KEJURUTERAAN MEKANIKAL
TEKNOLOGI BAHAN (ASAS)
PO LIMA S *NOTA RINGKAS
DISEDIAKAN OLEH ZAIRUNIZAM BIN UMAR, POLIMAS, 06000, JITRA, KEDAH
[email protected]
JABATAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL
POLITEKNIK SULTAN ABDUL HALIM MU’ADZAM SHAH (POLIMAS) BANDAR DARUL AMAN, 06000 JITRA, KEDAH. MODUL KOD MODUL JAM KREDIT KURSUS PENSYARAH BILIK TELEFON
: TEKNOLOGI BAHAN : J3022 : 2.5 : DIPLOMA/SIJIL KEJURUTERAAN MEKANIKAL : MOHD ZAIRUNIZAM ZAIRUNIZAM BIN UMAR : UNIT PEPERIKSAAN 1 : 04 – 9146170/ 049146100 ext 6410/0125996667
OBJEKTIF AM
Di akhir modul ini, pelajar-pelajar akan dapat:• • • • • • • •
Memahami asas pembentukan struktur atom Memahami bagaimana proses pemejalan logam dan aloi berlaku Memahami jenis logam ferus dan proses pengeluarannya. Memahami dan mengetahui proses kerja logam, tuangan dan rawatan r awatan haba. Memahami dan mengtahui ujian mekanik dan sifat-sifat mekanik bahan. Mengetahui jenis-jenis kakisan dan proses pencegahan kakisan Memahami dan menyenaraikan jenis-jenis logam bukan ferus. Memahami dan mengetahui jenis-jenis plastik, kebaikan dan keburukannya serta proses pembuatannya.
KEPERLUAN KURSUS :
1. 2. 3.
Pembacaan modul dan lain-lain bahan bacaan berkaitan. Melibatkan diri dengan latihan dan aktiviti semasa kuliah. Mengambil ujian dan peperiksaan yang ditetapkan.
PENILAIAN :
1. 2. 3. 4.
Ujian Tugasan Kuiz Amali
2 x 20% 4 x 5% 4 x 5% 2 x 10%
= = = =
40% 20% 20% 20%
5.
JUMLAH PENILAIAN BERTERUSAN (P.B) PENILAIAN AKHIR (P.A)
= 100%(60%) =100% (40%)
KEHADIRAN
1. 2.
Pelajar mesti hadir tidak kurang dari 80% masa pertemuan yang ditetapkan dalam jadual perkuliahan. Pelajar yang tidak memenuhi syarat kehadiran tersebut di atas tidak akan dibenarkan menduduki peperiksaan akhir ( PB=0 & PA=0 ).
i
UNIT 1 :
STRUKTUR BAHAN (5 JAM)
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11
UNIT 2
Struktur Bahan Atom Unsur ( Elemen ) Campuran Sebatian Jadual Pekalaan Unsur Ciri-ciri Jadual Perkalaan Unsur Kegunaan Jadual Perkalaan Unsur Konfigurasi Elektron Hablur Jenis-jenis ikatan Atom
SISTEM ALOI PERDUAAN (5 JAM )
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9
Pemejalan Logam dan Aloi Pertumbuhan Bijian Logam Tulin Aloi ( Pancalogam ) Larutan Pepejal Jenis-Jenis Larutan Pepejal Pemejalan Bahan Pembentukan Teras Dalam Pemejalan Logam Rajah Keseimbangan Fasa Bagi Sistem Aloi Perduaan SOALAN 1
UNIT 3
PENGELUARAN BESI DAN KELULI (2 JAM)
3.1 3.2 3.3 3.4 UNIT 4
Jenis-jenis Bijih Besi Ciri-ciri Bijih Besi Proses pengeluaran besi Proses pengeluaran keluli
KELULI KARBON BIASA (4 JAM )
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
Alotropi Besi Gambarajah Keseimbangan Besi Karbon Juzuk-juzuk Mikro Pada Keluli Karbon Biasa Keluli Karbon Biasa Kesan Unsur Lain Kepada Keluli Karbon Biasa ii
4.6 4.7 UNIT 5
Klasifikasi dan Kegunaan Keluli Karbon Biasa Had-had Keluli Karbon
KELULI ALOI DAN BESI TUANG (3 JAM )
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6
Keluli Aloi Pengkelasan Keluli Aloi Besi Tuang Faktor Yang Mempengaruhi Pembentukkan Karbon Dalam Besi Tuang Jenis-Jenis Besi Tuang Kebaikan Besi Tuang SOALAN 2
UNIT 6
KERJA LOGAM (2 JAM )
6.1 6.2 UNIT 7
PROSES TUANGAN (4 JAM)
7.1 7.2 7.3 7.4 UNIT 8
Kerja Sejuk Kerja Panas
Tuangan Pasir Tuangan Lilin Tuangan Acuan Tekanan Perbandingan di Antara Kaedah-Kaedah Tuangan
RAWATAN HABA PADA KELULI (3 JAM )
8.1 8.2 8.3
Penghabluran Semula Proses Rawatan Haba Proses Pegerasan Permukaan SOALAN 3
UNIT 9
UJIAN BAHAN (2 JAM)
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7
Sifat-Sifat Mekanik Ujian Musnah Ujian Tanpa Musnah Ujian Penusukan Cecair Ujian Serbuk Megnet Ujian Ultra Sonik Ujian Sinaran X SOALAN 4
UNIT 10
KAKISAN (4 JAM )
10.1 10.2 10.3 10.4 UNIT 11
Kakisan Pengoksidaan Terus Kakisan Elektro Kimia Bentuk Kakisan Pencegahan Kakisan
LOGAM BUKAN FERUS (3 JAM )
11.1
Aluminiun iii
11.2 11.3 11.4 11.5 11.6
Kuprum Timah Zink Plumbum Bahan Galas SOALAN 5
UNIT 12
PLASTIK (4 JAM)
12.1 Polimer 12.2 Istilah-Istilah 12.3 Struktur polimer 12.4 Jenis-Jenis 12.4 Jenis-Jenis Rantai Polimer 12.5 Proses Pempolimeran Pempolimeran 12.6 Jenis-Jenis 12.6 Jenis-Jenis Plastik 12.7 Sifat Am Plastik 12.8 Kebaikan Plastik 12.9 Keburukan Plastik 12.10 Kaedah Pembentukan Plastik SOALAN 6
iv
UNIT 1: STRUKTUR BAHAN Sesuatu bahan berasal daripada struktur dalaman bahan tersebut. Struktur dalaman bahan melibatkan atom-atom dan bagaimana atom-atom dihubungankan dengan atom-atom bersebelahan untuk membentuk hablur, molekul dan struktur mikro. Hablur terdiri daripada atom-atom yang tersusun dalam keadaan 3 dimensi mengikut corak berulangulang atau sekata. atom-atom bergabung secara kimia, samada samada dari jenis atom yang sama Molekul terdiri dua atau lebih atom-atom atau berlainan jenis. Struktur mikro adalah struktur yang dipisahkan oleh sempadan ira (bijian). Struktur ini biasanya memerlukan pembesaran untuk dilihat. Atom Merupakan satu zarah asas yang membentuk segala bahan sama ada dalam bentuk pepejal, gas atau cecair. Saiz atom adalah sangat kecil, walaubagaimana pun ia mempunyai berat dan sifat-sifat tersendiri. Atom terdiri daripada tiga zarah asas as as Zarah Proton Neutron Elektron
Cas Positif Neutral Negatif
Cas, atom adalah neutral kerana proton mempunyai cas yang bertentangan dengan elektron. Nukleus terdiri daripada proton dan neutron. Manakala elektron berputar mengelilinginya. Susunan elektron didalam atom ditunjukkan pada Rajah 1.2 Elektron
Peta la / orbit orbit / Peta la 2
Peta la 3 Nukleus yang mengandungi roton dan neutron
Kedudukan electron, nukleus dan orbit bagi atom Elemen/Unsur merupakan gabungan 2 atau lebih atom-atom sejenis. Ianya berada dalam keadaan tulen. Contoh: logam yang kurang relatif seperti emas dan paltinium. Bukan logam seperti intan, grafit dan sulfur.
