Lompat ke konten

Cari di ARSTEMA

Ketik nama bab, istilah, gejala, atau alat.

    Kembali ke atlas
    Material · Bab 15Kuantitatif

    Pembentukan logam: pengerjaan panas dan dingin, suhu rekristalisasi, pengerolan, penempaan, ekstrusi, penarikan, pembentukan pelat dan pegas balik, dan metalurgi serbuk

    Di bengkel sebuah hotel, braket pelat baja tahan karat yang ditekuk di rahang ragum yang tajam membuka sudutnya setelah dilepas, lalu retak ketika ditekuk ulang, dan pelat dari lembar lain retak pada tekukan pertama. Bab ini menjelaskan pembentukan logam dengan fisika: slip dan pengerasan regangan, regangan sejati, pengerjaan panas dan dingin, serta suhu rekristalisasi sebagai aturan empiris sekitar 0,3 sampai 0,5 kali suhu lebur mutlak. Bab ini membahas pengerolan, penempaan, ekstrusi, dan penarikan, arah serat dan baut yang ulirnya digiling, radius tekuk dan pegas balik, serta metalurgi serbuk dan bantalan berpori berisi oli. Setiap bagian memisahkan apa yang diterangkan fisika, apa yang berupa angka percobaan, dan apa yang menjadi kerja rekayasa proses.

    20 menit

    Bagian yang sedang dibaca: Pembuka bab

    Seorang teknisi di bengkel hotel membuat empat braket dudukan rak dapur dari sisa pelat baja tahan karat setebal 2 mm. Pelat dijepit di ragum dan ditekuk 90 derajat dengan palu di tepi rahang yang tajam. Setelah dilepas, sudut setiap tekukan membuka beberapa derajat, jadi ia memukulnya lagi lebih jauh. Dua braket selesai dengan baik. Braket ketiga retak halus di sisi luar tekukan ketika ditekuk ulang. Braket keempat, dari lembar lain yang ternyata tertarik kuat oleh magnet, retak pada tekukan pertama, dan garis retaknya sejajar dengan goresan arah gulungan di permukaan pelat.

    Empat gejala itu punya penjelasan fisika. Sudut yang membuka adalah pegas balik, yaitu bagian regangan elastis yang pulih ketika beban dilepas. Retak di sisi luar terjadi karena tepi ragum yang tajam memaksa regangan lebih besar daripada keuletan bahan, dan tekukan ulang menghabiskan sisa keuletan yang sudah dipakai pengerasan regangan. Lembar yang tertarik magnet termasuk keluarga feritik yang kurang mudah dibentuk, dan tekukan yang sejajar arah gulungan lebih mudah retak. Bab ini menjelaskan dasar-dasar itu untuk semua proses pembentukan logam.

    Batas pembahasan

    Bab ini membahas pembentukan logam dalam keadaan padat: deformasi plastis dan pengerasan regangan, pengerjaan panas dan dingin, suhu rekristalisasi, pengerolan, penempaan, ekstrusi, penarikan, arah serat, menekuk pelat dan pegas balik, serta metalurgi serbuk. Dislokasi, slip, dan mekanisme pemulihan serta rekristalisasi dibahas di Bab 9 tentang struktur kristal dan cacat logam; difusi yang menjalankan rekristalisasi dan sintering di Bab 11; anil untuk memulihkan keuletan di Bab 6 tentang perlakuan panas; uji tarik dan uji tekuk di Bab 5; keluarga baja tahan karat di Bab 3; keadaan keras dan lunak paduan tembaga dan aluminium di Bab 4; baut di Bab 3 · Mekanikal & Mekatronika; bantalan luncur di Bab 4 · Mekanikal & Mekatronika; dan kelelahan komponen di Bab 10 · Mekanikal & Mekatronika. Rancangan cetakan tekan, gaya mesin, dan pelumas proses adalah pekerjaan pabrik. Sumbernya narasi Ilmu Material, Mekanikal, Kimia, dan Fluida dan Termal, OpenStax Chemistry 2e, dan sumber luar di peta sumber. Kekuatan dan keuletan di contoh kerja adalah angka latihan; nilai untuk pekerjaan diambil dari sertifikat bahan atau data pabrik.

