KEJURUTERAAN MEKANIKAL

POLIMAS *NOTA RINGKAS

DISEDIAKAN OLEH

ZAIRUNIZAM BIN UMAR,

POLIMAS, 06000, JITRA, KEDAH

MZAIRUN@YAHOO.COM

TEKNOLOGI BAHAN (ASAS)

JABATAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL POLITEKNIK SULTAN ABDUL HALIM MUADZAM SHAH (POLIMAS) BANDAR DARUL AMAN, 06000 JITRA, KEDAH. MODUL : TEKNOLOGI BAHAN KOD MODUL : J3022 JAM KREDIT : 2.5 KURSUS : DIPLOMA/SIJIL KEJURUTERAAN MEKANIKAL PENSYARAH : MOHD ZAIRUNIZAM BIN UMAR BILIK : UNIT PEPERIKSAAN 1 TELEFON : 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 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. Pembacaan modul dan lain-lain bahan bacaan berkaitan. 2. Melibatkan diri dengan latihan dan aktiviti semasa kuliah. 3. Mengambil ujian dan peperiksaan yang ditetapkan.

PENILAIAN :

1. Ujian 2 x 20% = 40% 2. Tugasan 4 x 5% = 20% 3. Kuiz 4 x 5% = 20% 4. Amali 2 x 10% = 20%

JUMLAH PENILAIAN BERTERUSAN (P.B) = 100%(60%) 5. PENILAIAN AKHIR (P.A) =100% (40%)

KEHADIRAN

1. Pelajar mesti hadir tidak kurang dari 80% masa pertemuan yang ditetapkan dalam jadual perkuliahan.

2. 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 Struktur Bahan 1.2 Atom 1.3 Unsur ( Elemen ) 1.4 Campuran 1.5 Sebatian 1.6 Jadual Pekalaan Unsur 1.7 Ciri-ciri Jadual Perkalaan Unsur 1.8 Kegunaan Jadual Perkalaan Unsur 1.9 Konfigurasi Elektron 1.10 Hablur 1.11 Jenis-jenis ikatan Atom

UNIT 2

SISTEM ALOI PERDUAAN (5 JAM ) 2.1 Pemejalan Logam dan Aloi 2.2 Pertumbuhan Bijian 2.3 Logam Tulin 2.4 Aloi ( Pancalogam ) 2.5 Larutan Pepejal 2.6 Jenis-Jenis Larutan Pepejal 2.7 Pemejalan Bahan 2.8 Pembentukan Teras Dalam Pemejalan Logam 2.9 Rajah Keseimbangan Fasa Bagi Sistem Aloi Perduaan

SOALAN 1 UNIT 3 PENGELUARAN BESI DAN KELULI (2 JAM)

3.1 Jenis-jenis Bijih Besi 3.2 Ciri-ciri Bijih Besi 3.3 Proses pengeluaran besi 3.4 Proses pengeluaran keluli

UNIT 4

KELULI KARBON BIASA (4 JAM ) 4.1 Alotropi Besi 4.2 Gambarajah Keseimbangan Besi Karbon 4.3 Juzuk-juzuk Mikro Pada Keluli Karbon Biasa 4.4 Keluli Karbon Biasa 4.5 Kesan Unsur Lain Kepada Keluli Karbon Biasa

ii

4.6 Klasifikasi dan Kegunaan Keluli Karbon Biasa 4.7 Had-had Keluli Karbon

UNIT 5

KELULI ALOI DAN BESI TUANG (3 JAM) 5.1 Keluli Aloi 5.2 Pengkelasan Keluli Aloi 5.3 Besi Tuang 5.4 Faktor Yang Mempengaruhi Pembentukkan

Karbon Dalam Besi Tuang 5.5 Jenis-Jenis Besi Tuang 5.6 Kebaikan Besi Tuang

SOALAN 2

UNIT 6

KERJA LOGAM (2 JAM ) 6.1 Kerja Sejuk 6.2 Kerja Panas

UNIT 7 PROSES TUANGAN (4 JAM) 7.1 Tuangan Pasir 7.2 Tuangan Lilin 7.3 Tuangan Acuan Tekanan 7.4 Perbandingan di Antara Kaedah-Kaedah Tuangan

UNIT 8 RAWATAN HABA PADA KELULI (3 JAM ) 8.1 Penghabluran Semula 8.2 Proses Rawatan Haba 8.3 Proses Pegerasan Permukaan

