Baja Karbon dan Paduannya

Baja Karbon dan Paduannya

Baja karbon dan paduannya adalah metal yang biasanya paling banyak digunakan dalam berbagai macam aplikasi, seperti gears, baut, bodi dari mobil, pegas, rel kereta api, roda kereta api, dan lain-lain. Tentunya dibutuhkan komposisi dan proses tertentu untuk mendapatkan suatu material yang akan digunakan untuk suatu aplikasi tertentu.

Pengaruh dari beberapa unsur pada Baja

            Berikut adalah tabel beberapa unsur yang biasanya digunakan sebagai paduan pada baja.

           

Unsur	Pengaruh
Boron	Meningkatkan kemampuan untuk diperkeras tanpa mengurangi kemampu bentukannya dan kemampuan untuk diproses pemesinan (tak jarang juga meningkatkan dua sifat tersebut).
Calcium	Deoksidasi baja, meningkatkan ketangguhan, dan meningkatkan kemampu bentukan serta kemampuan untuk diproses pemesinan.
Carbon	Meningkatkan kemampuan untuk diperkeras, kekerasan, kekuatan, dan ketahanan terhadap aus. Mengurangi keuletan, kemampuan untuk dilas, dan ketangguhan.
Cerium	Mengontrol bentuk dari inklusi dan meningkatkan ketangguhan pada baja karbon rendah, serta meng-deoksidasi baja.
Chromium	Meningkatkan ketangguhan, kemampuan untuk diperkeras, ketahanan terhadap aus dan korosi, dan tahan terhadap temperatur tinggi.
Cobalt	Meningkatkan kekuatan dan kekerasan pada temperatur yang meningkat.
Copper	Meningkatkan ketahanan terhadap korosi atmosfer dan meningkatkan kekuatan dengan sedikit ‘mengorbankan’ keuletannya.
Lead (Timah hitam)	Meningkatkan kemampuan untuk diproses pemesinan.
Magnesium	Mempunyai pengaruh yang sama dengan Cerium.
Manganese	Meningkatkan kemampuan untuk diperkeras, kekuatan, ketahanan terhadap abrasi, dan kemampuan untuk diproses pemesinan. Meng-deoksidasi baja cair, dan mengurangi kemampuan untuk dilas.
Molybdenum	Meningkatan kemampuan untuk diperkeras, ketahanan terhadap aus, ketangguhan, kekuatan terhadap kenaikan temperatur, ketahanan terhadap mulur, dan kekerasan.
Nickel	Meningkatkan kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan terhadap korosi, serta kemampuan untuk diperkeras.
Niobium	Memberikan ukuran butir yang terbaik, dan meningkatkan kekuatan, serta ketangguhan terhadap beban impak. Menurunkan temperatur transisi dan kemampuan untuk diperkeras.
Phoporus	Meningkatkan kekuatan, kemampuan untuk diperkeras, ketahana terhadap korosi, dan kemampuan untuk diproses pemesinan. Sangat berpengaruh pada penurunan keuletan dan ketangguhan.
Selenium	Meningkatkan kemampuan untuk diproses pemesinan.
Silicon	Meningkatkan kekuatan, kekerasan, ketahanan terhadap korosi, dan konduktivitas elektrik. Menurunkan kemampuan untuk diproses pemesinan dan kemampu bentukan pada kondisi dingin.
Sulfur	Meningkatkan kemampuan untuk diproses pemesinan ketika dikombinasi dengan Manganese. Menurunkan kekuatan impak dan keuletan.
Tantalum	Mempunyai pengaruh yang sama dengan Niobium.
Tellurium	Meningkatkan kemampuan untuk diproses pemesinan, kemampu bentukan, dan ketangguhan.
Titanium	Meningkatkan kemampuan untuk diperkeras. Meng-deoksidasi baja.
Tungsten (Wolfram)	Mempunyai pengaruh yang sama dengan Cobalt.
Vanadium	Meningkatkan kekuatan, ketangguhan, ketahanan terhadap abrasi, dan kekerasan pada temperatur yang meningkat.
Zirconium	Mempunyai pengaruh yang sama dengan Cerium.

Residu pada Baja

         Biasanya ketika produksi, refining, dan pemrosesan, akan terbentuk unsur-unsur residu yang tidak kita harapkan. Berikut, tabel dari beberapa residu yang biasanya dijumpai pada material yang telah diproses.

Unsur	Pengaruh
Antimony (Arsenic)	Mengakibatkan kegetasan.
Hydrogen	Mengakibatkan material menjadi getas. Dapat dihilangkan dengan ketika pemanasan.
Nitrogen	Meningkatkan kekuatan, kekerasan, dan kemampuan untuk diproses pemesinan.
Oxygen	Meningkatkan kekuatan baja yang di-rim. Sangat berpengaruh pada penurunan ketangguhan.
Tin (Timah putih)	Mengakibatkan kegetasan.