    Deformasi plastis, pengerasan regangan, dan mampu bentuk

    Logam dapat dibentuk tanpa patah karena ikatannya. OpenStax Chemistry 2e mencatat bahwa padatan logam mudah ditempa, ulet, dan menghantar panas serta listrik dengan baik. Panduan kimia dalam narasi Kimia menjelaskan bahwa ketika logam dibentuk ulang, ion positif di dalam kisi logam saling menggeser. Pergeseran itu berlangsung lewat gerak dislokasi pada bidang kristal tertentu, seperti di Bab 9.

    Pengerasan regangan (strain hardening) adalah kenaikan kekuatan dan penurunan keuletan logam karena dislokasi bertambah dan saling menghalangi selama deformasi plastis. Narasi Ilmu Material mengutip buku pegangan rekayasa manufaktur bahwa pengerjaan dingin menyebabkan slip pada deformasi plastis sehingga bahan mengeras, dan bahwa bahan dalam keadaan itu harus dianil untuk memulihkan keuletannya. Narasi Mekanikal mengutip dari buku yang sama bahwa bila bahan mengeras selama deformasi, rentang deformasinya berkurang sebesar pengerasan itu. Inilah sebab braket ketiga retak: tekukan pertama sudah memakai sebagian keuletan, dan tekukan ulang meminta lebih dari sisanya.

    Mampu bentuk (formability) adalah besar deformasi yang dapat diberikan pada suatu bahan sebelum bahan gagal. Definisi ini dikutip narasi Mekanikal dari buku pegangan yang sama. Untuk menghitung deformasi besar dipakai regangan sejati (pengetahuan umum):

    ε=ln⁡LL0=ln⁡A0A\varepsilon = \ln\frac{L}{L_0} = \ln\frac{A_0}{A}

    dengan ε\varepsilon regangan sejati (tanpa satuan), L0L_0 dan LL panjang awal dan akhir (mm), serta A0A_0 dan AA luas penampang awal dan akhir (mm²). Bentuk kedua berlaku karena volume logam hampir tetap selama deformasi plastis. Regangan sejati beberapa langkah dapat dijumlahkan, sedangkan persen reduksi tidak. Tegangan yang diperlukan untuk terus membentuk sering didekati dengan σ=Kεn\sigma = K\varepsilon^n (pengetahuan umum), dengan σ\sigma tegangan alir (MPa), KK koefisien kekuatan (MPa), dan nn eksponen pengerasan regangan; KK dan nn hanya diambil dari data bahan.

    Pengerjaan panas, pengerjaan dingin, dan suhu rekristalisasi

    Pengerjaan panas (hot working) adalah pembentukan logam di atas suhu rekristalisasinya dan di bawah titik lebur, sehingga butir baru bebas regangan terus terbentuk selama deformasi. Pengerjaan dingin (cold working) adalah pembentukan logam di bawah suhu rekristalisasinya, sehingga dislokasi menumpuk dan logam mengeras. Pembagian ini dicatat sumber sekunder; yang menentukan adalah suhu relatif terhadap titik lebur, bukan apakah benda terasa panas.

    Suhu rekristalisasi (recrystallization temperature) adalah suhu ketika butir baru bebas regangan tumbuh di dalam logam yang dikerjakan dingin dalam waktu yang wajar. Sumber sekunder menyebutnya sekitar 0,3 sampai 0,5 kali suhu lebur mutlak, sebagai generalisasi kasar yang bergantung pada komposisi, regangan sebelumnya, dan waktu; sumber lain menyebut 0,3 sampai 0,4 untuk logam murni dan 0,5 untuk paduan. Pembagian dengan suhu homolog, yaitu suhu mutlak dibagi titik lebur mutlak, sering ditulis: dingin di bawah sekitar 0,3, hangat 0,3 sampai 0,5, dan panas di atas 0,5 (sumber sekunder). Fisikanya difusi: atom memerlukan cukup energi panas untuk berpindah dan menata batas butir baru, seperti dibahas di Bab 11 tentang difusi. Angkanya empiris.

