HEAT THREATMENT (PERLAKUAN PANAS)

Full Annealing

Sekilas

Full Annealing adalah proses perlakuan panas baja pada temperatur yang cocok dan didinginkan secara lambat. Dan biasanya pendinginan secara lambat dilanjutkan hingga temperatur yang rendah.

Tujuan

·         Untuk memperbaiki butir

·         Untuk induce softness

·         Untuk memperbaiki sifat kelistrikan dan sifat magnetik

·         Serta untuk memperbaiki machinability

Proses

a)      Untuk baja hypoeutectoid

·         Baja dipanaskan sampai diatas temperatur kritis (sekitar 50^oF diatas temperaatur kritis A₃)

·         Ditahan hingga selang waktu tertentu

·         Didinginkan secara perlahan

b)      Untuk baja hypereutectoid

·         Baja dipanaskan sampai diatas temperatur kritis (sekitar 50^oF diatas temperaatur kritis A_cm)

·         Ditahan hingga selang waktu tertentu

·         Didinginkan secara perlahan

Struktur mikro

Semakin kecil

Sifat mekanik

Akibat proses ini sifat mekanik dari baja yaitu kekerasan meningkat dan keuletan menurun

perbedaan struktur mikro hasil proses equilibrium dan proses non equilibrium


















Spheroidizing

Sekilas

Merupakan proses perlakuan panas untuk menghasilkan struktur karbida berbentik bulat atau speroid.

Tujuan

·         Meningkatkan mechinability

·         Mengurangi jaringan cementid

Proses

·         Baja dipanaskan pada temperatur sekitar temperatur kritis atau sedikit dibawahnnya

·         Dibiarkan pada temperatur tersebut dalam jangka aktu yang lama. Pada tahap ini lah jaringan cementid akan berubah menjadi bentuk bola kecil (spere)/bulat atau lebih sering disebut spheroidite yang tersebar di ferrite .

·         Kemudian didinginkan secara perlahan

Struktur mikr

Jaringan cementid berubah menjadi spheroidite

Sifat mekanik

Mempunyai ductility dan machinability yang maksimum

Mempunyai kekerasan minimum

Normalizing

Sekilas

Normalizing adalah proses perlakuan panas dengan memanaskan kira-kira 100^oF diatas temperatur kritis (A₃ atau A_cm) yang kemudian dilanjutkan dengan pendinginan di udara pada temperatur kamar.

Tujuan

Mendapatkan baja yang lebih keras dan kuat

Untuk memperbaiki struktur dendritik

Memperbaiki butir

Memperbaiki kehomogenan strukturmirko akibat pengerjaan

Proses

·         Untuk baja hypoeutectoid

a)      Baja dipanaskan sampai diatas temperatur kritis (sekitar 100^oF diatas temperaatur kritis A₃)

b)      Ditahan hingga selang waktu tertentu

c)       Didinginkan secara perlahan

·         Untuk baja hypereutectoid

a)      Baja dipanaskan sampai diatas temperatur kritis (sekitar 100^oF diatas temperaatur kritis A_cm)

b)      Ditahan hingga selang waktu tertentu

c)       Didinginkan secara perlahan

Struktur mikro

·         Untuk baja hypoeutectoid akan terbentuk lebih sedikit proeutectoid ferrite daripada peroses full annealing

·         Untuk baja hypereutectoid akan terbentuk lebih sedikit proeutectoid cementid daripada peroses full annealing

Sifat mekanik

Proses normalizing akan menyebabkan nikai kekerasan suatu meterial bertambah.

Perbedaan antara stukturmikro pada proses annealing (kiri) dan normalizing (kanan)









Homogenizing

Sekilas

Baja yang diproses homogenizing biasanya baja yang berupa baja tuang yang memiliki struktur dendritik. Strktur dendritik menyebabkan baja tidak homogen sehingga baja memiliki sifat mekanik yang buruk.