Kode-kode untuk Baja

         Untuk peng-kode-an pada baja, terdapat dua standar yaitu AISI dan SAE. Standar ini menggunakan 4 digit, 2 digit pertama mengindikasikan unsur-unsur paduan serta presentasenya, dan 2 digit terakhir mengindikasikan jumlah karbon berdasarkan massanya. Standar yang lainnya adalah ASTM. Terdiri dari 4 digit juga, 1 digit pertama dituliskan dengan menggunakan huruf dan menandakan jenis logamnya, misal huruf ‘A’ untuk logam ferro, dan 3 digit terakhir berupa angka.

            Belakangan digunakan suatu standar untuk peng-kode-an, yaitu dengan UNS (Unified Numbering System). Terdiri dari 6 digit, 1 digit pertama, berupa huruf, mengindikasikan jenis umum dari paduan, dan 5 digit terakhir, berupa angka, adalah komposisinya.  Huruf-hurufnya, antara lain :

 Baja Karbon

         Baja karbon dapat diklasifikan berdasarkan komposisi karbon di dalamnya.

 Baja Paduan

            Baja paduan adalah baja yang memiliki kandungan unsur paduan yang lebih dominan dan perhatian yang lebih diberikan kepada baja jenis ini ketika pembuatannya. Dengan memberikan perlakuan panas pada baja jenis ini, bisa didapatkan sifat baru sesuai dengan yang kita inginkan.

High Strength Low Alloy Steel (HSLAS)

         Baja jenis ini biasanya memiliki kandungan karbon yang sangat sedikit, kurang dari 0,30%, dan memiliki karakteristik pada struktur mikronya, yang terdiri dari ferrite dan martensite serta austenite. Produksi baja ini biasanya dalam bentuk lembaran-lembaran yang dibentuk dari microalloying dan controlled hot rolling. Namun, ada juga yang diproduksi dalam bentuk bidang, batang, dan batang-batang berstruktur.

            Peng-kode-an baja ini memakai sistem AISI yang membaginya ke dalam 3 kategori, yaitu :

Termasuk di dalamnya unsur-unsur seperti C, Mn, P, dan N.

Terdari dari Nb, Cr, Cu, Mo, Ni, Si, Ti, V, dan Zr, bisa dalam bentuk tunggal atau kombinasi.

Memiliki ketahanan terhadap korosi lingkungan dan diperkirakan 4 kalinya dari baja karbon rendah yang konvensional. Termasuk di dalamnya, Si, P, Cu, Ni, dan Cr dalam bentuk kombinasi yang beragam. Sebagai tambahan, kemampu bentukan dari baja ini diberi nilai dengan huruf; F untuk luar biasa, K untuk bagus, dan O untuk sedang-sedang saja.

Baja HSLA yang diproduksi belakangan ini (Microalloyed Steel), memiliki sifat yang super dan dapat mengurangi ketergantungan pada proses perlakuan panas. Terdiri dari ferrite dan pearlite pada susunan struktur mikronya, serta partikel karbon nitrid yang terdispersi secara baik. Komposisi dari baja ini biasanya terdiri dari 0,5% C, 0,8% Mn, dan 0,1% V. Produksi baja ini juga sangat efisien, bahkan dapat menghemat pengeluaran hingga 10%, karena tidak diperlukannya proses-proses seperti, quenching, tempering, dan stress relieving.

Ada lagi jenis baja HSLA yang lain yaitu Nanoalloyed Steel. Baja jenis ini masih dalam pengerjaan. Butiran yang dimiliki baja jenis ini sangat kecil sekali, sekitar 10-100 nm, dan diproduksi menggunakan gelas logam (Metallic Glasses) sebagai precursor.

Baja Dua Fasa

Sesuai dengan namanya baja ini memiliki dua fasa, yaitu ferrite dan martensite (masing-masing memberikan kontribusinya yang saling berlawanan dalam membentuk sifat dari baja). Baja ini memiliki karakteristik proses pengerjaan pengerasan yang tinggi, yang meningkatkan keuletan dan kemampu bentukan. Pengkodean baja jenis ini biasanya dengan huruf ‘D’.

STRUKTUR MIKRO

 STRUKTUR MIKRO

Properti fisikal dan juga sifat mekanik darisebuah material sangat tergantung pada mikrosruktunya. Mikrostruktur adalah subjek bagi observasi mikroskopik secara llangsung dengan menggunakan mikroskop elktrok atau ptikal. Tema ini telah dibahas pada bab 5.12. Dalamlogammetalik,mikrostruktur dikarakteristikkan berdasarkan nomor fase-fase yang menampilkan proporsinya serta cara-cara bagaimana fase tersebut didistribusikan atau disusun. Mikrosruktur dai logam tergantung dengan variable-variabel yang ada pada elemen logam, konsenrasinya, danjuga prosespemanasan logam. Prosedur spesifik dari mikroskopik telah dibahas secara mendalam pada bab 5.12 Setelah melakukan pemolesandan juga pengetsaan, fase-fase yang berbeda dapat dipisahkan berdasarkan penampakannya Seperti contoh, untuk dua fase logam, satu fase akan tampak terang dan lainnya tampak gelap. Ketika hanya ada fase tunggal atau solution padat, maka tekstur akan seragam.