SOALAN 3 UNIT 9 UJIAN BAHAN (2 JAM)

9.1 Sifat-Sifat Mekanik 9.2 Ujian Musnah 9.3 Ujian Tanpa Musnah 9.4 Ujian Penusukan Cecair 9.5 Ujian Serbuk Megnet 9.6 Ujian Ultra Sonik 9.7 Ujian Sinaran X

SOALAN 4 UNIT 10 KAKISAN (4 JAM )

10.1 Kakisan Pengoksidaan Terus 10.2 Kakisan Elektro Kimia 10.3 Bentuk Kakisan 10.4 Pencegahan Kakisan

UNIT 11 LOGAM BUKAN FERUS (3 JAM ) 11.1 Aluminiun

iii

11.2 Kuprum 11.3 Timah 11.4 Zink 11.5 Plumbum 11.6 Bahan Galas

SOALAN 5 UNIT 12 PLASTIK (4 JAM)

12.1 Polimer 12.2 Istilah-Istilah 12.3 Struktur polimer 12.4 Jenis-Jenis Rantai Polimer 12.5 Proses Pempolimeran 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 berulang-ulang atau sekata.

Molekul terdiri dua atau lebih atom-atom bergabung secara kimia, samada dari jenis atom yang sama 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

Zarah Cas Proton Positif Neutron Neutral Elektron 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

Nukleus yang mengandungi proton dan neutron

Elektron

Petala / orbit / Petala 2

Petala 3

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 dipegang dengan kuat. Jadi ia tidak akan mudah terurai. Cth : Natrium Klorida hanya boleh diuraikan pada suhu 800C. Ikatan yang terjadi disebut ikatan kimia. Hablur Pepejal boleh dikelaskan kepada pepejal berhablur dan pepejal amorfus. Pepejal berhablur terdiri daripada atom-atom yang tersusun dalam tiga dimensi 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

tunggal

Sempadan ira/bijian

Struktur dan sempada sepadan

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. 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

2

1.Kiub Mudah (Simple Cube) 8 atom pada bucu x 1/8 = 1 atom Cth: Garam (Na Cl)

2. Kiub berpusat jasad (BCC) 8 atom pada bucu x 1/8 = 1 atom 1 atom pusat = 1 atom Jumlah 2 atom kromium, molibdenum, titanium dan tungsten.

3

Jenis-Jenis Ikatan

4. Heksagon padat (HCP) 12 atom pada bucu x 1/6 = 2 atom 2 atom pada muka x 1/2 = 1 atom 6 atom pada sisi x 1/2 = 3 atomJumlah 6 atom berilium, magnesium dan zink.

3. Kiub berpusat muka (FCC) 8 atom pada bucu x 1/8= 1 atom 6 atom pada muka x = 3 atomJumlah 4 atom aluminium, kuprum, emas dan nikel.

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 daripada natrium kepada 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.

(a) Molekul Cl2. Sepasang elektron yang berkongsi

(b) Molekul oksigen O2. Dua pasang elektron yang

Cl Cl O O

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

4

UNIT2: SISTEM ALOI PENDUAAN

Pertumbuhan bijian/hablur

1. Pertumbuhan nukleus - Bucu-bucu nukleus yang bebas memilih jalan masing- masing ketempat lebih sejuk menyebabkan pertumbuhan nukelus dan pekembangan bucu sumakin bertambah

2. 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.

3. Pertumbuhan dendrite dan lengan bertemu membentuk sempadan bijian. 4. Pemejalan tamat dengan terbentuknya bijian

Logam tulin - Mempunyai 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

Pembentukan nukleus

Dendrit tumbuh

Pemejalan tamat dengan terbentuknya bijian

Pertumbuhan dendrit & lengan bertemu membentuk sempadan bijian

5

Larutan pepejal - Atom atau molekul-molekul bahan telah menduduki keduukan yang biasa dalam kekisi hablur dan membentuk sesuatu fasa tunggal.

- Apabila 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

Zarah ambil tempat atom Susunan teratur Utama secara rawak, tidak 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).