1
Campuran merupakan gabungan antara 2 atau lebih atom-atom yang berlainan jenis tetapi tidak bergabung secara kimia. Sebatian merupakan gabungan antara 2 atau lebih atom-atom yang berlainan jenis bergabung secara kimia. Contoh : Besi + Sulfida dan dipanaskan, menghasilkan besi sulfida. Sebatian semulajadi sangat stabil kerana zarah-zarah didalamnya d idalamnya dipegang dengan kuat. Jadi ia tidak akan mudah terurai. Cth : Natrium Klorida hanya boleh diuraikan pada suhu 800 C. Ikatan yang terjadi disebut ikatan kimia. kimia. °
Hablur Pepejal boleh dikelaskan kepada pepejal berhablur dan pepejal amorfus. Pepejal berhablur terdiri daripada atom-atom yang tersusun dalam tiga d imensi mengikut corak berulang-ulang atau sekata. Hablur terdiri dari logam dan bukan logam. Hablur tunggal ialah pepejal dengan sel unit tersusun sekata manakala hablur polihablur pula terdiri daripada banyak hablur tunggal.
Butiran hablur tun
al
Sem pa da n ira/ ira/ biji bijian
Struktur truktur da n sem sem pa da sep ad an
Dalam proses pemejalan atom, logam cair akan bertindakbalas antara satu sama lain dan menyusun kedudukan masing-masing dalam bentuk yang seragam dan teratur. Penyusunan secara teratur ini dinamakan proses pembuatan ruang kekisi. kekisi. Hablur dapat dilihat dengan menggunakan alat X – Ray defractometer manakala bijian dapat dilihat dengan jelas menggunakan mikroskop kajilogam setelah dicanai (grinding), pengilapan (polishing), punaran (etching). Empat jenis struktur hablur yang kerap kali ditemui ialah
1.K 1.Kiub M uda h (Simple (Simple C ube ) 8 atom pa da buc u x 1/8 = 1 atom Cth: Garam (Na Cl)
2. K Kiub iub b erpusat ja sad (BCC (BCC ) 8 atom p ad a buc u x 1/ 8 = 1 atom 1 atom pusat pusat = 1 atom Jumlah 2 ato m kromium, molibdenum, titanium dan tungsten.
2
3. Kiub Kiub b erpusat m uka (FCC (FCC ) 8 atom p ad a buc u x 1/8= 1 atom 6 atom p ad a muka x ½ = 3 atom Jumlah 4 ato m
4. Heks Heksag ag on pa da t (HCP) (HCP) 12 atom pa da b ucu x 1/6 = 2 atom 2 atom pa da muka x 1/2 = 1 atom 6 ato m pa da sis sisii x 1/2 = 3 at om Jumlah Jumlah 6 at om
aluminium, kuprum, emas dan nikel.
berilium, magnesium dan zink.
Jenis-Jenis Ikatan 1.Ikatan Ionik terjadi apabila satu atau lebih elektron dipindahkan (didermakan) daripada satu atom ke satu atom yang alin. Atom yang kehilangan elektron menjadi ion +ve (kation) manakala atom yang menerima elektron bercas –ve (anion).
Elektron berpindah da ripa da natrium natrium kepa d a klori klorin
Ikatan Ionik bagi Natrium Klorida
2. Ikatan Kovalen Perkongsian antara elektron supaya elektron luarnya (elektron valensi) sentiasa terisi penuh. Terhasil daripada tarikan diantara elektron yang dikongsi ini dengan nukleus positif bagi atom yang masuk kedalam ikatan. Biasanya bahan (material) yang mempunyai ikatan ini adalah rapuh.
Cl
(a ) Molekul Cl 2. Sep a sa ng elektron elektron ya ng b erkong erkong si
Cl
O
O
(b ) Mo lekul oksige oksige n O 2. Dua p asa asa ng elektr elektron on ya ng 3
3. Ikatan Logam (Metalik) atomnya tersusun sangat rapat antara satu sama lain. Setiap atom membekalkan satu /lebih elektron yang bergerak keseluruh hablur logam berkenaan seperti yang ditunjukkan pada rajah. Tarikan antara ion logam positif dan elektron yang bebas akan menghasilkan daya ikatan yang kuat.
Ikatan logam (ion positif dalam gas elektron)
4
UNIT2: SISTEM ALOI PENDUAAN Pertumbuhan bijian/hablur
Pembentukan nukleus
1.
2.
3. 4.
Dendrit tumbuh
Pertumbuhan dendrit & lengan bertemu membentuk sempadan bi ian ian
Pemejalan tamat dengan terbentuknya bijian
Pertumbuhan nukleus - Bucu-bucu nukleus yang bebas memilih jalan masingmasing ketempat lebih sejuk menyebabkan pertumbuhan nukelus dan pekembangan bucu sumakin bertambah Dendrite tumbuhan - Lengan jejari akan terbentuk ianya sendiri membentuk lengan-lengan secondry masing-masing 90 darjah diantara satu sama lain. Ia berlaku berterusan hingga satu suktur dendrite wujud. Pertumbuhan dendrite dan lengan bertemu membentuk sempadan bijian. Pemejalan tamat dengan terbentuknya bijian
Logam tulin
-
Mempunyai elemen-elemen elemen-elemen yang sama sifat-sifat yang lemah Mudah ditempa - mudah ubah bentuk Mulur - boleh ditarik jadikaan wayar
Aloi
-
2 atau lebih kompenen bahan ( logam dan bukan logam ) Besi + C
Keluli
4
molekul-molekul bahan telah menduduki keduukan yang Larutan pepejal - Atom atau molekul-molekul biasa dalam kekisi hablur dan membentuk sesuatu fasa tunggal. - Apabila pemejalan pemejalan berlaku , atom-atom aloi akan tersusun dengan teratur. ( ruang kekisi ). Jenis-Jenis Larutan Pepejal a.Larutan Pepejal Gantian 1.Secara rawak
2.Secara teratur Atom Zarah Atom Utama
Zarah ambil tempat atom Utama secara rawak, tidak teratur
Susunan teratur
b. Secara celahan Atom zarah yang kecil mengisi ruang-ruang Diantara atom dalam kekisi. Mengelakkan kegelincaran jenis ini lebih kuat
Sebatian Intermetalik / Antara Logam Tindak balas Kimia terjadi diantara dua logam.Sebatian ini biasanya menghablur dalam stuktur yang berlainan dari logam-logam asalnya.Struktur yang agak kompleks,tetapi kandungan yang tetap.sifat yang rapuh. Cementite (karbida besi).
5
Pemejalan Bahan Logam dipanaskan dengan sekata mula melebur,seluruh logam akan melebur (titik melebur) Penyejukkan Tenaga kinetik bagi atom-atom/molekul bagi cecair tersebut berkurangan dan kelikatan logam semakin bertambah Dalam keadaan cecair atom-atom berada dalam keadaan rawak Bila beku,atom tersusus dengan teratur ikut geometri tertentu. Semua bahan pepejal terbentuk terbentuk dalam keadaan amorphous amorphous (tak berhablur) atau crystalline ( hablur) Pembentukan Turas Dalam Pemejalan Logam Susunan rangka dendrite
Rajah Keseimbangan Fasa Bagi Sistem Aloi Perduaan Menerangkan kandungan bahan dan struktur fasa. Semua bahagian homogen (komponen) bahan yang boleh diasingkan secara fizikal dan mempunyai kandungan kimia serta struktur yang teratur. Fasa Merujuk kepada suatu bentuk struktur atau kawasan yang mempunyai sifat berlainan jenis akibat dari perubahan atau memiliki sifat semulajadi yang berbeza. Ia dipisahkan oleh garis-garis lengkung pendinginan atau sempadan fasa Rajah Keseimbangan Fasa Peta sesuatu system dan ia menunjukkan fasa yang sepatutnya wujud di bawah keadaan keseimbangan untuk sebarang gabungan rencaman dan suhu tertentu. Memahami sistem logam dan aloi. Komposisi Peratus kandungan bahan-bahan yang tertentu sengaja atau tidak segaja di masukkan kedalam sesuatu bahan Kehadiran peratus komposisi komposisi bahan ini ini boleh menyebabkan menyebabkan perubahan dalam fasa, sifat dan bentuk struktur miko bahan Cecair (Liquidus) Garisan lintang yang memisahkan antar fasa cecair bahan dengan fasa separa cecair bahan.Semasa proses pemejalan berlaku, zarah bahan yang berada pada suhu lebur akan mula memejal apabila apabila suhu diturunkan.Titik diturunkan.Titik permulaan proses pemejalan pemejalan berlaku apabila apabila melepasi lintang liquidus. Rajah Fasa Cu-Ni
1455
6
t3
t2 n
t1 m
p q
t 1
– suhu pemejalan bermula
t 3
– suhu pemejalan berakhir
r
1083 ) C o ( u h u S
-cecair yang kerencaman m berada dalam keadaan keseimbangan dengan larutan pepejal kerencaman.