    Perkiraan dengan titik lebur pengetahuan umum (hitungan editorial):

    LogamTitik lebur (°C)0,3 Tm (°C)0,4 Tm (°C)0,5 Tm (°C)
    Timbal327,5−93−3327
    Timah231,9−122−71−21
    Seng419,5−65473
    Aluminium660,37100194
    Tembaga1.084,6134270406
    Besi1.538270451632

    Sumber sekunder mencatat bahwa suhu rekristalisasi timbal di bawah suhu ruang, jadi menekuk pipa timbal di bangku kerja secara teknis adalah pengerjaan panas. Sebaliknya baja dan tembaga tetap dikerjakan dingin sampai beberapa ratus derajat Celsius.

    Pengerjaan panas memerlukan gaya kecil, memecah struktur dendrit coran di Bab 12, dan tidak mengeraskan; tetapi permukaannya berkerak dan ukurannya kurang tepat (pengetahuan umum). Pengerjaan dingin memberi ukuran tepat, permukaan halus, dan kekuatan lebih tinggi dengan keuletan lebih rendah. Pipa tembaga keras dan lunak di Bab 4 adalah contoh keadaan hasil pengerjaan dingin dan anil.

    Pengerolan, penempaan, ekstrusi, dan penarikan

    ProsesGerak logamUkuran deformasiContoh di gedung
    Pengerolandijepit di antara rol yang berputarreduksi r=(h0−h)/h0r = (h_0 - h)/h_0pelat, lembaran, ulir baut yang digiling
    Penempaanditekan atau dipukul di antara cetakanbentuk mengikuti cetakanporos engkol, kunci, kait
    Ekstrusididorong melalui lubang cetakanrasio R=A0/AfR = A_0/A_fprofil aluminium, pipa tanpa kampuh
    Penarikanditarik melalui lubang cetakanreduksi luas (A0−A)/A0(A_0 - A)/A_0kawat, batang presisi

    Simbol h0h_0 dan hh adalah tebal awal dan akhir (mm), dan A0A_0, AfA_f, dan AA luas penampang awal dan akhir (mm²). Pengerolan pelat dilakukan panas lalu dingin untuk ukuran akhir (pengetahuan umum). Kutipan narasi Mekanikal dari buku pegangan manufaktur menyangkut pengerolan ulir dan bentuk: sebagian besar aliran logam terjadi karena gerak geser, ketahanan terhadap deformasi pengerolan terutama fungsi kekuatan luluh geser bahan, dan bila syaratnya dipenuhi, pengerolan termasuk proses pengerjaan logam tercepat. Buku yang sama mencatat bahwa frekuensi penggantian perkakas pengerolan jauh lebih jarang daripada proses pemotongan yang sebanding.

    Buku istilah teknik mesin dalam narasi Mekanikal mendefinisikan bolster sebagai penyangga cetakan dan perkakas di mesin tempa dan pres. Narasi Fluida dan Termal mengutip bahwa poros engkol kompresor besar biasanya dibuat dari baja tempa, dan bahwa pipa dapat diekstrusi (tanpa kampuh) atau dilas (berkampuh). Narasi yang sama mendefinisikan keuletan sebagai sifat logam untuk dapat ditarik menjadi kawat. Pelat penukar panas pelat di dapur dan laundry juga hasil pembentukan dingin: narasi Kimia mengutip bahwa setiap logam yang dapat dikerjakan dingin cocok untuk penukar panas pelat, dan bahwa saluran alirnya dicetak tekan pada satu atau dua lembaran logam.