Atom Zarah Atom Utama

6

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 dalam keadaan 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 bahan ini boleh 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 suhu diturunkan.Titik permulaan proses pemejalan berlaku apabila melepasi lintang liquidus. Rajah Fasa Cu-Ni

1455

7

Rajah di atas menunjukkan suatu aloi yang mengandungi X % nikel akan memejal seperti berikut :

i. 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.

ii. Apabila suhu turun maka kerencaman larutan pepejal berkecenderung untuk berubah dengan cara resapan mengikut garisan pepejalan kepada titik q.

iii. Pada suhu t2, cecair yang kerencaman m berada dalam keadaan keseimbangan dengan larutan pepejal kerencaman.

iv. Proses pemejalan aloi ini akan selesai pada suhu t3 apabila titisan terakhir cecair kerencaman n, memejal, membaiki kerencaman hablur larutan pepejal kepada r.

1083

t2 t1

t3

p q

r

m n

Larutan

Suhu

(o C

)

100% Cu X% Ni 100% Ni

t1 suhu pemejalan bermula t3 suhu pemejalan berakhir -cecair yang kerencaman m berada dalam keadaan keseimbangan dengan larutan pepejal kerencaman.

7

UNIT 4: KELULI KARBON Kealotropan Besi Tulin 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( -Fe)dan bertukar kepada FCC(-Fe)bila suhu melebihi 910C dan akan berubah menjadi BBC(-Fe)apabila suhu melebihi 1400C dan besi tulin akan lebur pada suhu 1540C

Ringkasannya:

-Fe(BBC)-Fe(FCC)-Fe(BBC)LEBUR Rajah Keseimbangan Besi Karbon

Menunjukkan fasa-fasa yang wujud dalam keseimbangan bila aloi-aloi 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

8

9

RAJAH KESEIMBANGAN FASA BESI KARBON (Fe-C)

10

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. Mn3C (larutan mangan +austernit) karbida stabil 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 jadi lemah,bila dikerja 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

11

10

11

12

13

14

15

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 sejuk.

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)

16

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 Keburukan Kemasan permukaan yang baik. Kos yang tinggi berbanding dengan proses

kerja panas. Ketepatan ukuran yang tinggi. 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. Pembentukan logam yang dilakukan sedikit diatas suhu penghabluran semula. 2. 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.

17

- Proses 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 Keburukan Memecahkan struktur hablur yang besar/kasar yang terdapat didalam jongkong.

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.

Jika dibawah tekanan tinggi dikenakan, rongga-rongga (blow hole) akan terhapus.

Untuk membaiki bendanya haruslah melalui kerja sejuk semula.

Kekuatan,kemuluran,keliatan benda kerja lebih baik bebanding dengan proses kerja sejuk.

18

UNIT 7: PROSES TUANGAN

Tuangan Proses tuangan adalah satu proses pengeluaran di mana bahan yang diperlukan, dipanaskan sehingga lebur dan kemudiannya dituangkan ke dalam acuan dan dibiarkan memejal melalui penyejukan tersendiri sebelum dikeluarkan untuk dibersihkan 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 pasir-pasir pengacuan (campuran pasir

silika dengan satu kadar tanah liat yang berfungsi sebagai pelekat), mengelilingi satu bentuk corak komponen yang biasanya diperbuat dari kayu.

b) Acuan ini terbahagi kepada dua bahagian atau lebih. Bahagian atas acuan dinamakan COPE dan bahagian bawah pula dipanggil DRAG

c) Disebabkan kekonduksian haba yang rendah pada pasir pengacuan, kadar pemejalan dalam tuangan pasir amat kecil. Ini menyebabkan terjadinya 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.

19

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 100C sehingga 200C. 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

Acuan bagi produk tuangan pasir.

20

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.

21

Kebaikan proses ini ialah :

i. Acuan ini adalah acuan kekal dan boleh digunakan berulangkali. ii. Ia adalah lebih ekonomik dan sesuai dalam pengeluaran komponen-komponen kecil secara

besar-besaran. iii. Rupabentuk yang rumit dan keratan yang nipis boleh diperolehi. iv. Kecacatan keliangan dapat diperkecilkan disebabkan tiada kedapatan sebarang gelembung

udara yang terperangkap kerana telah dimampat keluar oleh tekanan.

SEPUH LINDAP (ANNEALING) Ditakrifkan sebagai pemanasan keluli kepada suhu yang melebihi suhu kritikal atas dan diikuti dengan proses penyejukan yang perlahan dalam furnace/relau.

Sepuh lindap biasanya dilakukan ke atas kepingan logam atau komponen-komponen yang telah dikerja-sejuk, tempaan dan tuangan.

