pengerasan permukaan

9
ARI KURNIAWAN RITONGA NIM. 0905011010 PENGERASAN PERMUKAAN Seringkali suatu komponen harus mempunyai permukaan yang keras dan tahan pakai, yang didukung oleh inti yang kuat dan tahan terhadap guncangan. Sifat-sifat yang berbeda itu dapat digabungkan dalam suatu baja dengan pengerasan permukaan. Cara-cara pengerasan permukaan dapat dilakukan dengan cara penambahan karbon (karbonasi), pemanasan seluruh permukaan serta pendinginannya yang tepat. Karbonasi Karbonasi dimaksudkan memanaskan dengan nyala api karburasi, sampai suhu 900 –950 0 C tergantung jenis bahannya dalam lingkungan yang menyerahkan karbon, lalu dibiarkannya beberapa waktu lamanya pada suhu tersebut dan kemudian didinginkan.Tujuan dari proses ini adalah untuk mengeraskan logam khususnya pengerasan pada permukaan. 1

Upload: ari-kurniawan

Post on 24-Jul-2015

461 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Pengerasan permukaan

ARI KURNIAWAN RITONGANIM. 0905011010

PENGERASAN PERMUKAAN

Seringkali suatu komponen harus mempunyai permukaan yang keras dan tahan pakai, yang didukung oleh inti yang kuat dan tahan terhadap guncangan. Sifat-sifat yang berbeda itu dapat digabungkan dalam suatu baja dengan pengerasan permukaan. Cara-cara pengerasan permukaan dapat dilakukan dengan cara penambahan karbon (karbonasi), pemanasan seluruh permukaan serta pendinginannya yang tepat.

Karbonasi

Karbonasi dimaksudkan memanaskan dengan nyala api karburasi, sampai suhu 900 –950 0C tergantung jenis bahannya dalam lingkungan yang menyerahkan karbon, lalu dibiarkannya beberapa waktu lamanya pada suhu tersebut dan kemudian didinginkan.Tujuan dari proses ini adalah untuk mengeraskan logam khususnya pengerasan pada permukaan.

1

Page 2: Pengerasan permukaan

ARI KURNIAWAN RITONGANIM. 0905011010

Mikrostruktur hasil karburisasi baja, dietsa dengan 5% nital

            Untuk dapat mengeraskan permukaan baja, kadar karbon yang terkandung dalam baja tersebut  sekurangnya 0,3% C. Jika baja mempunyai kadar karbon kurang dari 0,3% C maka dengan pengerjaan panas pada baja itu dapat ditambahkan karbon. Pengerjaan panas ini dinamakan Karbonasi.

            Hal ini memungkinkan karena pada suhu tersebut karbon dapat meresap ke dalam lapisan luar benda kerja. Karbonasi dinamakan juga penumpukan karbon atau menyemen. Pengerjaan panas ini digunakan untuk baja dengan karbon 0,1 - 0,2% C. Lapisan luar benda kerja yang telah mengambil karbon dinamakan lapisan karbonasi. Tebalnya lapisan yang dikarbonasikan dalam lingkungan yang dapat menyerahkan karbon tergantung dari waktu karbonasi dan suhu.

 1.      Karbonasi dengan perantaraan zat padat.

Sewaktu digunakan bahan zat padat maka prosesnya disebut karbonasi terbungkus. Dalam proses ini caranya adalah komponen dimasukkan ke dalam suatu tromol logam yang sesuai dan di dalam tromol dikelilingi dengan bahan karbonasi.

2.   Karbonasi dengan perantaraan zat padat cair.

Karbonasi ini dilakukan dengan rendaman air garam yang terdiri dari karbonat natrium (sodium) dan sianidi natrium yang dicampur dengan salah satu bahan klorid natrium atau klorid barium.

2

Page 3: Pengerasan permukaan

ARI KURNIAWAN RITONGANIM. 0905011010

3.   Karbunasi dengan perantaraan gas

Gas digunakan sebagai bahan perantara yang sesuai untuk karbonasi yang dilakukan terus menerus. Hal itu akan menghasilkan suatu lapisan dengan tebal sekitar 1 mm dan memerlukan waktu sekitar 4 jam.