    Arah serat, anisotropi, dan baut yang ulirnya digiling

    Aliran serat (grain flow) adalah arah memanjang butir, inklusi, dan segregasi di dalam logam yang dibentuk, yang mengikuti arah aliran logam selama pembentukan. Pada benda tempa, aliran serat mengikuti bentuk benda sehingga ketahanan lelahnya lebih baik daripada benda yang dimesin dari batang, karena pemesinan memotong serat di permukaan (pengetahuan umum). Anisotropi (anisotropy) adalah perbedaan sifat bahan menurut arah pengukurannya. Lembaran hasil pengerolan biasanya anisotrop: tekukan dengan garis tekuk sejajar arah pengerolan lebih mudah retak daripada tekukan melintang arah itu (pengetahuan umum), seperti braket keempat pada kasus pembuka.

    Baut dan sekrup memperlihatkan perbedaan yang sama. Ulir yang digiling dibentuk dengan menekan logam sehingga seratnya melengkung mengikuti profil ulir, sedangkan ulir yang dibubut memotong serat (pengetahuan umum). Narasi Mekanikal mengutip buku pegangan manufaktur bahwa untuk memperoleh perbaikan ketahanan lelah, pengerolan harus dilakukan setelah perlakuan panas. Pengerolan juga menyisakan tegangan tekan di akar ulir (pengetahuan umum). Karena itu baut pengganti yang dibubut dari batang bermutu sama tidak setara dengan baut pabrik untuk sambungan yang menerima beban berulang; kelas baut dan kegagalan sambungan ulir dibahas di Bab 3 · Mekanikal & Mekatronika, dan kelelahan di Bab 10 · Mekanikal & Mekatronika.

    Menekuk pelat: radius tekuk dan pegas balik

    Pada tekukan, sisi luar memanjang dan sisi dalam memendek, sedangkan bidang netral di tengah tebal hampir tidak berubah panjang. Regangan serat luar kira-kira (pengetahuan umum, geometri tekukan):

    εluar≈t2R+t\varepsilon_{luar} \approx \frac{t}{2R + t}

    dengan tt tebal pelat (mm) dan RR radius dalam tekukan (mm). Makin kecil radius, makin besar regangan di sisi luar. Radius tekuk minimum (minimum bend radius) adalah radius dalam terkecil yang masih dapat dipakai menekuk suatu pelat tanpa retak di sisi luar. Nilainya berbeda menurut bahan, keadaan keras atau lunak, tebal, dan arah pengerolan, dan diambil dari data pabrik bahan. Tepi rahang ragum yang tajam memaksa radius hampir nol, dan uji tekuk mengelilingi mandrel di Bab 5 memakai prinsip yang sama untuk memeriksa keuletan. Buku istilah dalam narasi Mekanikal mencatat landasan kecil untuk pekerjaan pelat; alat sederhana seperti itu tetap harus memberi radius yang cukup.

    Pegas balik (springback) adalah pembukaan sudut tekukan ketika beban dilepas karena bagian regangan elastis di dalam pelat pulih. Pegas balik makin besar bila perbandingan kekuatan luluh terhadap modulus elastis makin besar dan bila perbandingan radius tekuk terhadap tebal makin besar (pengetahuan umum). Karena itu baja tahan karat yang mengeras cepat lebih banyak membuka sudutnya daripada baja karbon rendah, demikian pula aluminium yang modulusnya sepertiga baja menurut tabel di Bab 4. Pegas balik diatasi dengan menekuk lebih, menekan dasar tekukan, atau meregangkan pelat sambil menekuk (pengetahuan umum). Sumber bab ini tidak memuat rumus atau data pegas balik, jadi besar penekukan lebih ditentukan dari percobaan pada potongan bahan yang sama.

    Lembar yang tertarik kuat magnet pada kasus pembuka termasuk keluarga feritik, yang menurut Bab 3 kurang mudah dibentuk daripada austenitik; daerah austenitik yang dibentuk dingin pun dapat sedikit tertarik magnet.