Larutan
100% Cu
X% Ni % Ni
100
Rajah di atas menunjukkan suatu aloi yang mengandungi X % nikel akan memejal seperti berikut : i.
ii. iii. iv.
Pada suhu t1 , , kerencaman cecair 1 akan berada dalam keadaan keseimbangan dengan larutan pepejal kerencaman yang sepadan kepada titik p pada garisan solidus (garisan pepejalan). Oleh itu hablur larutan pepejal pertama membentuk terdiri dari kerencaman p. Apabila suhu turun maka kerencaman larutan pepejal berkecenderung untuk berubah dengan cara resapan mengikut garisan pepejalan kepada titik q. Pada suhu t2 , , cecair yang kerencaman m berada dalam keadaan keseimbangan dengan larutan pepejal kerencaman. Proses pemejalan aloi ini akan selesai pada suhu t3 apabila titisan terakhir cecair kerencaman n , memejal, membaiki kerencaman hablur larutan pepejal kepada r.
7
UNIT 4: KELULI KARBON Kealotropan Besi Tulin
Kealotropan-Kemampuan Kealotropan-Kemampuan sesuatu bahan untuk mempunyai lebih dari satu struktur hablur (penyusunan atom-atom membentuk struktur hablur yang baru) •penjelmaan alotrop – proses penyusunan atom-atom membentuk hablur baru. •besi tulin adalah bahan logam yang bersifat kealotropan pada suhu bilik besi berbentuk BBC( α-Fe)dan bertukar kepada FCC( γ-Fe)bila suhu melebihi 910⁰C dan akan berubah menjadi BBC(δ-Fe)apabila suhu melebihi 1400 ⁰C dan besi tulin akan lebur pada suhu 1540⁰C Ringkasannya: α-Fe(BBC) γ-Fe(FCC) δ-Fe(BBC) LEBUR ↔
↔
↔
Rajah Keseimbangan Besi Karbon •
•
Menunjukkan fasa-fasa yang wujud dalam keseimbangan bila aloi-aloi besi-karbon besi-karbon disejukkan dengan perlahan pada suhu dan komposisi karbom yang tentu. Banyak sifat-sifat besi tuang dan keluli karbon serta mikrostrukturnya dapat dijelaskan.Kandungan karbon biasa ialah<2.0% sementara bagi besi tuang adalah 2.0%-6.67%. Hubungan fasa yang wujud dijelaskan oleh komposisi karbon dan suhu fasa tersebut: Garisan LIKUIDUS ~ garisan ABED Garisan SOLIDUS ~ garisan AFPGEH Kawasan fasa yang berada diantara dua garis an di atas adalah kawasan dua fasa
•
Fasa pepejal yang terdapat di dalam rajah keseimbangan. FERIT (α)/Besi alfa ~merupakan larutan pepejal pepejal celahan karbon di dalam struktur BBC besi.Daripada rajah,keseimbangan cuma sedikit karbon yang boleh larut dalam ferit dimana takat kelarutan maksimanya ialah 0.02% pada suhu 723⁰C.Kebolehlarutan C.Kebolehlarutan karbpn menurun kepada 0.005% 0.005% pada suhu 0⁰ AUSTENIT( γ)/ Besi gama -merupakan larutan pepejal karbon di dalam besi. Mempunyai struktur hablur FCC dan kebolehan karbon yang lebih tinggi dari ferit.Kebolehlarutan ferit.Kebolehlarutan karbon di dalam austenite yang maksima adalah 2.0% pada suhu 1140⁰C dan menurun kepada 0.8% pada suhu 723⁰C SIMENTIT(Fe₃C)-merupakan satu sebatian antara logam (intermetallic).Tidak (intermetallic).Tidak mempunyai had kelarutan dan komposisinya adalah 6.67%C dan 93.3%Fe.Bersifat keras dan rapuh . FERIT (δ) / Besi delta -merupakan -merupakan larutan pepejal karbon di dalam δ besi.Mempunyai struktur BBC seperti ferit tetapi mempunyai perimeter kesisi yang lebih besar.Kebolehlarutan besar.Kebolehlarutan maksima karbon di dalam δ ferit ialah 0.09% pada suhu 1465 ⁰C
7
8
RAJAH KESEIMBANGAN FASA BESI KARBON (Fe-C)
9
Kesan unsur-unsur lain (selain karbon) terhadap keluli karbon biasa (1.0%Mn,0.3%Si,0.05%S,0.05%P) Mangan (Mn) Satu unsur yang penting. Semua keluli ada menbebaskan keluli daripada rongga-rongga gas/udara. Unsur ini boleh bergabung dengan sulfur-MnS boleh melemahkan keluli. keluli. Mn3C (larutan mangan +austernit) karbida stabil s tabil meningkatkan kekuatan tegangan dan rintangan hentaman (keliatan). Mn dihadkan kepada 0.5%Mn sahaja. • • • •
•
Silikon (Si) Unsur bendasing berguna pada had 0.05-0.3%Si sahaja. Keluli berum dihadkan kepada 0.05% Si. Meninggikan kebolehaliran keluli semasa proses tuangan. • • •
Sulfur (S) Kehadiran sulfur dalam bentuk MnS atau FeS,sulfur < 0.01%S.
Kesan unsur-unsur lain (selain karbon) terhadap keluli karbon biasa (1.0%Mn,0.3%Si,0.05%S,0.05%P) Mangan (Mn) Satu unsur yang penting. Semua keluli ada menbebaskan keluli daripada rongga-rongga gas/udara. Unsur ini boleh bergabung dengan sulfur-MnS boleh melemahkan keluli. keluli. Mn3C (larutan mangan +austernit) karbida stabil s tabil meningkatkan kekuatan tegangan dan rintangan hentaman (keliatan). Mn dihadkan kepada 0.5%Mn sahaja. • • • •
•
Silikon (Si) Unsur bendasing berguna pada had 0.05-0.3%Si sahaja. Keluli berum dihadkan kepada 0.05% Si. Meninggikan kebolehaliran keluli semasa proses tuangan. • • •
Sulfur (S) Kehadiran sulfur dalam bentuk MnS atau FeS,sulfur < 0.01%S. FeS > takat leburendah-keluli leburendah-keluli jadi lemah,bila dikerja panas. panas. >bahan yang rapuh pada suhu bilik,tak sesuai untuk dikerja sejuk. Biasanya Mn ditambah banyak untuk elak FeS terbentuk. Kandungan sulfur tidak melebihi 0.05%S.Untuk keluli alat (0.03%S) Untuk keluli pemotongan bebas (0.3%S,1.5%Mn dan 0.03%P). Kehadiran MnS pada keluli meningkatkan sifat kebolehmesinannya. • •
• • • •
Fosforus (P) Fe3P (fosfid besi) rapuh dan larut dalam keluli. Kesan kekerasan,akan berkurangan dengan 0.05%P. Jika lebih,besi menjadi rapuh • • •
10
11
10
11
12
13
14
UNIT 6 : KERJA LOGAM Proses yang dilakukan ke atas logam sebelum ianya boleh dikeluarkan untuk kegunaan/ pasaran. KERJA SEJUK -
-
-
-
-
Proses pengubahan plastik yang dijalankan pada suhu di bawah takat penghabluran semula Proses dijalankan pada suhu bilik. Semasa proses (kepingan / jongkong) struktur hablur diubah dan terherot serta memanjang kea rah kerja dilakukan. Logam jadi keras dan kekuatan berubah menjadi tegasan dalaman akan bertambah dan kemuluran berkurangan. Sifat-sifat logam – kekuatan rintangan elektrik bertambah. Logam lebih rapuh dan keras dan akan pecah / retak jika terus diproses. Contoh :- Proses – mengelek,menarik,menekan dan biasanya pada logam yang sudah dikerja sejuk. Proses pengakhiran (Finishing).
.
Fungsi :-
-
Membolehkan dimensi yang tepat didapati pada hasil kerjanya. Mendapatkan kemasan permukaan yang bersih / licin. Mendapatkan pelbagai darjah kekerasan dengan mengenakan pelbagai kerja s ejuk.
1.
Proses Menarik.