Tujuan:

i. Melembutkan keluli dan memperbaikkan lagi kebolehmesinannya (machinebility). ii.Menghapuskan tegasan dalaman yang dihasilkan dari rawatan terdahulu seperti gelekan (rolling), tempaan (forging) dan penyejukan yang tidak seragam. iii.Menghaluskan bijian-bijian yang kasar.

Langkah pengendalian Sepuh Lindap terdiri dari:

1.Sepuh Lindap Penuh (Full Annealing) Tujuan proses ini ialah untuk menghapuskan keterikan yang dihasilkan dari proses tempaan dan tuangan, memperbaiki keboleh-mesinan (machinability), melembut dan menghaluskan struktur hablurnya.

Sepuh lindap penuh melibatkan pemanasan dan rendaman (biasanya 2 jam) bergantung kepada tebal komponen dan diikuti dengan penyejukan yang amat perlahan. Proses penyejukan dilakukan dalam relau.

Untuk keluli yang mengandungi kurang daripada 0.83 %C, pemanasan dilakukan ke suhu 25-50 oC di atas garis kritikal atas bagi keluli yang berkarbon tinggi ( > 0.83% C ), suhunya ialah 50 oC di atas garis kritikal bawah. 2.Sepuh Lindap Proses/Sub Kritikal Proses ini biasanya dilakukan ke atas keluli berkarbon rendah ( kurang daripada 0.83 %C ). Pemanasan dilakukan pada suhu 650 - 700 oC selama beberapa jam untuk melembutkan keluli. Rawatan ini biasanya dilakukan ke atas aloi yang mengalami ketegasan-ketegasan teruk setelah dikerja-sejuk bagi mengembalikan kemulurannya supaya kerja-kerja sejuk yang selanjutnya dapat diteruskan. 3.Sepuh Lindap Pengsferaan (Spheroidising) Lebih kurang serupa dengan sepuh lindap penuh tetapi untuk keluli berkarbon tinggi ( > 0.83 %C ). Pemanasan dijalankan pada suhu 650 -700oC.

SEPUH LAZIM/PERNORMALAN (NORMALISING) Proses ini hampir sama dengan proses sepuh lindap kecuali proses penyejukannya dilakukan di udara. Tujuan utama proses ini ialah untuk menghasilkan hablur yang halus bagi memperbaiki sifat-sifat mekanikal seperti kemuluran dan keliatan. Sepuh lazim sama seperti sepuh lindap penuh tetapi penyejukan dilakukan dalam udara yang tetap, dan pemanasannya pula dilakukan pada 50oC di atas garis kritikal atas untuk semua kandungan karbon. Biasanya ini merupakan proses rawatan haba yang terakhir sebab selepas proses sepuh lazim, keluli yang diperolehi adalah lebih kuat dari sepuh lindap penuh disebabkan strukturnya yang lebih halus. Tegasan, kekuatan tegangan, titik alah dan nilai tenaga hentaman (impact) adalah lebih tinggi dari yang didapati melalui sepuh lindap penuh.

KUENC (LINDAP-KEJUT) - PROSES PENGERASAN 0.83 %C ), semua ferit akan berubah menjadi austenit sebelum dilindapkejutkan di dalam media kuenc. Apabila keluli mengalami proses penyejukan yang cepat, austenit martensit. tidak sempat berubah menjadi pearlit Oleh sebab kekisinya terterik dan diherot, strukturnya berbentuk seperti jarum. Ia mempunyai sifat mekanikal yang sangat keras dan rapuh. Sifat-sifat ini bergantung kepada kandungan karbon, suhu pemanasan, tempoh pemanasan, suhu permulaan penyejukan dan kadar penyejukan.

UNIT 8: RAWATAN HABA

Proses pemanasan logam kpd suatu tahap suhu yg tertentu & diikuti dgn proses penyejukan pada kadar yg tertentu

Dalam proses rawatan haba terhadap keluli , beberapa pusingan haba di kenakan terhadap keluli tersebut iaitu :- 1.Dipanaskan secara perlahan-lahan sehingga suhu yang ditetapkan iaitu bergantung kepada kandungan karbon. 2.Kemudiannya direndamkan atau dibiarkan pada suhu itu dalam jangkamasa yang tertentu bergantung kepada saiz komponen yang dirawat-haba. 3.Disejukkan dalam media yang dikhaskan dengan kadar yang tertentu.