    Metalurgi serbuk dan sintering

    Sintering (sintering) adalah penyatuan serbuk logam yang dipadatkan menjadi benda padat dengan pemanasan di bawah titik lebur komponen utamanya. Narasi Ilmu Material mengutip buku teknologi listrik yang menyebut sintering sebagai pengubahan serbuk menjadi blok dengan panas dan tekanan besar. Fisikanya difusi atom di permukaan dan batas butir partikel, didorong turunnya energi permukaan (pengetahuan umum, lihat Bab 11). Bagian hijau (green compact) adalah serbuk yang sudah dipadatkan menjadi bentuk benda tetapi belum disinter.

    Kutipan dari buku pegangan manufaktur menggambarkan alurnya. Pada atomisasi gas lembam, partikel serbuk berbentuk bulat dan biasanya berpermukaan halus; bagian hijau dikeluarkan dari cetakan karet lalu disinter di tungku biasa; potongan tirus balik dan lubang silang tidak praktis dibentuk dengan pemadatan cetakan dan harus dimesin setelah sintering; dan proses termal tambahan seperti perlakuan panas cenderung menurunkan ketepatan ukuran. Narasi Ilmu Material mengutip bahwa porositas, yaitu banyaknya ruang kosong di bagian serbuk, membuat kepadatan penuh sulit dicapai. Baja perkakas jalur serbuk dibuat tanpa menuang baja cair ke cetakan batangan.

    Porositas itu dimanfaatkan pada bus perunggu berpori yang menyimpan oli, seperti disebut di Bab 4 · Mekanikal & Mekatronika tentang bantalan luncur. Narasi Mekanikal mengutip bahwa bagian serbuk yang bekerja menjadi panas dan memuaikan oli di dalamnya, sehingga oli keluar ke permukaan luncur, dan bahwa pori dapat ditutup dengan resin melalui impregnasi berulang atau tekanan. Bus berpori yang dicuci dengan pelarut kehilangan oli di porinya dan mulai berbunyi; penanganannya mengikuti manual pabrik.

    Fisika, aturan empiris, dan rekayasa pembentukan

    Ringkasan penalaran editorial:

    GejalaHukum fisikaBagian empirisRekayasa proses
    Pengerasan regangangerak dan interaksi dislokasiKK dan nn bahanurutan langkah dan anil antara
    Panas atau dingindifusi teraktivasi panas0,3 sampai 0,5 Tmsuhu kerja dan pemanasan
    Retak tekukangeometri regangan dan keuletanradius tekuk minimumperkakas dan arah potong pelat
    Pegas balikpemulihan elastisbesar penekukan lebihcetakan dan penekanan dasar
    Sinteringdifusi permukaansuhu dan waktu sinterpemadatan, impregnasi

    Fisika menjelaskan arah dan urutan. Angka yang dipakai untuk menekuk, mengerol, atau memesan bahan datang dari data bahan, uji, dan pengalaman pabrik.

    Contoh kerja

    Contoh 1: suhu homolog pada suhu ruang. Pada 20 °C (293,15 K), timbal berada pada 293,15/600,65=0,49293{,}15/600{,}65 = 0{,}49 kali titik leburnya, timah 293,15/505,05=0,58293{,}15/505{,}05 = 0{,}58, aluminium 293,15/933,45=0,31293{,}15/933{,}45 = 0{,}31, tembaga 293,15/1.357,75=0,22293{,}15/1.357{,}75 = 0{,}22, dan besi 293,15/1.811,15=0,16293{,}15/1.811{,}15 = 0{,}16. Timah sudah di atas 0,5 dan timbal hampir 0,5, jadi keduanya dikerjakan panas atau hampir panas pada suhu ruang; tembaga dan besi jelas dingin.