Tujuan                       

Membuat struktur mikro menjadi lebih homogen

Proses

·         Baja dipanaskan hingga temperatur yang cukup tinggi pada daerah austenit

·         Dibiarkan dalam waktu yang cukup lama, pada tahap inilah terjadi difusi dan proses difusi nilah yang menjadikan material lebih homogen

·         Dilanjutkan dengan proses pendinginan lambat

Struktur mikro

Biasanya akan menjadi kebih kasar, yang diakibatkan pemanasan yang cukup lama

Stress relief annealing

Sekilas

Merupakan proses perlakuan panas yang ditujukan untuk menghilangkan tegangan sisaakibat pengerjaan ataupun akibat proses cold-working

Tujuan

Unutk menghilangkan tegangan sisa/tegangan dalam

Proses

·         Baja dipanaskan tanpa melalui temperatur kritis bawah

·         Ditahan pada temperatur tersebut selama watu tertentu

·         Suhu diturunkan secara lambat, untuk baja karbon temperatur pemanasan biasanya tidak lebih dati 1000^oF-1200^oF

Struktur mikro

Sifat mekanik

Dari proseses ini akan diperoleh baja yang lebih kuat

Welding

Welding (pengelasan) adalah proses melokalisir pengelasan atau sambungan dari logam dimana proses ini dilakukan dengan menggunakan temperatur yang cocok baik dengan atau tanpa penggunaan tekanan dan dengan atau tanpa menggunakan logam pengisi.

Logam pengisi memiliki titik leleh hampir sama dengan titik leleh logam dasar ataupun lebih rendah dari pada logam dasar.

Welding memiliki beberapa jenis diantaranya

F      Gas Welding klik disini

F      ARC Welding klik disini

F      Resistence Welding klik disini

F      Brazing klik disini

F      Proses Welding yang lain klik disini

f

s     sumber ( Machine Design Theory and Practice; aaron d. deuschman, Walter j. michels & charles E. Wilson)

Gas Welding

Gas Welding adalah proses pengelasan dengan menggunakan pemanasan melalui nyala api yang berasal dari gas baik menggunakan atau tanpa tekanan dan baik menggunakan logam pengisi atau tidak. Dari tiga jenis gas welding yang ada Oxyacetylane welding (OAW) adalah yang paling banyak digunakan dalam pengerjaan.  Metode ini menggunakan oksigen dan acetylene untuk menghasilkan panas. Untuk mengurangi oksidasi akibat penggunaan oksigen dan untuk meningkatkan kualitas sambungan kadang digunakan fluxer. Metode ini cocok untuk logam ferrous maupun logam nonferous dan mumpuni untuk logam padat.

Oxyhydhogen welding (OHW)

Oxyhydhogen welding (OHW) digunakan untuk logam dengan titik leleh yang rendah seperti Aluminium, magnesium dan timah.

Pressure gas welding (PGW) menggunakan nyala api oxyacetyline sebagi sumber panas namun tidak menggunakan batang logam pengisi. Peleburan diperoleh dari pengunaan tekanan pada bagian yang dipanasakan. Penekanan dilakukan pada saat dipanaskan maupun setelah dipanaskan. Metode ini biasanya dilakukan untuk welding antara logam ferous dengan nonferous.

      sumber ( Machine Design Theory and Practice; aaron d. deuschman, Walter j. michels & charles E. Wilson)

Proses Welding yang lain

Selain proses-proses diatas  masih banyak lagi metode lain yang digunakan. Berikut beberapa motode lain berdasrkan American Welding Society antara lain:

(1)    Ultrasonic Welding (USW) yaitu proses welding dengan menggunakan energi  frekuensi getaran (energi ultrasonik) digunakan bersaan dengan tekanan.

(2)    Friction Welding yaitu (FRW) yaitu proses welding dengan menggunakan panas yang diperoleh secara mekanik dengan cara mengosok-gosokkan pernukaan material.

(3)    Forge welding (FOW) yaitu proses welding dengan menggunakan pemanasan serta tekanan atau melakukan pemukulan yang cukup untuk menghasilkan deformasi yang bersifat permanen.