Tujuan Utk mengubah & mempelbagaikan sifat2mekanikal logam

- kekerasan ,kerapuhan,kekuatan tegangan,kemuluran, ketempaan, keanjalan & kebolehmesinan.

Jenis-jenis proses rawatan haba :- Sepuh lindap ( annealing ). Sepuh lazim/Penormalan ( normalising ). Pengerasan ( hardening )/Lindap-Kejut(Quenc). Pembajaan ( tempering ).

Pemanasan ke suhu tertentu

rendaman(soaking) secukup masa dan membiarkan perubahan berlaku

penyejukan dengan kadar tertentu

Media Penyejukkan Air garam Larutan garam Air sejuk (paip) Minyak Udara

PEMBAJAAN (TEMPERING) Melibatkan pemanasan semula keluli ke suhu di bawah garisan kritikal bawah - perubahan rupabentuk martensit yang terhasil selepas kuenc menjadi struktur yang lebih lembut tetapi liat. Lebih tinggi suhu pembajaan digunakan, lebih hampir struktur itu menjadi struktur pearlit yang stabil dan bahan itu menjadi lebih lembut dan liat. Pembajaan mesti dilakukan selepas sahaja selesai kuenc supaya tidak terjadi retak kuenc.

Tujuan - melegakan keterikan dalaman yang terhasil dari pengerasan kuenc ,

- sambil memperbaiki keliatan dan kemulurannya tetapi mengurangkan kekerasan dan kekuatannya.

Proses pemanasan dilakukan sehingga ke suhu pembajaan dan dikekalkan pada suhu tersebut untuk suatu jangka masa tertentu Suhu pembajaan perlu dikawal rapi untuk mendapat hasil yang baik. Suhu pembajaan maksima (yang dibenarkan) tidak boleh melampaui garisan kritikal bawah bagi mengelakkan dari berlakunya mendakan sementit yang membawa kesan rapuh (embrittlement).

Suhu melebihi garisan kritikal bawah juga membenarkan pertumbuhan bijian menjadi bertambah kasar yang akan menjejaskan kekuatan. Suhu yang disyorkan seperti dalam Jadual dibawah. Penyejukan dari suhu pembajaan dilakukan samada dalam udara, atau dilindapkejut dalam minyak atau air.

PENGERASAN PERMUKAAN (SURFACE HARDENING)

Satu bahan yang liat serta mempunyai kekerasan yang tinggi di permukaanya. Contohnya, komponen keluli seperti giar, aci dan sesondol. Dengan membentuk satu lapisan yang mempunyai kekerasan yang tinggi pada permukaan tetapi liat pada terasnya (di dalam). Ia boleh dilakukan dengan beberapa cara. 1.Pengerasan selongsong (case hardening) merupakan salah satu cara yang digunakan untuk menghasilkan satu permukaan yang keras atas keluli yang mulur. Proses ini menambahkan kandungan karbon ke dalam permukaan sesuatu keluli lembut, dan seterusnya menghasilkan dengan berkesan satu rencaman (composite) yang terdiri daripada keluli berkarbon rendah dengan kulit nipis yang berkarbon tinggi (dalamnya 0.5-0.7mm). Atom-atom karbon diresap ke dalam besi pada suhu melebihi 910oC. Ketebalan selongsong karbon yang dihasilkan adalah bergantung kepada masa dan suhu pengkarbonan. Bahagian-bahagian yang tidak dikeraskan disalut dengan kuprum atau abestos.

Dua cara utama digunakan; a) penyusuk karbon bungkus (pack carburizing) Dalam penyusuk karbon bungkus , komponen - komponen hendak dirawat akan dipanaskan ke suhu atas Garis Kritikal Atas dan bersentuh dengan bahan karbon seperti kayu, kayu arang, atau barium carbonate dalam bekas besi tuangan. b) penyusuk karbon gas (gas carburizing) Dalam penyusukkarbon gas, komponen-komponen dipanaskan ke suhu atas Garis Kritikal Atas dalam satu relau yang dipenuhi dengan methane atau gas-gas campuran hidrokarbon. Rawatan Selepas Penyusukkarbon Keluli yang telah melalui proses penyusuk-karbon tidaklah keras yang disangkakan. Apa yang terjadi hanyalah penambahan kandungan karbon pada bahagian luar (kulit) komponen tersebut dan pada bahagian dalamnya (teras) pula adalah seperti disepuh lindap penuh dengan struktur bijian yang kasar. Rawatan haba selanjutnya perlu dijalankan bagi mengeraskan kulit/selongsong dan seterusnya menghaluskan bijian supaya keliatan dan kekuatan yang sempurna diperolehi., proses yang dijalankan ialah: i. penghalusan (bijian) teras (core refining) ii. pengerasan permukaan/kulit (case hardening) iii. pembajaan permukaan (case tempering)