    Contoh 2: perkiraan suhu rekristalisasi. Untuk tembaga, 0,4×1.357,75=543,10{,}4 \times 1.357{,}75 = 543{,}1 K atau 270 °C, dengan rentang 0,3 sampai 0,5 Tm memberi 134 sampai 406 °C. Untuk besi, 0,4×1.811,15=724,50{,}4 \times 1.811{,}15 = 724{,}5 K atau 451 °C, dengan rentang 270 sampai 632 °C. Rentangnya lebar karena aturannya kasar; suhu anil nyata diambil dari data bahan.

    Contoh 3: pengerolan pelat. Pelat 3,0 mm dirol menjadi 2,0 mm. Reduksinya (3,0−2,0)/3,0=33(3{,}0 - 2{,}0)/3{,}0 = 33 persen dan regangan sejatinya ln⁡(3,0/2,0)=0,405\ln(3{,}0/2{,}0) = 0{,}405. Karena volume tetap dan lebar hampir tidak berubah, pelat 1 m menjadi 1,5 m.

    Contoh 4: ekstrusi. Batang berdiameter 100 mm diekstrusi menjadi 25 mm. Rasionya R=(100/25)2=16R = (100/25)^2 = 16 dan regangan sejatinya ln⁡16=2,77\ln 16 = 2{,}77. Bilet sepanjang 0,5 m menjadi profil sekitar 8 m.

    Contoh 5: penarikan kawat dua langkah. Kawat 4,0 mm ditarik ke 3,2 mm, lalu ke 2,6 mm. Reduksi luas langkah pertama 1−(3,2/4,0)2=361 - (3{,}2/4{,}0)^2 = 36 persen dan langkah kedua 1−(2,6/3,2)2=341 - (2{,}6/3{,}2)^2 = 34 persen, tetapi reduksi total 1−(2,6/4,0)2=57,751 - (2{,}6/4{,}0)^2 = 57{,}75 persen, bukan 70 persen. Regangan sejatinya 0,446+0,415=0,8620{,}446 + 0{,}415 = 0{,}862, sama dengan ln⁡(4,0/2,6)2=0,862\ln (4{,}0/2{,}6)^2 = 0{,}862. Regangan sejati dapat dijumlahkan; persen reduksi tidak.

    Contoh 6: radius tekukan braket. Untuk pelat 2 mm, radius 1 mm memberi regangan serat luar 2/(2+2)=502/(2 + 2) = 50 persen, radius 2 mm memberi 33 persen, dan radius 4 mm memberi 20 persen. Bila bahan hanya diizinkan sekitar 20 persen di sisi luar (angka latihan), radius dalamnya sedikitnya (2/0,20−2)/2=4(2/0{,}20 - 2)/2 = 4 mm. Tepi ragum yang tajam jelas di luar batas itu.

    Contoh 7: membandingkan pegas balik. Regangan elastis saat luluh kira-kira σy/E\sigma_y/E. Dengan kekuatan luluh 250 MPa (angka latihan), baja (E=200E = 200 GPa) memberi 0,125 persen dan aluminium (E=70E = 70 GPa, Bab 4) 0,357 persen, sekitar 2,9 kali. Baja tahan karat yang sudah mengeras sampai luluh 500 MPa (angka latihan) memberi 0,25 persen, dua kali baja karbon rendah. Perbandingan ini menjelaskan arah pegas balik, bukan besar sudutnya.

    Contoh 8: porositas bagian serbuk. Bus baja serbuk bermassa jenis 6,8 g/cm³ dibandingkan baja padat 7,85 g/cm³ menurut Bab 2 tentang besi dan baja. Massa jenis relatifnya 6,8/7,85=0,8666{,}8/7{,}85 = 0{,}866, jadi porositasnya sekitar 13 persen (angka latihan). Bus bervolume 5 cm³ menyimpan ruang pori sekitar 0,67 cm³.