Pengerasan permukaan memiliki dua cara dalam proses hardening, yaitu dengan penambahan zat (Karburasi, Nitriding, Karbonitriding, Sianiding, Chromizing, Siliconizing, Boronizing) dan tanpa penambahan zat (Flame Hardening , Induction Hardening , Laser and Electron Beam Hardening).

Karburasi Cara ini sudah lama dikenal oleh orang sejak dulu. Dalam cara ini, besi dipanaskan di atas suhu dalam lingkungan yang mengandung karbon, baik dalam bentuk padat, cair ataupun gas. Beberapa bagian dari cara kaburasi yaitu kaburasi padat, kaburasi cair dan karburasi gas.

Karbonitiding Adalah suatu proses pengerasan permukaan dimana baja dipanaskan diatas suhu kritis di dalam lingkungan gas dan terjadi penyerapan karbon dan nitrogen. Keuntungan karbonitiding adalah kemampuan pengerasan lapisan luar meningkat bila ditambahkan nitrogen sehingga dapat diamfaatkan baja yang relative murah ketebalan lapisan yang tahan antara 0,80 sampai 0,75 mm.

Sianiding Adalah proses dimana terjadi absobsi karbon dan nitrogen untuk memperoleh specimen yang keras pada baja karbon rendah yang sulit dikeraskan.

Nitriding adalah proses pengerasan permukaan yang dipanaskan sampai ± 510°C dalam lingkungan gas ammonia selama beberapa waktu.

1. Api Pengerasan (Flame Hardening)

Api pengerasan adalah metode untuk pengerasan permukaan komponen, biasanya di daerah yang dipilih, oleh aplikasi waktu singkat intensitas tinggi pemanasan diikuti oleh quenching. Efek pemanasan dan pengerasan terlokalisasi dan kedalaman pengerasan dikontrol. Tidak seperti kasus-pengerasan termokimia perawatan (carburising / carbonitriding) diterapkan untuk baja karbon rendah, pengerasan induksi dan api tidak mempromosikan pengayaan kimia dari permukaan dengan karbon, tetapi bergantung pada adanya kandungan karbon yang memadai sudah di bahan untuk mencapai tingkat kekerasan diperlukan. Sifat-sifat inti tetap tidak terpengaruh dan tergantung pada komposisi bahan dan perlakuan panas sebelumnya. Induksi dan api pengerasan biasanya digunakan untuk mengobati komponen seperti roda gigi, poros, gulungan, slideways, Cams, poros engkol dan camshaft.Api pengerasan melibatkan tubrukan langsung oxy gas api dari pembakar sesuai dirancang dan diposisikan ke area permukaan yang akan mengeras, diikuti dengan pendinginan. Kedalaman pengerasan dikendalikan oleh desain dari kepala api, waktu

3

Page 4: Pengerasan permukaan

ARI KURNIAWAN RITONGANIM. 0905011010

pemanasan dan pengerasan material. Sekali lagi, pengerasan dapat tunggal-shot atau progresif.

Manfaat Api Pengerasan:

• pengerasan menanamkan api, keras tahan aus permukaan komponen sementara meningkatkan kekuatan kelelahan melalui pengembangan tegangan tekan permukaan sisa dalam kasus yang mendalam sesuai.Karena hanya permukaan dipanaskan dan didinginkan, panas distorsi pengobatan dapat diminimalkan.

• Tingkat pendinginan lebih cepat memungkinkan nilai-nilai lokal kekerasan permukaan lebih tinggi daripada yang dicapai dengan melalui pengerasan.

• Lebih pengerasan dapat diperoleh dibandingkan dengan termo-kimia perawatan. Tergantung pada parameter proses, kedalaman mengeras dapat di kisaran 0,5-10mm.

• pengerasan Localised dapat digunakan untuk memperkuat komponen pada titik-titik kritis sementara meninggalkan daerah lain yang lembut, tanpa perlu untuk menghentikan-off prosedur yang diperlukan dalam kasus pengerasan termokimia.

• Induksi dan pengerasan api menawarkan pilihan untuk pengobatan komponen sangat besar, di mana tungku pemanasan dan pendinginan konvensional akan menjadi tidak praktis dan dimana permukaan hanya pengerasan lokal diperlukan.

• Kedua teknik dapat otomatis untuk hasil direproduksi setelah parameter pengolahan telah ditetapkan.