-
Penghasilan dawai,rod dan tiub. Hanya logam mempunyai kemuluran tinggi sahaja (disepuhlindap). Ditarik melalui satu acuan yang bergaris pusat tirus. Geseran, kesan licin dan tekanan yang kuat berlaku dibahagian persentuhan antara acuan dengan bahan dan memanaskan bahagian ini. Penyejukan diberikan. Bahan acuan mestilah cukup keras / kuat menentang kehausan / lelasan yang dibawa oleh kesan-kesan tersebut.
-
-
-
Bahan acuan keras dan kuat Tungsten Carbide insert (die insert)
15
Geseran / kesan ricih tekanan. -panas. -
harus diperhatikan telah dikerja sejuk dengan lengkap dan sejuk dengan cepat elak herot/putus. 2. Proses Menggelek
-
Produk- kepingan jalur/skrip. Dengan 4 penggelek Penggelek kecil untik nipiskan logam. Penggelek besar menyokong/resapgeteran ketebaan yang tetap. Bahan pelincir diberikan sebelum dan selepas proses, untuk elak berlakunya pertumbuhan bijian.
-
Kebaikan dan keburukan Proses Kerja Sejuk
Kebaikan Kemasan permukaan yang baik. Ketepatan ukuran yang tinggi.
Keburukan Kos yang tinggi berbanding dengan proses kerja panas. Bahan menjadi rapuh kurang mulur disebabkan pengerasan kerja.
Meninggikan cirri-ciri kemasan logam supaya kemasan yang baik dan membaiki kekutan dan tengangan.
KERJA PANAS 1. 2.
Pembentukan logam yang dilakukan sedikit diatas suhu penghabluran semula. Berlaku canggan plastic pada struktur bijian. Penghabluran semula akan memulihkan kekisi asas. 3. Jika suhu rendah lebih banyak daya diperlukan untuk mengherotkan logam. 4. Jika suhu lebih tinggi kerja mudah dilakukan tanpa risiko logam meretak. 5. Jika panas lampau akan berlaku pengoksidaan dan melemahkan bahan. Jenis-jenis Kerja Panas.
-
Menggelek panas. Tempaan panas Penyemperitan panas
1.
Proses Menggelek panas.
-
16
-
Proses – menipis/meratakan menipis/meratakan jongkong. Digelek satu peringkat atau beberapa peringkat sehingga ketebalan yang dikehendaki. Contoh :- Rangka pembinaan, bar bulat – guna penggelek bentuk khas.
2.
Tempaan Panas.
-
-
Kepingan/jonkong dihantam dengan tukul/punch, sama ada guna gravity atau pneumatic. Bahan kerja (logam) diletak diantara dua awan. Acuan diikat pada tukul (atas) dan anvil (bawah). Apabila daya diberikan kedua-dua bahan awan ini akan bercantum menjadi satu awan (awan tertutup). Bahan – ikut isipadu atau dilebihkan – bahan slesh mengalir keluar. Struktur atau bijian akan berubah orentasi. Contoh :- Spanar,rod penyambung, bolt.
3.
Penyemperitan (Extrution).
-
-
-
-
-
-
Penolakan satu billet panas melalui satu awan dengan menggunakan kuasa hidraulik. Jongkong (ingot) ditekan sehingga menyalir dibawah tekanan tinggi, melalui saluran orifis/die. Kelebihannya adalah hasil dapat dipelbagaikan. Bentuk yang rumit dengan ketepatan dimensi yang baik. Bahan kerja adalah terhad dimana bahan yang takat lebur rendah, berkecairan baik, tembaga, aloi loyang dan aluminium serta alloinya. Kebaikan dan Keburukan Kerja Panas.
Kebaikan Memecahkan struktur hablur yang besar/kasar yang terdapat didalam jongkong.
Keburukan Dimensi akhir agak sukar diperolehi – logam panas mengecut.
Jika suhu kemasan yang betul, pengahalusan bijian akan didapati..
Permukaan akhir tidak kemas. Berlaku pengoksidaan di permukaan pada suhu yabg tinggi. Untuk membaiki bendanya haruslah melalui kerja sejuk semula.
Jika dibawah tekanan tinggi dikenakan, rongga-rongga (blow hole) akan terhapus. Kekuatan,kemuluran,keliatan Kekuatan,kemuluran,keliatan benda kerja lebih baik bebanding dengan proses kerja sejuk.
17
UNIT 7: PROSES TUANGAN Tuangan
Proses tuangan adalah satu proses pengeluaran pengeluaran di mana bahan yang diperlukan, dipanaskan sehingga lebur dan kemudiannya dituangkan ke dalam acuan dan dibiarkan memejal melalui penyejukan tersendiri sebelum sebelum dikeluarkan untuk dibersihkan atau atau di mesin semula menggunakan acuan daripada pasir. Kaedah-kaedah tuangan :
a) Tuangan pasir ( sand casting ) b) Tuangan lilin hilang ( lost wax/investment ) c)
Tuangan acuan tekanan (pressure die-casting )
d) Tuangan gravity ( acuan kekal ) dan kelompang 1.
Tuangan Pasir ( sand casting)
a) Satu acuan dihasilkan dengan memadatkan memadatkan pasir-pasir pengacuan (campuran pasir silika dengan satu kadar tanah liat yang berfungsi sebagai pelekat), mengelilingi mengelilingi satu bentuk corak komponen yang biasanya diperbuat dari kayu. b) Acuan ini terbahagi kepada dua bahagian atau lebih. Bahagian atas atas acuan dinamakan “COPE” dan bahagian bawah pula dipanggil “DRAG” “DRAG” c) Disebabkan kekonduksian kekonduksian haba yang rendah pada pasir pengacuan, kadar pemejalan pemejalan dalam tuangan pasir amat amat kecil. Ini menyebabkan terjadinya struktur struktur bijian yang kasar pada hasil tuangan. d) Tuangan pasir dianggap sesuai bagi menghasilkan tuangan berbagai bentuk bagi hampir semua logam pada sebarang saiz dengan kos acuan yang murah. PROSES PENGACUANAN TUANGAN PASIR
Bagi menghasilkan acuan ini pula, jenis corak yang digunakan adalah corak belah dan menggunakan satu teras pasir lembab.
18
Ac uan b ag i produk tuanga n pa sir.
TUANGAN LILIN HILANG Langkah-langkah Penghasilan Produk Tuangan Lilin Hilang.
•
Corak tuangan lilin dihasilkan dengan menggunakan lilin. Corak lilin dicelup ke dalam pekatan bahan penyalut tahan panas untuk menghasilkan permukaan yang licin pada bahagian dalam dinding acuan .
Gambarajah 7.16 : Satu corak tuangan lilin
•
Corak lilin yang disaluti bahan tahan panas diletakkan ke dalam bekas acuan logam. Bahan peleburan dituangkan ke dalam bekas acuan. Kemudian dibiarkan mengeras di keseluruhan bekas acuan bagi membentuk acuan. Bahan peleburan yang digunakan terdiri daripada bahan pengeras dan pasir silika.
Gambarajah 7.16 : Kedudukan corak bagi tuangan lilin
•
•
Acuan lilin kemudian dipanaskan di dalam relau pada julat suhu 100°C sehingga 200ºC. Corak lilin akan lebur dan mengalir keluar untuk menghasilkan rongga acuan. Acuan akan dikeluarkan daripada relau dan diterbalikkan. Logam lebur akan dituang ke dalam rongga acuan. Bila logam lebur telah memejal, produk tuangan bolehlah dikeluarkan.
Gambarajah 7.17 : Lilin lebur dan mengalir keluar
19
Kebaikan proses ini ialah pencapaian ketepatan dimensi yang lebih tinggi (0.05mm), kemasan
permukaan yang lebih baik dan kos memprosesnya adalah murah.
TUANGAN ACUAN TEKANAN
•
•
Langkah-langkah Penghasilan Produk Tuangan Acuan Tekanan.
Logam lebur dimasukkan ke dalam kebuk.
Teras dikeluarkan dan die pengeluar digerakkan ke belakang.
•
•
Pin penolak akan menolak produk tuangan keluar dari die.
20
Kebaikan proses ini ialah :
i. ii. iii. iv.
Acuan ini adalah acuan kekal dan boleh digunakan berulangkali. Ia adalah lebih ekonomik dan sesuai dalam pengeluaran komponen-komponen komponen-komponen kecil secara besar-besaran. Rupabentuk yang rumit dan keratan yang nipis boleh diperolehi. Kecacatan keliangan dapat diperkecilkan disebabkan tiada kedapatan sebarang gelembung udara yang terperangkap kerana telah dimampat keluar oleh tekanan.