(4)    Explotion Welding (EXW) yaitu ploses welding dengan menggunakan perpindahan pada kecepatan tinggi, yang diperoleh dari ledakan yang dikontrol.

(5)    Diffusion Welding (DFW) yaitu proses ini adalah proses mikroskopik yang yang melibatkan logam pengisi yang sangat kecil.

(6)    Cold welding (CW) yaitu proses welding yang mengunakan gaya eksternal mekanik material itu sendiri.

(7)    Termit Welding (TW) yaitu proses welding dengan menggunakan panas (temperatur sangat tinggi) yang berasal dari  reaksi kimia antar oksigen dan aluminium baik dengan tekanan atau tidak. Jika mengunakan logam pengisi biasanya menggunakan logam cair.

(8)    Laser Beam Welding (LBW) yaitu proses welding dengan menggunakan pemanasan yang berasal dari konsentrasi cahaya yang koheren.

(9)    Induction Welding (IW) yaitu proses welding dengan menggunakan panas yang berasal dari kerja induksi arus listrik baik dengan atau tanpa menggunakan tekanan. Electroslog Welding (EW) dan Electron Beam Welding (EBW) 

      sumber ( Machine Design Theory and Practice; aaron d. deuschman, Walter j. michels & charles E. Wilson)

Brazing

Brazing adalah prose pengelasan melalui proses pemanasan pada temperatur yang cocok dan mengunakan logam pengisi berupa liquidus logam pada temperatur  diatas 800^O F (427^O C) sedangkan logam dasar yang digunakan adalah logam yang berada dibawah temperatur solidus. Ada enam metode yang digunakan dalam brazing, yaitu:

(1)    Infrared Brazig (IRB)

(2)    Torch Brazing (TB)

(3)    Furnace Brazing (FB)

(4)    Induction Brazing (IB)

(5)    Resistence Brazing (RB)

(6)    Dip Brazing (DB)

·         Torch Brazing adalah proses penggabungan dengan menggunakan acetylene, gas alam dan butana atau propana yang dicampur dengan udara atau oksogen untuk menghasilkan panas untuk melebrkan batang logam pengisi dan mendifusikan leburan logam pengisi pada logam dasar. Teknik ini jarang digunakan pada produksi masal yang kontinyu.

·         Furnace Brazing merupakan metode yang paling banyak digunakan pada proses produksi pabrikasi dimana proses yang digunakan adalah pemanasan yang berasal dari gas maupun pemanas koil elektrik.

·         Induction Brazing adalah metode yang mirip dengan furnace brazing, induksi brazing memerlukan logam pengisi. Panas diperoleh dari penempatan bagian (part) pada brazer dengan induksi coil berfrekuensi tinggi. Daerah kerja di panaskan dengan mengunakan eddy current karena pada bagian sambungan akan memberikan hambatan elektrik magnetik pada daerah induksi.  Pemanasan terjadi sangat cepat, dengan pebentukan induksi koil yang tepat, pemanasan dilakukan pada sambungan  brazer.

·         Dip Brazing, pada metode ini bagian-bagian material digabung setelah dicelupkan pada brazing flux.

      sumber ( Machine Design Theory and Practice; aaron d. deuschman, Walter j. michels & charles E. Wilson)

Resistence Welding

Resistence Welding adalah proses bagian dari welding dimana pada proses penyamungan panas diperoleh dari melawan kerja arus listrik pada sirkuitnya serta dengan mengaplikasikan tekanan. Resistence Welding memiliki enam metode dalam pengaplikasiannya yaitu:

(1)    Resistence Spot Welding(RSW)

(2)    Resistence Seam Welding (RSEW)

(3)    Projection Welding (RPW)

(4)    Flash Welding (FW)

(5)    Upset Welding (UW)

(6)    Percussion Welding (PEW)

@ Resistence Spot Welding adalah proses welding diamana faying surface dilakukan pemanasan. Panas didapat dari kerja arus listrik yang. Proses ini di ikuti dengan pemberian tekanan oleh elektrode. Ukuran dan bentuk dari materi harus sama atau minimal mirip dengan elektrode yang digunakan. Titik pengelasan terbatas untuk matrial logam tipis (misalnya, 0.001 in sampai 1/8 in untuk logam baja dan magnesium dan 5/32 in untuk aluminium), yakni baja, baja stainless, aluminium, magnesium, nikel, paduan nikel, perunggu dan kuningan.

