan tahan suhu tinggi Aplikasi: mesin jet, turbin gas, mesin roket, pekakas, dies, industri nuklir, kimia dan petrokimia Jenis superalloy Superalloy besi base: 32-67%Fe, 15-22%Cr, 9-38%Ni Superalloy kobalt base: 35-65%Co, 19-30%Cr, 35%Ni Superalloy nikel base: 38-76%Ni, 27%Cr, 20%Co.
• – – – • • • • • • •
Nikel & paduan nikel Sifat paduan nikel Kuat Getas Tahan korosi pada suhu tinggi Elemen pemadu nikel: Cr, Co, Mo dan Cu Paduan nikel base = superalloy Paduan nikel tembaga = monel Paduan nikel krom = inconel Paduan nikel krom molybdenum = hastelloy Paduan nikel kron besi = nichrome Paduan nikel besi = invar Babbit
• • • • • • • • • • • • •
Babbit adalah campuran Sn sebagi bahan utama dengan Pb, Sb dan Cu. Bahan ini digunakan untuk melapisi bearing. Bearing ini mempunyai titik lebur 3000C serta mempunyai sifat ikatan yang baik dengan logam yang dilapisi. Sifat utama bahan anti friction : cukup keras menahan minyak lumas mempunyai duktiliti yang baik koefisien geseknya kecil Ditinjau dari bahan dasarnya, babbit dibedakan : Tin babbit alloys Sebagai contoh 10-12 %Sb, 5,5-6,5 %Cu, dan sisanya Sn. Bahan ini mempunyai titik lebur pada 180-190oC. Serta tahan terhadap beban maupun kecepatan yang besar. Bahan ini dipakai pada tubine blades. Paduan lead babbit Paduan ini jauh lebih murah dari pada tin babbit alloy sebagai contoh paduan 15% Sb, 10 %Sn dan sisanya Pb. Benda ini tahan pada beban serta kecepatan besar. oleh sebab itu bahan ini bisa digunakan untuk impeller pompa, rotor rotor motor listrik.