21
UNIT 9: UJIAN BAHAN Tujuan
Untuk menentukan mutu/kualiti sesuatu bahan. Untuk menentukan sifat-sifat mekanikal seperti kekuatan,kekerasan kekuatan,kekerasan dan kemuluran. Untuk mengesan kecacatan dalam bahan komponen yang dihasilkan. Untuk menilai prestasi bahan dalam keadaan perkhidmatan yang tertentu.
Sifat Bahan(Logam) Sifat sesuatu logam akan menentukan perlakuan logam terhadap persekitaran/kerja yang dikenakan terhadapnay.
Contoh
:
Logam
-
berkarat bila terdedah pada suhu yang lembap patah/pecah bila dikenakan beban
SIFAT MEKANIKAL Ialah sifat yang menunjukkan perlakuan sesuatu logam,yang diujimenggunakan diujimenggunakan alat penguji
UNIT 9: UJIAN BAHAN Tujuan
Untuk menentukan mutu/kualiti sesuatu bahan. Untuk menentukan sifat-sifat mekanikal seperti kekuatan,kekerasan kekuatan,kekerasan dan kemuluran. Untuk mengesan kecacatan dalam bahan komponen yang dihasilkan. Untuk menilai prestasi bahan dalam keadaan perkhidmatan yang tertentu.
Sifat Bahan(Logam) Sifat sesuatu logam akan menentukan perlakuan logam terhadap persekitaran/kerja yang dikenakan terhadapnay.
Contoh
:
Logam
-
berkarat bila terdedah pada suhu yang lembap patah/pecah bila dikenakan beban
SIFAT MEKANIKAL Ialah sifat yang menunjukkan perlakuan sesuatu logam,yang diujimenggunakan diujimenggunakan alat penguji tertentu.
1.
Kemuluran (Ductility) Kebolehan sesuatu bahan ditarik oleh daya tegangan tanpa putus.Sifat ini adalah penting dalam proses tarikan(drawing) dan tekanan(pressing) Contoh : Logam mulur – Tembaga Tembaga dan Aluminium(sangat sesuai untuk dibuat dawai/rod)
2.
Kebolehtempaan (Malleability) Kemampuan sesuatu bahan menerima canggaan atau ubah-bentuk plastik oleh daya mampatan tanpa pecah(boleh dibentuk dengan mudah).Sifat i ni membolehkan membolehkan bahan itu ditempa dan digelek Contoh : Kepala rivet
3.
Keliatan (Toughness) (Toughness) Kebolehan sesuatu bahan menyerap tenaga dan mengalami ubah-bentuk plastik sebelum ianya patah semasa menerima hentaman dan kejutan.
4.
Kerapuhan (Brittleness) Ketidak mampuan sesuatu bahan mengalami ubah-bentuk plastik dan pecah jika dihentamkan secara mengejut.
5.
Kekerasan (Hardness) Kebolehan sesuatu bahan menentang menentang cakaran,kehausan dan tembusan. Contoh : Logam keras – Keluli berkarbon,keluli berkarbon,keluli tahan lasak dan keluli alat (boleh dijadikan alat pemotong selepas proses pengerasan dan pembajaan)
23
UJIAN MUSNAH Ujian musnah merupakan satu pemeriksaan ujian bahan yang dijalankan ke atas bahan dan ia akan mengakibatkan kerosakan pada bahan itu.
Ujian ini amat penting bagi menentukan sifat-sifat mekaniikal sesuatu bahan seperti kekuatan, kekerasan dan kemuluran.ia kemuluran.ia menentukan mutu atau kualiti sesuatu bahan. Ujian musnah juag menilaiprestasi bahan dalam keadaan perkhidmatan yang tertentu. Ujian Kekerasan (Hardness Test) Kekerasan diukur dengan mengunakan satu pelekuk yang ditusuk di atas permukaan logam. Pelekuk berbentuk berbola,pyramid/kon. Dibuat daripada bahan yang keras-berlian,tungsten keras-berlian,tungsten karbida/keluli yang dikeraskan.
Ujian Brinell Ujian Vickers Ujian Rockwell Ujian Shore Soleroscope
Ujian Hentaman (Impact Test) Untuk menentukan keliatan sesuatu bahan itu. Sifat ini ialah gabungan antara kekuatan dan kemuluran. Kaedah yang biasa digunakan ialah
Ujian Izod Ujian Charpy
Ujian Izod
Specimen dikapitkan satu hujung dengan ragum
Ujian Charpy
Hentaman penukul 162.72J
Specimen hanya disokong sebagai rasuk Hentaman penukul 298.3 J tnaga kinetic V=5m/s
V=3.8m/s
24
Rajah Kaedah Ujian Hentaman
UJIAN TANPA TANPA MUSNAH/NON DESTRUCTIVE TEST
Ujian yang dilakukan tanpa memusnahkan komponen/spesimen yang diuji
Ujian yang mahal,melibatkan satu siri aturcara pemeriksaan yang rapi Penggunaan Penggunaan alat-alat kelengkapan yang sofistikated Memerlukan tenaga yang mahir/kepakaran tinggi
Tujuan Mengesan sebarang kecacatan
1. 2. 3.
meningkatkan meningkatkan produktiviti dimana UTM/NDT dapat mengesan kecacatan pada peringkat awal proses Pemeriksaan Pemeriksaan kecacatan dalam komponen boleh membawa membawa kepada kawalan kualiti – komponen mempunyai tahap keselamatan yang tinggi Meningkatkan perkhidmatan dimana kecacatan yang wujud boleh mengurangkan hayat gua\na dapat dikenalpasti pada peringkat awal
Jenis Kecacatan Bahan Yang Telah proses biasanya akan mengalami kecacatan-kecacatan akibat keterikan dalaman. Contoh : Proses Tuangan,Proses Pemesinan Kecacatan : retak,keliangan retak,keliangan terjadi di atsas atau bawah permukaan bendakerja
Kecacatan boleh dikategori ke dalam 3 kategori 1.
Kecacatan terwujud(inherent discontinuity) Kecacatan yang berhubung dengan proses pemejalan logam seperti tuangan
25
2.
Kecacatatan Proses Kecacatan berhubung dengan berbagai proses seperti memesin, pembentukan(forming), pembentukan(forming), tempaan, extrusi, menggelek, kimpalan dan rawatan haba
3.
Kecacatan Perkhidmatan Perkhidmatan Kecacatan berhubung dengan berbagai keadaan atau suasana perkhidmatan perkhidmatan seperti kakisan, tegasan dan kelesuan
Jenis-Jenis/Kaedah Ujian Tanpa Musnah 1. Ujian Penusukan Penusuk cecair adalah kaedah ujian yang secara relatif lebih mudah dan murah untuk mengesan kecacatan pada permukaan bahan. Terlebih dahulu, semburkan Penentrant Remover pada permukaan bahan yang hendak diuji untuk mengelakkan kehadiran bendasing seperti minyak, habuk, air dan pengoksidaan logam. Cecair Penusuk (Red Dye Penentrant) yang terdiri daripada cecair yang rendah kelikatannya dapat meresap masuk ± 5 mm dari permukaan retak bahan.
Cecair tersebut boleh dikenakan dengan cara menyembur, menggosok atau mencelup bahagian bahan yang hendak diuji. Cecair penusuk yang berlebihan pada permukaan bahan dikeluarkan selepas berlakunya penusukan yang lengkap selepas suatu selang masa tertentu. Kemudian permukaan bahan itu dicuci secara menyalutkannya dengan suatu lapisan serbuk penyerap yang halus. Bahan penyerap yang terdapat di atas kecacatan akan menyedut keluar cecair penusuk dari dalam kecacatan itu. Tanda-tanda merah pada permukaan penyerap menunjukkan kewujudan kecacatan. Semburkan Developer pada permukaan bahan bagi menjelaskan lagi kesan kecacatan itu. Kaedah ini boleh digunakan untuk sebarang bahan yang tak telap dan tak menyerap. 2.