              @ Resistence Seam Welding metode ini mirip dengan dengan metode Resistence Spot Welding hanya saja pada metode ini proses dilanjutkan dengan rolling.

              @ Projection Welding proses welding diamana faying surface dilakukan pemanasan. Panas didapat dari kerja arus listrik yang. Proses ini di ikuti dengan pemberian tekanan oleh elektrode. Hasil penyambungan dilokalisir pada titik yang telah ditetapkan dengan cara proyeksi, pada bagian yang timbul dan pada persimpangan.

              @  Flash Welding (maaf belum ada penjelasan)

               @ Upset Welding adalah proses yang mirip dengan flash welding tapi pada metode ini material tidak dihubungkan satu sama lain sebelum sirkuit elektrode dibuka. Metode ini sangat banyak digunakan digunakan pada pabrikasi perpipaan ataupun ring baja.

              @  Percussion Welding (maaf belum ada penjelasan)

      sumber ( Machine Design Theory and Practice; aaron d. deuschman, Walter j. michels & charles E. Wilson)

Arc Welding

Arc Welding adalah adalah proses welding dengan menggunakan sistem pemanasan busur baik menggunakan atau tanpa tekanan dan baik menggunakan logam pengisi atau tidak. Metode ini memiliki beberapa macam, disi ada delapan macam yaitu:

(1)    Shielded metel-arc welding (SMAW)

(2)    Carbon-arc welding (CAW)

(3)    Flux cored welding (FCAW)

(4)    Gas metal-arc welding (GMAW)

(5)    Gastungsten-arc welding (GTAW)

(6)    Submergeg-arc welding (SAW)

(7)    Plasma-arc welding (PAW)

(8)    Stud welding (SW)

·         Shielded metal-arc welding adalah proses welding dengan menggunakan panas dan arc yang dipasang antara penutup logam dan bagian kerja.  Pelindungnya sendiri daperoleh dari dekomposisi sebuah elektrode logam penutup. Sedangkan tekanan tidak digunakan pada metode ini. Dalam pengerjaan, metode ini bisa dilakukan secara manual maupun secara otomatis.

·         Submergeg-arc welding (SAW) adalah proses arc welding dengan menggunakan panas dan arc antara elektrode logam pada bagian kerja. Pada metode ini tidak digunakan tekanan dan logam pengisi diperoleh dari elektrode dan kadang dari batang logam sambungan. Metode ini dapat menggunakan peralatan otomatis yang memadukan elektrode dengan butiran-butiran flux yang terkontrol. Kadang metode ini juga menggunakan peralatan semiotomatis yaitu pada proses pemberian elektrode dan butiran-butiran flux dilakukan secara manual.  Sub penggebungan pada welding dapat menggunakan baja dengan karbon rendah, paduan baja rendah dengan strength (kekuatan) yang tinggi, baja kromium, koromium-nikel baja austentik. Dengan metode khusus dapat juga menggunakan air-hardening steel.

·         Plasma-arc welding adalah proses welding yang menggunakan panas dengan constricted arc antara elektrode dan potongan bagian kerja (transferred arc). Shield-nya diperoleh dari panas, panas beasal dari ionisasi gas. Gas yang dimaksud berasal berupa gas inert atau campuran dari beberapa gas. Sedangkan tekanan dan logam pengisi kadang digunakan dan kadang tidak digunakan. Carbon-arc welding (CAW), Flux cored welding (FCAW), Gas metal-arc welding (GMAW), Gastungsten-arc welding (GTAW), Stud welding (SW) digunakan untuk proses sambungan logam pada umumnya atau untuk produksi masal. Misalnya carbon-arc welding digunakan untuk kuningan, perunggu dan aluminium.

