Sifat Logam Pada Temperatur Tinggi Mekanisme Pelunakan Pada Pengerjaan Panas.

10.2. Sifat Logam Pada Temperatur Tinggi

Pengerjaan panas mempunyai beberapa keuntungan diantaranya : x Pada temperatur tinggi logam bersifat lunak dan ulet, sehingga gaya pembentukan yang dibutuhkan menjadi relatif lebih kecil. x Deformasi yang dapat diberikan dari pemanasan ini adalah relatif lebih besar. x Terjadinya perbaikan struktur mikro pada logam yang dideformasi pada temperatur tinggi. Pemberian struktur mikrro ini terjadi pada pemanasan benda kerja sebelum proses deformasi serta pada saat dideformasi. Seperti diketahui bahwa benda coran mempunyai berbagai kelemahan atau kekurangan. Selama proses pembekuan kemungkinan besar terjadi segregasi, yaitu tidak homogennya komposisi kimia. Segregasi balok ini dapat berupa segregasi mikro maupun segregasi blok. Selanjutnya pada benda coran biasanya terdapat struktur pilar columbar structure yang bersifat rapuh. Inklusi yang mengelompok dan relatif besar ukurannya sering pula dijumpai pada benda coran. Selain itu banyak pula dijumpai cacat rongga. Segregasi dapat berkurang dengan adanya pemanasan. Pada temperatur tinggi peristiwa difusi akan mudah berlangsung, sehingga efeknya akan lebih menghomogenkan komposisi kimia. Proses pemanasan untuk mengurangi segregasi ini dinamai proses homofenisasi. Pada waktu deformasi panas, struktur pilar akan berubah menjadi butir yang equiaxial dan halus. Inklusi yang mengelompok akan terpecah dan tersebar . Cacat rongga akan menutup dan mengatur sebagai akibat deformasi pada temperatur tinggi khususnya bila dikenai tegangan tekan. Peristiwa penyatuan ini adalah mirip dengan proses las tempa forging welding. Kesemuanya ini akan memperbaiki sifat-sifat mekanik logam. Benda coran, misalnya baja cor dalam bentuk ingot ataupun billet akan menjadi lebih baik sifatnya bila telah dibentuk dengan pengerjaan panas. Misalnya menjadi baja profil melalui proses pengerolan panas.