    Contoh 9: oli yang keluar ketika bus memanas. Oli 0,67 cm³ di pori bus pada Contoh 8 memanas 50 K. Dengan koefisien muai volume oli 7×10−47 \times 10^{-4} per kelvin (angka latihan), oli memuai 0,0235 cm³. Ruang pori ikut memuai dengan koefisien volume 3×12×10−63 \times 12 \times 10^{-6} per kelvin, dari muai panjang baja di Bab 11 · Fisika, yaitu 0,0012 cm³. Selisihnya, 0,022 cm³ atau sekitar 3 persen isi oli, terdorong ke permukaan luncur; ketika dingin, oli kembali tertarik ke pori (pengetahuan umum).

    Kondisi berhenti

    Hentikan pekerjaan dan serahkan keputusan ke pabrik, insinyur, atau penyelia bila:

    1. Komponen penahan beban, misalnya braket angkat, kait, atau penggantung, retak atau berubah bentuk saat dibentuk atau dipasang. Ganti dengan komponen yang dirancang; jangan meluruskan dan memakai ulang.
    2. Pekerjaan meminta meluruskan atau menekuk ulang komponen yang dikeraskan atau diperlakukan panas, seperti pegas, baut kelas tinggi, atau poros. Pemanasan dan penekukan mengubah sifatnya, seperti dibahas di Bab 6 tentang perlakuan panas.
    3. Baut, pena, atau poros pengganti hendak dibubut dari batang untuk sambungan yang menerima beban berulang atau getaran tanpa persetujuan perancang.
    4. Pelat atau pipa pengganti tidak berlabel mutu dan keadaannya, padahal gambar menyebut mutu dan keadaan tertentu.
    5. Pekerjaan memakai mesin pres atau penekuk bertenaga yang belum dilatihkan, tanpa pelindung, atau tanpa isolasi energi.
    6. Bus berpori atau bantalan sinter kering, berbunyi, atau pernah dicuci pelarut. Ikuti manual pabrik untuk pelumasan ulang atau ganti.

    Salah tafsir yang sering terjadi

    1. "Pengerjaan panas berarti dikerjakan sambil dipanaskan dengan obor." Pengerjaan panas didefinisikan terhadap suhu rekristalisasi. Timbal sudah dikerjakan panas pada suhu ruang, sedangkan baja yang dipanaskan 200 °C masih dikerjakan dingin.
    2. "Menekuk ulang lebih jauh tidak apa-apa selama belum retak." Setiap tekukan memakai sebagian keuletan melalui pengerasan regangan. Retak dapat muncul pada tekukan ulang walaupun tekukan pertama tampak baik.
    3. "Pegas balik tanda bahan yang jelek." Pegas balik adalah pemulihan elastis yang wajar. Bahan yang lebih kuat atau bermodulus lebih rendah justru membuka sudut lebih banyak.
    4. "Baut bubutan dari batang bermutu sama sekuat baut pabrik." Ulir yang digiling setelah perlakuan panas mempunyai serat yang mengikuti profil ulir dan tegangan tekan di akarnya. Ulir bubutan memotong serat dan tahan lelahnya lebih rendah.
    5. "Bagian sinter sepadat bagian tempa." Bagian serbuk umumnya berpori, dan porositas itu menentukan kekuatan serta fungsinya. Bus berpori justru bekerja karena porinya berisi oli.

    Hubungan dengan bab lain

    Bab 9 tentang struktur kristal menjelaskan dislokasi, slip, dan rekristalisasi yang dipakai di sini, dan Bab 11 difusi yang menjalankan rekristalisasi dan sintering. Bab 12 tentang pengecoran menjelaskan struktur coran yang dipecah pengerjaan panas. Bab 6 membahas anil dan perlakuan panas, Bab 5 uji tarik dan uji tekuk, Bab 3 dan Bab 4 keluarga baja tahan karat serta keadaan paduan tembaga dan aluminium, Bab 3 · Mekanikal & Mekatronika baut, Bab 4 · Mekanikal & Mekatronika bantalan luncur berpori, dan Bab 10 · Mekanikal & Mekatronika kelelahan komponen.