      sumber: ( Machine Design Theory and Practice; aaron d. deuschman, Walter j. michels & charles E. Wilson)

Kesetimbangan Benda Tegar

Sebuah benda tegar berada dalam kesetimbangan jika gaya luar yang yang beraksi pada benda membentuk sistem gaya equivalen dengan 0, ini berarti sistem tidak memiliki resultan gaya dan resultan kopel. Syarat untuk memenuhi kesetimbangan benda tegar adalah :

Dalam penyelesaian persoalan kesetimbangan benda tegar ada tahap-tahap yang perlu diperhatika, yaitu:
1. Perhatikan beban-beban yang bekerja pada benda tinjauan
2. Jika perlu uraikan semua gaya-gaya yang bekerja terhadap sumbu x dan sumbu y
3. Menggambar FBD (free body diagram) atau diagram benda bebas
    Tips dalam menggambar FBD
     - Gambarlah benda tinjauan sesederhana mungkin
     - Semua gaya yang bekerja dicantumkan termasuk gaya tumpuan/sokongan/dukungan/sambungan
     - Berikan dimensi sesuan persoalan dengan lengkap
4. Menghitung reaksi tumpuan

• Reaksi yang ekuivalen dengan sebuah gaya yang diketahui garis aksinya. Dukungan dan sambungan yang menimbulkan reaksi ini termasuk roller, rocker, link dan kabel pendek.
• Reaksi yang ekuivalen dengan gaya yang arahnya tidak diketahui. Dukungan dan sambungan yang menimbulkan reaki dalam kelompok ini adalah pin tak bergese pas pada lubang, engsel dan permukaan kasar. - Reaksi yang ekuivalen dengan suatu gaya dan suatu kopel.reaksi sejenis ini dapat ditimbulkan oleh dukungan tetap yang melawan semua gaya (dijepit). 

• Pada dasarnya menghitung reaksi tumpuan adalah perhitungan dengan menggunakan persamaan kesetimbanagan benda tegar. Tujuannya untuk mendapatkan semua nilai gaya maupun momen yang belum diketahui. 

 Ini aku ambilkan contoh soal dari buku
 Contoh soal 1

 Contoh soal 2

 Contoh soal 3

 NB: yang paling banyak digunakan dalam dinia mechanical adalah contoh no 2

Kesetimbangan partikel (titik)

Kesetimbangan pertikel adalah sistem kesetimbangan statika dimana massa benda yang dikenai gaya tidak diperhitungkan.

Contohnya seperti dibawah ini.

Adapun tahap-tahap penyelesaian permasalahan adalah :

1-      Tulis apa yang diberika pada soal

2-      Tulis apa yang ditanya pada soal

3-      Menentukan plan:

·         Menggambar FBD (Free Body Diagram)

·         Terapkan prinsip kesetimbangan titik

Contoh penyelesaian permasalahan 1

Sebuah mobil seperti pada gambar diatas ditarik dengan gaya 600 N. Dengan sudut AB terhadap sembu X sebesar 25^O dan AC terhadap sumbu X sebesar 30^O. Tentukan besar gaya pada AB dan AC?

Solusi

Diketahui : F= 600 N , sudut ABC sebesar 25^O dan BCA sebesar 30^O

Ditanya : gaya pada AB dab AC

Jawab:

1>     Gambar FBD

2>      

Denngan penerapan kesetimbangan titik kita dapatkan,

+ ® åF_x = F_AC cos 30° – F_AB cos 25° = 0

+ ® åF_y = -F_AC sin 30° – F_AB sin 25° + 600  = 0

Sehingga didapat,

F_AB = 634 N

F_AC = 664 N

Untuk materi tentang kesetimbangan benda tegar bisa klik disini

Pendahuluan Mekanika teknik (statika)

Mekanika adalah cabang ilmu fisika yang berbicara tentang keadaan diam maupun geraknya benda-benda yang mengalami kerja atau aksi gaya. Mekanika sendiri dapat dikelompokkan menjadi tiga sub bagian yaitu benda tegar (rigid body), benda yang dapat terdeformasi (deformable bodies) dan fluida (fluids). Pengelompokan tadi dapat dilihat pada diagram berikut.