Ujian Serbuk Magnet Kaedah ini sungguh sungguh pun murah dan boleharap, tetapi penggunaannya penggunaannya terhad terhad kepada pengesahan retakan permukaan di atas bahan-bahan ferus seperti besi tuangan dan keluli. Teknik ini berdasarkan prinsip bahawa keretanan magnet (susceptibility) dalam kawasan sekitar sesuatu retakan tidaklah begitu berkesan seperti di sekeliling logam. Ciri ini akan mengherotkan agihan fluks magnet yang teraruh. Herotan Herotan fluks ini biasanya dikesan dengan dengan serbuk magnet magnet (oksida besi) terampai dalam minyak atau paraffin. Ampaian serbuk merebak secara sekata ke seluruh permukaan komponen dan serbuk magnetik akan menggugus (bunches) di sekitaran retakan itu.
Keberkesanan Keberkesanan pengesanan sesuatu retakan bergantung pada orientasi retakan dengan garis-garis garis-garis daya daya magnet dan yang yang paling baik sekali bersudut bersudut tepat di antara satu sama lain. Penyambungan garis daya magnet terganggu bila bertemu bertemu jurang udara (retakan) di mana ia akan akan menyesar menyesar dari dari laluan yang sepatutnya. Keadaan ini adalah seperti satu kutub tempatan yang dapat mengherotkan mengherotkan fluks magnet melaluinya. Jika orientasi jurang udara selari dengan dengan garis-garis garis-garis daya daya magnet, maka kesesaran kesesaran garis garis daya dan herotan fluks magnet adalah minima dan ternyata. Medan magnet yang teraruh dalam komponen ujian adalah ditentukan oleh cara bagaimana ia diwujudkan. 26
Terdapat dua jenis medan magnet yang dapat diwujudkan oleh berbagai cara pemagnetan iaitu medan magnet membujur dan medan magnet membulat. 3. 4. 5. 6.
Ujian Ultrasonik Ujian Sianr X Ujian Arus Pusar Ujian Penglihatan
27
UNIT 10:KAKISAN PROSES PENURUNAN LOGAM DRPD KEADAAN YG BOLEH DIGUNAKAN KPD KEADAAN YG TIDAK BOLEH DIGUNAKAN.
Kakisan boleh dikelaskan kepada dua bentuk yang utama iaitu: a. Kakisan Pengoksidaan Terus b. Kakisan Galvanik/Eletrokimia Galvanik/Eletrokimia KAKISAN PENGOKSIDAAN TERUS (KAKISAN KERING)
Besi -0.05 Plumbum -0.13 Timah -0.14 Nikel -0.25 Kadmium -0.40 Kromium -0.74 Zink -0.76 Aluminium -1.66 Magnesium -2.37 Lebih Anodik Jadual:Siri-siri Jadual:Siri-siri elektrokimia mengikut susunan potensi elektrod
Contoh a)nikel dgn aluminium -nikel adalah katodik dan aluminium adalah anodik. b)emas dgn kuprum –emas adalah katodik dan kuprum adalah anodik. c)kuprum dgn plumbum - kuprum adalah katodik dan plumbum adalah anadok, begitulah seterusnya.
KAKISAN ELEKTROKIMIA/GALVANIK ELEKTROKIMIA/GALVANIK
Jenis Logam Potensi Elektrod Emas +1.50 Lebih Katodik Platinum +0.86 Perak +0.80 Kuprum +0.52 Hidrogen (bahan rujukan) 0.00
Gambarajah : Kakisan Antara Bijian ContohKakisan elektrokimia Ialah:
27
•
karbida di sempadan ira,hasil tindakbalas kromium dan carbón. Kawasan sempadan ira yang wujud kormium klorida ini mudah diserang kakisan.Kakisan ini banyak berlaku pada kawasan keluli tahan karat yang dikimpal.
Gambarajah Kakisan elektrokimia c)Kakisan Celahan Biasanya terjadi pada bahagian yang retak atau dicelah pertemuan dua permukaan yang terpasang.Kakisan ini boleh terjadi pada celahan permukaan logam yang sama atau berbeza. Contoh- kakisan yang berlaku pada kepingan logam yang diikat dengan bolt dan nat seperti s eperti pada rajah Kakisan berlaku pada kawasan dengan kepekatan oksigen yang rendah. •
BENTUK KAKISAN Kakisan boleh dikelaskan mengikut keadaan logam yang telah menjadi kakis seperti berikut:
•
a)Kakisan tumpuan Kakisan ini berlaku pada satu-satu tempat atau lubang pada permukaan logam. Ini akan menyebabkan logam akan menjadi lemah pada tempat tersebut.Bahagian kecil yang lemah ini akan menjadi anodik,manakala bahagian yang besar akan menjadi katodik. Rajah dibawah menunjukan keratan rentas bentuk kakisan tumpuan. •
•
•
•
Katod
elektrolit
katod d)Kakisan Tegasan •
Anod Gambarajah : Kakisan Tumpuan b) Kakisan Antara Bijian Kakisan jenis ini ini berlaku disepanjang sempadan bijian yg sensitif lepada kakisan Ia berlaku disebabkan oleh potensi yang berbeza di antara atom pada satu sempadan yang bersebelahan dan akan mewujudkan sempadan anod dan katod.Kakisan ini selalunya bermula pada permukaan logam dan akan melarat cepat ke dalam disebabkan oleh strukturdalaman yang tidak elok. Contoh:Apabila dibiarkan keluli tahan karat (stainless steel)berada pada suhu tinggi (500 C800 C) dalam tempoh yang panjang, akan terdedah pada kakisan jenis ini yang mula wujud di sempadan ira. Dipercayai terjadinya demikian kerana rawatan haba (pemanasan tempoh yang lama) berkenaan menyebakan terbentuk mendakan kecil kromium
•
•
•
•
˚
•
•
Jenis kakisan eletrokimia yang keempat pula melibatkan logam yang sejenis tetapi mempunyai kawasan-kawasan tegasan yang berlainan di dalam barangan tersebut. Bahagian-bahagian yang tinggi nilai tegasannya adalah anodic dan bahagian lain adalah katodik.Apabila barangan ini terdedah kepada bahan elektrolit maka bahagian yang tinggi tegasannya akan terhakis. Contoh: sebuah bekas air yang disebabkan oleh perbezaan kawasan tegasan. Kakisan jenis ini dapat dielakkan melalui rekabentuk baik dan sesuai yang boleh mengelakkan daripada terdapatnya kawasan tegasan yang ketara.
˚
•
Serangan Seragam Kakisan Galvanik Kakisan Lubang Pengurasan Terpilih Rintangan tinggi Kakisan Hakisan
28
PENCEGAHAN KAKISAN 1. Pemilihan Bahan Pemilihan bahan yang rintangan tinggi terhadap kakisan dalam sekitaran yang menghakis. 2. Rekabentuk Kakisan boleh dielak dengan memilih rekabentuk yang sesuai. Rekabentuk mestilah mengambil kira factor-faktor berikut. Elakkan daripada menggunakan bahan yang berlainan untuk mencegah daripada berlakunya kakisan galvani. Walaubagaimanapun, jika terpaksa menggunakan bahan yang sama, pilih logam yang mempunyai potensi yang terhampir dalam siri elektrokimia. Elakkan daripada kehadiran retakkan. Pepenjuru yang tajam perlu dielakkan pada komponen kerana ini akan menyebabkan berlakunya tegasan. Gantikan kaedah sambungan rivet dengan sambungan kimpalan. 3. Salutan a)Salutan Logam Penyalutan sesuatu barangan dengan logam yang tertentu juga boleh menghalang kesan kakisan. Penyalutan dibuat melalui beberapa proses seperti celupan ke dalam logam panas, penyemburan logam, dan penyaduran elektroplat. Jenis-jenis bahan penyadur yang selalu digunakan ialah emas, perak, kromium, kuprum, cadmium, timah, dan zink •
•
•
Salutan logam boleh dikelaskan kepada dua: i. Salutan Nobel-Dalam penyalutan nobel salutan hádala bersifat nobel terhadap logam asas.Salutan jenis ini tidak akan melindungi logam asas jira terdapat lubang-lubang pada salutan.Ini kerana logam asas akan menjadi anod.Contoh:salutan jenis ini ahíla Cu,Ni,Cr. ii. Salutan Korban-Logam asas dilindungi dengan mengorbankanlogam salutan yang bertindak sebagai anod.Tidak seperti salutan nobel, kaedah ini masih melindungi logam asas walaupun terdapat lubang padanya.Contoh: penyaduran atap yang diperbuat daripadakeluli dengan lapisan zink.Zink bertindak sebagai lapisan penghalang unsur-unsur kakisan daripada terkena atap keluli.