10.3 Mekanisme Pelunakan Pada Pengerjaan Panas.

Pada pengerjaan panas, suatu kenyataan yang mudah diamati adalah bahwa logam akan bersifat lunak. Selanjutnya pada kondisi ini logam dapat dibentuk dengan deformasi yang relatif besar tanpa menjadi mengalami keretakan. Kondisi ini dapat dijelaskan oleh adanya peristiwa pelunakan. Deformasi pada temperatur tinggi didefinisikan secara lebih tegas sebagai pembentukan yang dilakukan di atas temperatur rekristalisasi Di unduh dari : Bukupaket.com logam yang diproses. Dengan patokan bahwa temperatur rekristalisasi adalah sekitar 0,4 – 0,5 kali titik cair dalam K, maka batas antara pengerjaan panas dan pengerjaan dingin menjadi jelas. Temperatur rekristalisasi baja adalah sekitar 500 – 723 C, tembaga 250 – 400 C, dst. Timah putih Sn yang dideformasi pada temperatur kamar sudah berarti diproses dengan pengerjaan panas, meskipun tidak panas pemanasan. Surdia Kenji,1984 Proses ini dapat dijelaskan bahwa temperatur kamar yang 25 C untuk timah putih sudah di atas temperatur rekristalisasinya, yaitu : T rek = 0,5 x 253 + 273 K = 263 K = -10 C. Disisi lain, proses deformasi terhadap wolfram pada temperatur 1000 C masih dikatakan proses pengerjaan dingin.Ilustrasi tersebut jelaslah bahwa batas bawah temperatur pengerjaan panas adalah temperatur rekristalisasi. Deformasi di atas temperatur rekristalisasi akan disertai oleh peristiwa pelunakan, yaitu terdiri dari mekanisme recovery, rekristalisasi termasuk pertumbuhan butir. Besarnya pelunakan dari masing- masing mekanisme tersebut tergantung pada jenis logamnya, temperatur pengerjaan, serta kecepatan proses deformasi atau laju regangannya. Logam yang dideformasi pada temperatur tinggi akan mengalami rekristalisasi selama proses deformasi dan setelah proses deformasi. Hal ini masing-masing dinamai rekristalisasi dinamis dan rekristalisasi statis. Istilah rekristalisasi statis dipakai untuk yang terjadinya setelah proses deformasi dan kata dinamis dipakai untuk yang terjadi selama berlangsungnya proses deformasi. Hal ini terjadi pada logam-logam yang mempunyai energi salah tumpuk stacking fault energy yang kecil, misalnya tembaga. Fenomena ini secara skematis diungkapkan pada. pada logam energi yang tumpuknya kecil, mekanisme recovery hanya sedikit peranannya dalam pelunakan, sehingga energi pendorongnya akan cukup besar, sehingga terjadi rekristalisasi. Logam yang tinggi energi salah tumpuknya, misalnya aluminium, meskipun dideformasi pada temperatur tinggi seringkali mempunyai strukktur butir memanjang yang tidak mengalami rekristalisasi. Meskipun demikian, sifatnya lunak. Hal ini disebabkan oleh begitu besarnya peranan pelunakan oleh mekanisme recovery, khususnya recovery dinamis, sehingga energi pendorongnya rendah, dan tidak cukup untuk mendorong terjadinya rekristalisai dinamis. Struktur mikro penampang memanjang suatu batang aluminium yang diektrusi menunjukkan butir-butir yang memanjang di dalam. Pada bagian permukaan nampak butir-butir mengalami rekristalisasi, dalam hal ini rekristalisasi statis. Di unduh dari : Bukupaket.com Batas atas temperartur pengerjaan panas adalah sekitar 50 -100 C di bawah titik cairnya. Biasanya proses pengerjaan panas dilakukan secara berurutan, misalnya proses pengerolan panas dan diproses tempa yang bertahap. Maka perlu diusahakan agar tahap terakhirnya masih berada di atas temperatur rekristalisasi. Bahkan temperatur tahap pengerjaan panas yang terakhir ini sebaiknya tidak terlalu jauh dari temperatur rekristalisasi. Maksudnya adalah untuk mendapatkan produk dengan butir yang halus yang lebih kuat dan lebih ulet. Uraian mengenai mekanisme pelunakan pada deformasi panas tersebut di atas telah menjelaskan mengapa pada temperatur tinggi mengapa logam bersifat lunak dan tetap lunak meskipun dideformasi. Inti penjelasan adalah tidak adanya pengerjaan regangan, serta bahkan terjadinya peristiwa pelunakan yang harus terus menerus selama proses deformasi panas. 10.4 Tempa Menempa merupakan salah satu proses pembentukan yang dilakukan pada benda kerja dalam kondisi panas. Panas yang dimaksukan adalah sebelum dilakukan proses pembentukan benda logam dipanaskan terlebih dahulu sampai mencapai tempratur tempa yang diinginkan. Tempratur tempa yang diharapkan pada proses ini berkisar di atas daerah temperatur rekristalisasi bahan logam yang akan di tempa. Baja mempunyai temperatur rekristalisasi berkisar 723 º C. Pemanasan yang dilakukan pada benda kerja bertujuan untuk merobahan kekerasan logam menjadi bersifat lebih lunak . Sifat lunak dari benda kerja ini memudahkan untuk pembentukan. Baja yang mengalami proses pemanasan akan memberikan sifat lunak dan tidak mudah pecah apabila dilakukan pembentukan. Proses penempaan bahan logam ini dilakukan dengan menggunakan peralatan pengeprespukul dan penahan atau landasananvil. Benda kerja diletakkan diantara landasan dan pemukul. Proses pemukulan dapat dilakukan dengan palu tempa secara manual atau juga dapat dilakukan dengan mesin pemukul hammer sistem hidrolik atau dengan menggunakan pemukul mekanik dengan motor listrik. Prinsip dasar menempa secara mekanika mempunyai komponen pembentukan pengepresan atau tekan, peregangan atau tarik, dan pemotongangeser. Penerapan proses penempaan di industri biasanya digunakan untuk pembuatan komponen yang menggunakan bahan baku pejal dengan bentuk profil kombinasi. Bahan dasar untuk proses penempaan ini selain berbentuk pejal juga mempunyai tingkat kekerasan bahan yang relatif lebih keras. Kerasnya bahan ini menjadi lebih sulit untuk dikerjakan dengan proses yang lain. Logam yang mengalami proses pemanasan akan meningkatkan keliatan bahan hal ini dapat diketahui dari proses uji impact tumbukan dengan Di unduh dari : Bukupaket.com memvariasikan temperatur sepecimen pengujian. Hasil pengujian impact ini memperlihatkan bahwa nilai impact sangat dipengaruhi oleh temperatur bahan saat pengujian. Semangkin rendah temperatur bahan logam menunjukkan bahwa semangkin tinggi tingkat kegetasan bahan tersebut dan nilai impactnya menjadi lebih kecil. Penempaan yang sering dilakukan pada industri rumah tangga di daerah umumnya dilakukan untuk proses pembuatan alat-alat pertanian seperti parang, cangkul, sabit, bajak, kampak dan sebagainya. Proses penempaan untuk pembuatan alat-alat pertanian ini diikuti dengan proses Quenching atau pendinginan cepat lihat gambar 9.1. Proses quenching ini bertujuan untuk memberikan kekerasan permukaan benda pada daerah yang didinginkan cepat. Hal ini diaplikasikan untuk pengerasan permukaan mata parang, mata cangkul, mata sabit, dimana bagian alat-alat yang tajam ini menjadi lebih keras. Bagian yang tajam akan memberikan permukaan yang keras dan bagian alat yang belakang berbentuk tebal dan tidak diquenching, sehingga alat-alat pertanian yang dihasilkan memiliki sifat kombinasi keras dan liat sesuai dengan kebutuhan petani. Gambar 10.1 Grafik Kecepatan Pendinginan Hubungan Suhu dengan waktu Pendinginan Surdia Kenji,1984 Pada gambar grafik 10.1 di atas memperlihatkan bahwa apabila benda dipanaskan sampai mencapai temperatur tempa dan dilakukan pendinginan cepat maka struktur mikro bahan logam yang didinginkan cepat ini membentuk bainit. Bainit ini menyebabkan benda menjadi lebih keras. Peralatan utama yang diperlukan dalam proses penempaan ini diantaranya: Di unduh dari : Bukupaket.com

10.4.1. Dapur pemanas