    Latihan dan pembahasan

    1. Seng melebur pada 419,5 °C. Berapa suhu homolognya pada 25 °C, dan apa artinya bagi pembentukan seng di bengkel?
    2. Pelat 4,0 mm dirol menjadi 2,5 mm. Hitung reduksi dan regangan sejatinya.
    3. Kawat 2,0 mm ditarik menjadi 1,6 mm. Hitung reduksi luas dan regangan sejatinya.
    4. Mengapa garis tekuk braket sebaiknya melintang arah pengerolan pelat?
    5. Pelat 3 mm boleh mengalami regangan serat luar paling besar 25 persen (angka latihan). Berapa radius dalam tekukan terkecil?
    6. Bus perunggu berpori pada motor kipas pengering berbunyi setelah dicuci pelarut. Jelaskan sebabnya dan langkah yang benar.

    Kunci jawaban beralasan

    1. Suhu homolognya 298,15/692,65=0,43298{,}15/692{,}65 = 0{,}43, di daerah hangat, dan 0,4 Tm seng sekitar 4 °C. Seng dapat melunak kembali pada suhu ruang sehingga perilakunya berbeda dari baja, tetapi aturan ini kasar dan data paduan seng tetap diperlukan.
    2. Reduksinya (4,0−2,5)/4,0=37,5(4{,}0 - 2{,}5)/4{,}0 = 37{,}5 persen dan regangan sejatinya ln⁡(4,0/2,5)=0,47\ln(4{,}0/2{,}5) = 0{,}47. Panjang pelat bertambah 1,6 kali karena volumenya tetap.
    3. Reduksi luasnya 1−(1,6/2,0)2=361 - (1{,}6/2{,}0)^2 = 36 persen dan regangan sejatinya ln⁡(2,0/1,6)2=0,446\ln(2{,}0/1{,}6)^2 = 0{,}446. Bila langkah berikutnya menyusul, regangan sejatinya dijumlahkan, bukan persen reduksinya.
    4. Pengerolan menjajarkan butir dan inklusi searah gulungan sehingga keuletan melintang serat lebih rendah. Bila garis tekuk melintang arah pengerolan, regangan sisi luar bekerja searah serat dan risiko retak lebih kecil.
    5. Dari t/(2R+t)≤0,25t/(2R + t) \le 0{,}25 diperoleh 2R+3≥122R + 3 \ge 12, jadi R≥4,5R \ge 4{,}5 mm. Perkakas tekuk dipilih dengan radius itu atau lebih besar, dan nilai bahannya dicek pada data pabrik.
    6. Pelarut melarutkan oli yang tersimpan di pori bus, sehingga ketika bus memanas tidak ada lagi oli yang terdorong ke permukaan luncur. Bus dilumasi ulang atau diganti menurut manual pabrik, dan bus berpori tidak dicuci dengan pelarut.

    Referensi

    Sumber luar

    • OpenStax: Chemistry 2eopenstax.org
    • NPTEL Fundamentals of Material Processing IInptel.ac.in
    • NPTEL Fundamentals of Material Processing Inptel.ac.in
    • ← Materials Science & Metallurgy Studioengineersuniverse.com
    • What Is Recrystallization Temperature in Metals?engineerfix.com

    Bab terkait

    Uji diri · 3 soal

    Cek pemahaman sebelum berpindah bab

    Tulis jawaban dengan kata-kata Anda sendiri, lalu bandingkan dengan pembahasan dari latihan asli bab ini. Sistem tidak menebak benar-salah jawaban terbuka; Anda yang menilai bagian mana yang sudah dipahami.

    0/3dinilai
    1

    Seng melebur pada 419,5 °C. Berapa suhu homolognya pada 25 °C, dan apa artinya bagi pembentukan seng di bengkel?

    2

    Pelat 4,0 mm dirol menjadi 2,5 mm. Hitung reduksi dan regangan sejatinya.

    3

    Kawat 2,0 mm ditarik menjadi 1,6 mm. Hitung reduksi luas dan regangan sejatinya.

    Progres penilaian mandiri0%

    Bab terdekat