b)Salutan Bahan Bukan Logam Menyalut logam dengan bahan ukan logam juga dapat menghalangnya daripada terkakis.Ianya bertindak melindungi permukaan logam dari bersentuh dengan oksigen ataupun memberikan perlindungan asas dengan salutan bahan yang tidak mudah ditembusi oleh kelembapan. Ianya terdiri dari bahan organik dan bukan organi.Contoh:salutan organik ialah cat, tar, minyak dan varnis.Manakala salutan tak organik ialah enamel. Plastik serta minyak ialah di antara 2 bahan bukan logam yang utamadigunakan sebagai vahan penyalut.Proses ini dibuat secara celupan panas ataupun melalui semburan bahan perintang kakisan tersebut. •
•
•
4. Lapisan Oksida Lapisan oksida seperti lapisan zink dan aluminium adalah diantara bahan-bahan perintang kakisan.Lapisan oksida ini adalah tinggi ketumpatanya dan dengan ini dapat menghalang tinggi ketumpatanya dan dengan ini dapat menghalang oksigen serta air daripada menghakisnya. Lapisan oksida selalunya terdapat pada barangan yang sememangnya dibuat daripada zink, aluminium dan plumbum. Lapisan oksida juga dapat digunakan sebagai satu bahan saduran keatas barangan logam. Contoh:Penyaduran Contoh:Penyaduran zink digunakan untuk keluli didalam pembuatan bumbung,dimana zink akan membentuk satu lapisan oksida.
•
•
•
•
5.Perlindungan Katodik Perlindungan ini bermaksud bahan yang perlu dilindungi dari kakisan ditukar menjadi katod oleh kerana logam yang mengalami kakisan. Contoh:Badan Contoh:Badan kapal selalunya diperbuat dari keluli dan propelannya di buat dari gangsa.Keluli adalah anodik manakala propelan adalah katodik dan kedua-duanya berada da dalam air laut yang merupakan suatu bahan elektrolit.Badan kapal akan terhakis disebabkan sifat anodiknya,jadi untuk mengatasi masalah ini satu bahan yang lebih anodik daripada gangsa dan •
•
29
keluli digunakan sebagai perintang kakisan iaitu logam zink.Kepingan zink diletakkan kepada badan kapal supaya semasa proses kakisan elektrokimia berlaku hanyazink sahaja yang terkakis disebabkan ianya adalah yang paling anodik.Kepingan zink ini perlu digantikan dari masa ke semasa kerana kehausan disebabkan kakisan seperti gambarajah.
Rajah disebelah menunjukan kaedah perlindungan katod dengan cara anod umpan-anod magnesium.Dengan adanya anod umpan arus kakisan mengalir antara paip sebagai katod dan magnesium bertindak sebagai anod umpan dan akan terkakis. 6.Pengaloian •
•
Logam-logam juga dapat dibuat supaya tahan kakisan dengan mengaloikanya dengan logamlogam yang lain. Keluli selalunya dialoikan dengan logam kromium dan magnesium untuk mendapatkan keluli tahan karat.
30
UNIT 11: LOGAM BUKAN FERUS
Merupakan logam yang lain daripada logam besi dan keluli Mengandungi sedikit sahaja besi atau tiada langsung Contoh ; Aluminium, Perak, Kuprum, Plumbum, Timah, Nikel, Zink, Kromium, Emas, Molydenum, Magnesium, Kobalt, Manganese dan lain-lain lagi.
Ciri-ciri Utama Logam Bukan Ferus
a) b) c) d) e)
Rintangan kakisan yang tinggi Mudah untuk difabikrasi Keberaliran haba dan elektrik yang yang tinggi Bebas dari kesan magnetik Ringan
Aluminium • •
•
•
Merupakan logam yang banyak sekali di mukabumi dalam bentuk bijih aluminium jenis Bauksit. Ringan, berwarna putih kelabu dan mempunyai permukaan yang berkilat apabila digilap atau dimesin. Jarang digunakan dalam bentuk tulennya di dalam bidang kejuruteraan kerana kekuatan dan kekerasannya adalah rendah. Kebanyakannya digunakan untuk membuat pembalut, pembalik cahaya, barang perhiasan serta salutan untuk menahan kakisan.
Aloi Aluminium • • • •
Selalunya digunakan dalam bentuk aloinya. Keras dan kuat seperti keluli. Tiga kali lebih ringan daripada keluli. k eluli. Diantara aloi aluminium yang ada adalah dereti berikut ; a) Magnesium I. Mengandungi – Cu(0.14%), Si(0.5%), Fe(0.7%), Cr(0.5%) dan Mg(5.0%) II. Tiga kali ganda lebih kuat daripada Aluminium tulen. III. Digunakan untuk membuat badan kapal dan disambung menggunakan rivet atau kimpalan TIG. b) Manganese I. Mengandungi 1.5% Manganese II. Digunakan untuk membuat bumbung rumah, bekas takungan dan juga badan lori serta bas. c) Duralmin I. Mengandungi 4% Kuprum. II. Mempunyai kekuatan seperti keluli tetapi lebih ringan. III. Digunakan dalam pembuatan kapal terbang, dawai, rivet, kepingan logam dan juga bekas acuan. d) Silikon I. Mengandungi 10% hingga 13% Silikon. II. Mempunyai daya ketahanan kakisan terhadap air garam dan atmosfera. 30
III.
Selalu digunakan dalam proses tuangan untuk membuat blok enjin kapal dan kereta, kotak gear, acid an kotak engkol. e) Kuprum Jenis Tuangan I. Mempunyai kandungan kuprum diantara 1.5% hingga 4.0%. II. Digunakan untuk membuat blok enjin kelajuan tinggi untuk kereta dan kapal terbang.
Kuprum •
•
•
Merupakan logam yang paling banyak digunakan di dalam bidang kejuruteraan terutamanya bidang elektrik. Mempunyai warna merah-coklat apabila terdapat lapisan oksida di permukaannya tetapi apabila digilap, warnanya ialah merah-keemasan. merah-keemasan. Digunakan untuk membuat kabel, peralatan untuk televisyen dan radio, suis, paip air, bahan pateri, bekas memasak, bahagian-bahagian kapal dan lain-lain lagi.
Aloi Kuprum • •
Jarang digunakan dalam bentuk aloi. Diantara aloi kuprum yang boleh didapati ; a. Gangsa I. Merupakan aloi antara kuprum dan timah tetapi bahan utamanya ialah kuprum. II. Kuat, keras dan mempunyai ketahanan kakisan yang tinggi serta mempunyai pekali geseran yang rendah. III. Terdapat berbagai jenis gangsa seperti Phosphor Tempaan, Phosphor Tuangan dan Aluminium. b. Loyang I. Merupakan campuran kuprum dengan zink dalam nisbah-nisbah tertentu. II. Loyang 65/35 mempunyai nilai kuprum 63% dan zink 35% digunakan dalam proses penarikan,proses penekanan dan untuk kerja sejuk. III. Terdapat berbagai jenis Loyang seperti Lotang 62/37, Loyang 70/30, Loyang 60/40.
Timah • •
• •
Mempunyai satu logam yang mempuyai sifat kakisan yang baik. Mempuyai warna putih keperakan dan akan menghasilkan satu lapisan penyudahan yang berkilat apabila digunakan sebagai saduran di dalam proses celupan panas. Timah tulen lembut dan mulur. Digunakan sebagai bahan pateri dan untuk menghasilkan gangsa.
Zink •
Sebagai bahan penyadur untuk keluli supaya kalis kakisan,bahan penampal gigi dan bahan membuat cat. 31
• •
Warna zink ialah putih keperakan apabila digilap. Aloi utama yang dihasilkan dihasilkan dengan zink ialah Loyang. Loyang.
Plumbum •
• •
• •
Mempunyai ketumpatan yang tinggi, lembut, serta mempunyai daya ketahanan kakisan yang baik. Pengalir yang baik untuk elektrik dan haba. Digunakan untuk membuat paip air, pembalut kabel, salutan untuk bekas kimia, berat timbang, pelindung daripada pancaran sinar-x, pancaran radioaktif di dalam loji nuklear. Juga digunakan sebagai bahan aloi dengan timah untuk dibuat logam pateri. Ditambah pada bahan galas jenis j enis gangsa untuk menambah sifat keplastikannya.