2. Penitridaan (Nitriding)

Proses ini dilakukan untuk memberikan satu salutan yang keras dan boleh merintang kehausan kepada komponen yang dibuat daripada keluli aloi. Nitrogen diresapkan ke dalam permukaan logam untuk membentuk nitrid. Kejadian ini dicapai dengan memanaskan komponen dalam atmosfera gas ammonia pada suhu 500 - 600 oC melebihi 40 jam. Pada suhu ini, ammonia akan berpecah dan atom

nitrogen diresap dengan cepat ke dalam keluli. Permukaan yang tidak dikeraskan ditutup dengan saduran nikel.

Contoh-contoh komponen yang dinitridkan ialah blok acuan, aci pam, acuan percetakan, gandar dan gelendong brek (brake drum).

Antara kelebihan-kelebihanya ialah:

i. Retakan dan erotan dapat dihapuskan sebab tiada proses kuenc terlibat. ii.Rintangan hakisan bertambah. iii.Kekerasan yang dihasil boleh dikekalkan sehingga suhu 500oC berbanding 220oC yang dikeraskan dengan cara pengerasan selongsong. iv.Nilai kekerasan komponen dapat ditingkatkan sehingga 1100 HV. v.Proses ini adalah sesuai untuk merawat bilangan komponen yang banyak supaya kos pemprosesan boleh diturunkan.

Kelemahan-kelemahannya ialah: i. Kos kapital bagi loji adalah tinggi. ii. Keluli aloi yang diperlukan dalam proses ini mempunyai kos yang tinggi. iii.Proses ini mengambil masa yang lama dan memerlukan kawalan yang rapi. Sebagai contoh, untuk ketebalan 0.2mm, rendaman pada suhu 500oC dijalankan selama 36 jam.

Suhu pembajaan (oC) Penggunaan

220 mata gergaji

240 mata gerudi, mata kisar

250 acuan, penebuk

280 pahat

23

UNIT 9: UJIAN BAHAN Tujuan Untuk menentukan mutu/kualiti sesuatu bahan. Untuk menentukan sifat-sifat mekanikal seperti 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 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 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 ini membolehkan bahan itu ditempa dan digelek

Contoh : Kepala rivet

3. Keliatan (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 cakaran,kehausan dan tembusan. Contoh : Logam keras Keluli berkarbon,keluli tahan lasak dan keluli alat (boleh dijadikan alat pemotong selepas proses pengerasan dan pembajaan)

24

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 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 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 Ujian Charpy

Specimen dikapitkan

satu hujung dengan ragum

Hentaman penukul

162.72J V=3.8m/s

Specimen hanya

disokong sebagai rasuk Hentaman penukul 298.3

J tnaga kinetic V=5m/s

25

Rajah Kaedah Ujian Hentaman

UJIAN 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 alat-alat kelengkapan yang sofistikated Memerlukan tenaga yang mahir/kepakaran tinggi Tujuan Mengesan sebarang kecacatan 1. meningkatkan produktiviti dimana UTM/NDT dapat mengesan kecacatan pada

peringkat awal proses 2. Pemeriksaan kecacatan dalam komponen boleh membawa kepada kawalan kualiti

komponen mempunyai tahap keselamatan yang tinggi 3. 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 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

26

2. Kecacatatan Proses Kecacatan berhubung dengan berbagai proses seperti memesin,

pembentukan(forming), tempaan, extrusi, menggelek, kimpalan dan rawatan haba

3. Kecacatan Perkhidmatan

Kecacatan berhubung dengan berbagai keadaan atau suasana 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 pun murah dan boleharap, tetapi penggunaannya 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 fluks ini biasanya dikesan dengan serbuk 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 pengesanan sesuatu retakan bergantung pada orientasi retakan dengan garis-garis daya magnet dan yang paling baik sekali bersudut tepat di antara satu sama lain. Penyambungan garis daya magnet terganggu bila bertemu jurang udara (retakan) di mana ia akan menyesar dari laluan yang sepatutnya. Keadaan ini adalah seperti satu kutub tempatan yang dapat mengherotkan fluks magnet melaluinya. Jika orientasi jurang udara selari dengan garis-garis daya magnet, maka kesesaran garis daya dan herotan fluks magnet adalah minima dan ternyata. Medan magnet yang teraruh dalam komponen ujian adalah ditentukan oleh cara bagaimana ia diwujudkan.