Jenis bahan yang bisa di perbaiki:

• Induksi dan api pengerasan dapat diterapkan untuk berbagai macam baja dan besi cor. Biasanya, baja karbon menengah (0,35-0,5% karbon), dengan atau tanpa penambahan paduan, digunakan untuk memastikan respon pengerasan memuaskan, pilihan akhir tergantung pada kekerasan permukaan yang diperlukan dan sifat inti.Dengan isi karbon yang lebih tinggi ada peningkatan risiko pengendalian retak dan hati-hati diperlukan untuk pengobatan yang berhasil.

4

Page 5: Pengerasan permukaan

ARI KURNIAWAN RITONGANIM. 0905011010

• Proses yang digunakan dalam keadaan tertentu untuk pengerasan permukaan yang sebelumnya-carburised pada rendah-karbon baja. Konsultasikan treater panas Anda ketika memilih bahan untuk induksi atau api pengerasan.

2. Elektron-beam pengerasan permukaan

Percobaan pada penerapan menyapu-garis elektron-beamteknik pengerasan ditampilkanskematis pada Gambar 1. Sebuah berkas elektrondifokuskan ke permukaan sampel di bawah pengobatan dibelokkan tegak lurus ke arah gerakannya. Percobaan dilakukan padaLeybold Hereaus EWS300-15/60 peralatan dengan daya berkas elektron dari Q = 0.5A · 3 kW, frekuensi pemindaian f = 1A · 10 kHz, lebar zona diperlakukan L = 14 mm, dan kecepatan gerak sampel V 0,5 sampai 5 N m / s. Baja yang digunakan dalam penelitian ini untukpercobaan dan perhitungan teoritis adalah baja dengan komposisi nominal (wt.%) dari 0,42% C, Cr 0,96%, 0,6% Mn, 0,37% Si, keseimbangan Fe. Sampel mesin dengan dimensi 60 x 40 x 10 mm dan dikondisikan sebagai berikut: minyak pengerasan pada 840à· 850 oC danberikutnya temper pada 580 oC · 560Ã.

5

Page 6: Pengerasan permukaan

ARI KURNIAWAN RITONGANIM. 0905011010

3. Cyaniding

Cyaniding adalah proses dimana terjadi absobsi karbon dan nitrogen untuk memperoleh specimen yang keras pada baja karbon rendah yang sulit dikeraskan.

Cyaniding adalah pengerasan kasus proses yang cepat dan efisien; itu terutama digunakan pada baja karbon rendah.,bagian ini dipanaskan sampai 871-954 ° C dalam natrium sianida dan kemudian padam dan dibilas, dalam air atau minyak, untuk menghapus sisa sianida.

Proses ini menghasilkan tipis ,shell keras (antara 0,254 dan 0,762 mm) yang lebih sulitdari yang dihasilkan oleh karburasi, dan dapat diselesaikan dalam waktu 20 sampai 30menit dibandingkan dengan beberapa jam sehingga bagian memiliki sedikit kesempatan untuk menjadi terdistorsi. Hal ini biasanya digunakan pada bagian-bagian kecil seperti baut, mur, sekrup dan roda gigi kecil.. Kelemahan utama dari cyaniding adalah bahwa garam sianida yang beracun.

Gas ini dihasilkan dengan mencampur atau kalium natrium sianida, sulfat asam, dan air    dalam berbagai proporsi.

Diagram showing Method of Fumigating with Hydrocyanic Gas.F, Fan tergantung dari atap C, Baki dengan sianida. C', Movable owl containing sulphuricacid and water.ig all three ingredients, and gas generating.

4. Nitriding

Proses nitriding ini hampir sama dengan proses karburisasi. Perbedaannya terdapat pada unsur yang didifusikan pada proses ini adalah nitrida. Nitridanya didapat dari gas NH3. Reaksi dari proses ini adalah 2NH3 –> 2N + 3H2

Keuntungan dari proses nitriding yaitu :

permukaan lebih keras dan tahan aus ketahanan tempering dan kekerasan pada temperatur tinggi kekuatan fatiguenya tinggi meningkatkan ketahanan korosi untuk baja yang bukan stainless steel kestabilan dimensinya tinggi

6

Page 7: Pengerasan permukaan

ARI KURNIAWAN RITONGANIM. 0905011010

berikut mikrostruktur baja hasil pengerasan permukaan dengan nitrida

(a) single stage nitriding, (b) double stage nitriding

7