32
UNIT 12:PLASTIK Plastik adalah polimer tetapi polimer tidak semestinya plastik. Polimer terdiri daripada kayu, getah, kaca dan seramik selain dari plastik. Bahan plastik ialah bahan polimer yang bersifat te gar atau separa tegar (semi-rigid). Istilah-istilah:-
i. ii. iii.
Amorfus : Tidak berhablur Monomer : Unit tunggal. Molekul-molekul mudah atau kecil yang diikat secara kovalen kedalam rantai yang panjang. Dikenali juga sebagai “mer” Polimer : Molekul rantai panjang yang yang terhasil daripada ulangan ulangan unit-unit monomer dan tindakbalas itu dipanggil pempolimeran. Contoh:
X
Struktur Polimer
X-X-X-X-X-XX-X-X-X-X-X-
Monomer
Polimer
Polimer mempunyai ikatan struktur yang yang panjang (beribu-ribu Angstrom). Rantai molekul diikat bersama oleh daya yang lemah dan mempunyai sifat boleh ubah (flexible) sebab setiap ikatan karbon boleh berputar di dalam tetulang rantai. Satu ikatan karbon selalunya berada pada sudut 109 C kepada ikatan lain. Ini menerbitkan konfigurasi molekul yang kompleks. Polimer boleh wujud dalam 2 struktur iaitu Amorphous (tidak berhablur) dan Separa berhablur. ○
Bahan plastik
Termoplastik
Termosetting
Polisterina
Epoksida
Polietilena
Polyester
Polyamida
Urea / Amino
Akriliks
Melamin
Plastik Vinil
Fenolik
Plastik Selulos Gambarajah 12.1: 12.1: Pengkelasan Plastik Plastik JENIS-JENIS RANTAIAN POLIMER
Polimer lelurus:- dibentuk dari dari rantai molekul gentian panjang, boleh jadi jadi rantaian homopolimer atau kopolimer. Polimer bercabang:Rantai lelurus dengan suatu siri rantai sisi bercantum Polimer barpaut silang:- terdapat pautan pendek yang menyambung rantai polimer yang berdekatan antara satu sama lain. Polimer rangkaian:truktur molekul berada dalam bentuk jaringan 3 dimensi. Struktur biasa bahan termoset. Struktur Armorphous ( tak berhablur)
Struktur Separuh Hablur
32
JENIS-JENIS PLASTIK.
Plastik boleh terbahagi kepada dua kagori umun iaitu Plastik Termo dan Plastik Termoset. Sifat Umum Plastik Haba atau Plastik Termo Plastik jenis ini boleh dilembutkan dan dikeraskan berulang kali dengan dikenakan kepanasan dan tekanan yang sesuai. Ia boleh terurai jika suhu kepanasan yang terlalu tinggi dikenakan. Merupakan polimer lelurus yang terbentuk daripada rantai karbon panjang yang terikat secara kovalen. Termoplastik boleh diperolehi dalam bentuk kepingan, tiub, kepingan nipis, rod dan bahan-bahan pengacuanan. Pembentukan boleh dilakukan pada suhu di atas sedikit dari suhu didih air dan memerlukan daya yang sedikit untuk mengubah bentuknya. Di antara kegunaannya ialah bahan-bahan elektrik, hulu alatan, penebat, pembungkus dan pakaian.
Sifat Umum Plastik Termoset
Merupakan bahan yang lebur semasa pemanasan kali pertama dan kemudiannya terset atau terawet kepada bentuk yang keras dan tegar pada suhu tersebut. Selepas pembentukan pertama, perubahan tidak akan berlaku lagi walaupun kepanasan dan tekanan dikenakan. Selalunya lebih keras, lebih kuat dan lebih rapuh berbanding plastik termo. Kegunaannya: peralatan penebat elektrik, lapisan gelas gentian, perkakas dapur dan penebat haba.
Sifat-sifat Am Plastik
Graviti tentunya rendah. Perintang haba dan elektrik yang baik. Kemasan muka yang baik. Boleh diperolehi dalam berbagai warna dan lutsinar. Mempunyai kekuatan yang rendah berbanding logam. Tidak sesuai untuk kegunaan pada suhu yang tinggi. Kestabilan dimensi yang rendah terutama dalam cuaca yang lembab. Kebaikan Plastik Harga murah Tahan lama Sebahagiannya boleh dikitar semula Mudah untuk dibentuk Penebat elektrik yang baik Sebahagian kalis air
Keburukan Plastik Ukuran boleh berubah disebabkan kelembapan Suhu operasi yang rendah Mudah rapuh pad suhu yang rendah Lembut dan kurang anjal berbanding logam Sebahagian plastik amat mudah terbakar Sebahagian mudah diserang oleh cahaya lampu unggu Rayapan pada semu keadaan suhu
KAEDAH BAGI PEMBENTUKAN BAHAN PLASTIK
Pengacuanan Penyemperitan (Extrusion Moulding). Pengacuanan Penyuntikan (Injection Moulding). Pengacuanan Peniupan (Blow Moulding). Pengacuanan Pindah/Mampatan (Transfer/Compression Moulding).
33
Pengacuanan Penyemperitan. Proses pengacuan penyemperitan secara amnya adalah hampir sama dengan proses pengacuan suntikan. Berbeza utama proses ini dengan proses pengacuan suntikan ialah ia melibatkan operasi menghasilkan produk panjangan berterusan serta mempunyai bentuk keratan rentas yang sekata. Proses penghasilan produt dilakukan dengan cara serbuk plastik dibawa ke bahagian hadapan dan ditekan oleh penyuap skrew. Pemanas akan meleburkan plastik dan menolaknya melalui die. Bentuk dan saiz die adalah mengikut spesifikasi yang dikehendaki dalam pengeluaran. Gambarajah 12.5 di bawah menunjukkan kaedah pengacuan penyemperitan Pengacuanan Penyuntikan Konsep asas mesin pengacuan suntikan adalah keupayaan termoplastik untuk dilembutkan semula dengan pemanasan dan dikeraskan semula ke bentuk tertentu dengan penyejukan.Proses ini sesuai untuk pengeluaran plastik haba seperti polietilena, polistirena dan sebagainya. Ia merupakan proses yang paling cepat dan meluas digunakan. digunakan. Gambarajah 12.6 di bawah menunjukkan kaedah kaedah pengacuan penyuntikan. penyuntikan.
Merujuk kepada rajah,bahan plastik dimasukkan kedalam ruang suntikan dan ditolak ke dalam bahagian zon pemanasan. Contohnya:- nylon akan dipanaskan pada suhu 190 - 220 C. Plastik akan menjadi lembut dan ia akan mengalir melalui nozel apabila dikenakan tekanan oleh pelocok. Seterusnya plastik alan masuk kedalam acuan tertutup yang sejuk. Apabila acuan telah penuh, plastik tadi disejukkan dengan cepat. Acuan dibuka setelah plastik memejal dan komponen dikeluarkan °
Pengacuanan Peniupan. Mesin ini digunakan untuk menghasilkan bekas lubang berdinding nipis. Proses ini bermula apabila bahan plastik di dalam bekas selinder yang dipanggil `parison’ dilunjur keluar secepat mungkin diantara dua acuan terpisah. Apabila acuan ditutup, udara akan ditiup dan menolak bahan plastik ke permukaan acuan. Sebaik sahaja produk disejukkan, acuan akan dibuka semula untuk membenarkan komponan dikeluarkan. Gambarajah di bawah menunjukkan kaedah pengacuan tiupan. Di antara produk yang dihasilkan melalui cara ini adalah seperti pembungkus kosmetik, botol dan bekas sabun cecair.
34
Mesin Pengacuan Mampatan Proses pengacuan mampatan secara ringkasnya adalah satu proses dimana acuan dua – bahagian dicantumkan bersama dibawah satu tekanan mampatan. Percantuman ini akan memberikan bentuk rongga (cavity) berdasarkan bentuk komponen. Sebelum dicantumkan, bahan plastik (biasanya termoset) diletakkan pada bahagian bawah acuan, selepas itu acuan bahagian atas akan ditolak (dimampat) dan pada masa yang sama acuan dipanaskan. Bahan plastik akan melembut dan membentuk kepada komponen yang dikehendaki dalam acuan rongga seperti yang ditunjukkan dalam Gambarajah di bawah.
Proses ini biasanya digunakan untuk menghasilkan produk – produk seperti soket, palam, penebat voltan di dalam TV, kotak suis dan housing untuk komponen elektronik.
35