Dalam mempelajari mekanika, seseorang harus dapat membedakan partikel dengan benda tegar. Partikel adalah sesuatu yang mempunyai massa namun ukurannya dapat diabaikan, sehingga geometri benda tidak akan terlibat dalam analisis masalah. Benda tegar adalah kombinasi sejumlah partikel yang mana semua partikel berada pada suatu jarak tetap terhadap satu dengan yang lain.berikut beberapa contoh partikel dan benda tegar

Contoh partikel

Contoh benda tegar

Pendahuluan Mekanika Fluida

Mekanika fluida adalah ilmu yang mempelajari tentang fluida baik fluida yang diam maupun fluida yang bergerak. Sedangkan fluida itu sendiri adalah zat yang terdeformasi secara kontunyu apabila dikenai tegangan geser, seberapa kecilpun tagangan geser tersebut diberikan.

Fluida dapat dikelompokkan menjadi dua macam yaitu compresible fluid dan incompressible fluid. Compresible fluid adalah fluida yang dapat dimampatkan atau termampatkan contohnya fluida bangsa gas (udara, oksigen, hidrogen, nitrogen dan masih banyak yang lainya). Incompressible fluid adalah fluida yang tidak dapat dimampatkan atau tak termampatkan conyoh palang banyak banyak ditemukan disekitar kita adalah air, bensin, oli, minyak, dan lain sebagainya.

Pada fluida sangat mudah mengalami aliran (flow), aliran yang terjadi pada fluida juga dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu compresible flow dan incompressible flow. Compresible flow adalah aliran fluida dimana pada aliran tersebut terjadi perubahan masajenis (density). Incompressible flow adalah aliran fluida dimana pada aliran tersebut tidak terjadi perubahan masajenis (density). Pada compresible fluid bisa mangalami compresible flow dan incompressible flow sedangkan incompressible fluid hanya mengalami incompressible flow tidak mungkin mengalami  compresible flow.

Definisi-definisi dasar dalam termodinamika

Sistem (system) adalah semua sesuatu yang ditinjau atau ingin dipelajari
Lingkungan (surroundings) adalah segala yang berada di luar sistem
Batas sistem (boundary) adalah yang memisahkan antara sistem dan lingkungan, batas sistem bisa berada dalam kondisi diam atau bergerak
Sistem tertutup (closed system) dinyatakan apabila pengkajian hanya dilakukan pada materi dalam jumlah tertentu saja
Sifat (property) sesuatu yang dimiliki suatu zat
Keadaan (state) adalah kondisi sistem yang dapat ditentukan leh sifatnya
Proses adalah perubahan state atau property (perubhan diri satu tingkat keadaan ke tingkat keadaan yang lain)
Kondisi tunak (stedy state) adalah keadaan tidak adanya perubahan sifat zat terhadap perubahan waktu
Siklus termodinamika merupakan suatu proses yang dimulai dan diakhiri pada kondisi yang sama
Sifat ekstensif (extensive property) suatu sifat zat yang dapat diakumulasikan atau dijumlahkan
Sifat intensif (intensive property) suatu sifat yang dimiliki zat yang tidak dapat diakumulasikan atau dijumlahkan
Fase (phase) menggambarkan sejumlah materi homogen dalam kondisi kimia maupun fisiknya
Zat murni (pure substance) adalah suatu zat yang memiliki komposisi kimia yang sama dan tetap
Keadaan kesetimbangan (equilibrium state) yaitu suatu keadaan yang tidak mengalami perubahan
Proses kesetimbangan sesaat (quasieequilibrium atau qusistanic process) adalah proses yang penyimpangannya dari kesetimbangan termodinamika sangat kecil (bisa dianggap dalam keadaan setimbang)
Tekanan (preasure) adalah gaya yang diberikan atau diterima per satuan luasan