27

Terdapat dua jenis medan magnet yang dapat diwujudkan oleh berbagai cara pemagnetan iaitu medan magnet membujur dan medan magnet membulat.

3. Ujian Ultrasonik 4. Ujian Sianr X 5. Ujian Arus Pusar 6. Ujian Penglihatan

27

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

KAKISAN PENGOKSIDAAN TERUS (KAKISAN KERING)

28

Gambarajah Kakisan elektrokimia

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

Anod

Gambarajah : Kakisan Tumpuan

b) Kakisan Antara Bijian Kakisan jenis 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 (500C-800C) 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

karbida di sempadan ira,hasil tindakbalas kromium dan carbn.

Kawasan sempadan ira yang wujud kormium klorida ini mudah diserang kakisan.Kakisan ini banyak berlaku pada kawasan keluli tahan karat yang dikimpal.

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 pada rajah

Kakisan berlaku pada kawasan dengan kepekatan oksigen yang rendah.

d)Kakisan Tegasan

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.

Rintangan tinggi

Serangan Seragam Kakisan Galvanik Kakisan Lubang Pengurasan Terpilih Kakisan Hakisan

29

PENCEGAHAN KAKISAN 1. Pemilihan Bahan

9 Pemilihan bahan yang rintangan tinggi terhadap kakisan dalam sekitaran yang menghakis.

2. Rekabentuk Kakisan boleh dielak dengan memilih rekabentuk yang sesuai.

9 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.

9 Elakkan daripada kehadiran retakkan. 9 Pepenjuru yang tajam perlu dielakkan pada

komponen kerana ini akan menyebabkan berlakunya tegasan.

9 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 hdala 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 ahla 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 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 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

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 logam-logam yang lain.

Keluli selalunya dialoikan dengan logam kromium dan magnesium untuk mendapatkan keluli tahan karat.

30

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) Rintangan kakisan yang tinggi b) Mudah untuk difabikrasi c) Keberaliran haba dan elektrik yang tinggi d) Bebas dari kesan magnetik e) 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. 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.

31

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.

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.

32

Warna zink ialah putih keperakan apabila digilap. Aloi utama yang dihasilkan dengan zink ialah 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 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 tegar atau separa tegar (semi-rigid). Istilah-istilah:-

i. Amorfus : Tidak berhablur

ii. Monomer : Unit tunggal. Molekul-molekul mudah atau kecil yang diikat secara kovalen kedalam rantai yang panjang. Dikenali juga sebagai mer

iii. Polimer : Molekul rantai panjang yang terhasil daripada ulangan unit-unit monomer dan tindakbalas itu dipanggil pempolimeran.

Contoh: X X-X-X-X-X-X-

Struktur Polimer Monomer Polimer Polimer mempunyai ikatan struktur 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: Pengkelasan Plastik JENIS-JENIS RANTAIAN POLIMER Polimer lelurus:- dibentuk dari rantai molekul gentian panjang, boleh 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

33

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).

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.

34

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. Gambarajah 12.6 di bawah menunjukkan kaedah pengacuan penyuntikan.

Merujuk kepada rajah,bahan plastik dimasukkan kedalam ruang suntikan dan ditolak ke dalam bahagian zon pemanasan. Contohnya:- nylon akan dipanaskan pada suhu 190 - 220C. 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.

35

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.

COVER J3022.pdf0 KANDUANG.pdfOBJEKTIF AM

1 STRUKTUR BAHAN.pdfZarahCas ProtonPositifNeutronNeutralElektronNegatif 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

2 SISTEM ALOI PENDUAAN.pdf4 KELULI KARBON.pdf4.1 KELULI KARBON HURAIAN.pdf5 KELULI ALOI.pdf6 KERJA LOGAM.pdf7 PROSES TUANGAN.pdf8 RAWATAN HABA.pdf9 UJIAN BAHAN.pdf10 KAKISAN.pdfKAKISAN PENGOKSIDAAN TERUS (KAKISAN KERING) PENCEGAHAN KAKISAN

11 LOGAM BUKAN FERUS.pdf12 PLASTIK.pdf