Teknik Kontrol Otomatik

1.      FLY BY WIRE

Terbang melalui kabel atau fly by wire adalah sebuah sistem kendali yang menggunakan sinyal elektronik dalam memberikan perintah, tetapi hal ini tidak berarti hanya menggantikan penggerakan oleh otot manusia diganti oleh pergerakan motor elektris/hidrolis system fly by wire juga mempunyai komputer utnuk mengolah data yang dipasok dari berbagai sensor dibadan pesawat sehingga kadang kadang kinerja system fly by wire secara detil tidak sinkron dengan keinginan operator system fly by wire paling umum dijumpai pada pesawat terbang.

A.    Contoh kinerja sistem kendali pesawat.

Pada saat pilot ingin pesawat terbang lurus, maka fly by wire sebenernya berusaha keras supaya pesawat bisa terbang lurus dengan mengoreksi semua gannguan yang bisa membuat pesawat berbelok (dorongan angin dari samping, tekanan udara yang membuat pesawat belok, dll)

sedangkan saat pesawat dibelokan oleh pilot, bisa jadi ada beberapa perintah dari pilot yang diabaikan oleh system fly by wire, dengan tujuan supaya belokannya bisa enak, tidak stall, atau membahayakan struktur pesawat

Dengan sistem kendali yang bisa berpikir ini, kerja pilot menjadi lebih ringan, seumpama akan belok, maka pilot akan belok saja, gak perlu memikirkan berbagai informasi secara detil, kalau belokannya terlalu bahaya, maka fly by wire akan mengkoreksinya secara otomatis.

Sistem fly by wire sangat bermanfaat untuk dipasang pada pesawat tempur. Tidak seperti filosofi perancangan pesawat sipil yang mengutamakan kestabilan, maka pesawat tempur justru didesain supaya tidak stabil, sehingga gampang berbelok dan bermanuver. Pada saat pesawat tempur harus terbang lurus dan stabil, pilot justru harus kerja keras untuk menstabilkan pesawat. Pada pesawat yang ber-fly by wire, tugas menstabilkan pesawat ini diambil alih oleh system kendali fly by wire, sehingga pilot bisa lebih konsentrasi di tugas utamanya.

B.     Aplikasi sistem sejenis di otomotif

Dalam sehari-hari sebenernya ada juga sistem kendali fly by wire yang kita pakai, satu contohnya adalah sistem rem ABS di mobil, rem ABS ini dilengkapi berbagai sensor untuk memastikan tidak terjadi selip antara roda dengan jalan, kalau sampai selip terdeteksi sensor , maka rem akan mengabaikan perintah sopir untuk mengerem habis, dan melepaskan rem sampai selipnya hilang maka remnya ngerem lagi, nanti kalau selipnya muncul lagi , maka kejadiannya akan berulang, begitu seterusnya sampai mobil berhenti atau sopir melepas pedal remnya, kadang-kadang bisa merasakan getaran siklus ini saat mengerem di mobil ber ABS.

2.     SISTEM KELEMBABAN

CONTOH SISTEM KELEMBABAN:

1.      Alat Pengaturan Temperatur dan Kelembaban untuk Ruang Budidaya Jamur .

Jamur tiram merupakan makanan berprotein tinggi yang hanya dapat hidup di daerah dataran tinggi dengan temperatur dan kelembaban tertentu. Selain itu, nilai jual dari jamur tiram ini tinggi. Hal ini memberikan inspirasi aplikatif pembudidayaan jamur tiram di daerah dataran rendah. Tugas akhir ini sebagai pengatur temperatur dan kelembaban untuk ruang budidaya jamur tiram berbasis mikrokontroler. Alat ini menggunakan sensor temperatur yang kemudian data dari sensor tersebut di kirim ke mikrokontroler untuk diolah. Setelah itu, keluarannya masuk ke dalam driver. Keluaran dari driver tersebut menggerakkan kompresor dan temperatur ruangan akan otomatis sesuai dengan yang diinginkan serta ditampilkan di display. Pengerjaan proyek tugas akhir yang menghasilkan alat pengatur temperatur dan kelembaban ini dapat mengatur temperatur antara 24ºC sampai 27ºC dan kelembaban antara 62% sampai 71% untuk pembudidayaan jamur tiram di daerah dataran rendah.

2.      Sistem Pengendalian Suhu dan Kelembaban pada Mesin Pengering Kertas.

Pada industri percetakan, kertas merupakan salah satu bahan utama yang sangat berpengaruh terhadap kelancaran dan kualitas hasil produksi. Salah satu kendala yang sangat berpenguruh ini adalah naiknya tingkat kelembaban pada kertas yang akan dicetak. Ini disebabkan karena menurunnya suhu pada lingkungan, terutama pada musim penghujan. Bila kertas yang akan dicetak memiliki tingkat kelembaban yang tinggi, maka akan terjadi saling lengketnya kertas satu dengan yang lain pada proses percetakan, sehingga kelancaran proses produksi akan terhambat. Juga berpengaruh pada kualitas hasil produksi yang kurang optimal, yaitu hasil cetak yang terlihat kurang jelas atau sedikit kabur. Maka perlulah disini dibuat suatu alat pengering kertas untuk menjaga suhu dan tingkat kelembaban kertas yang akan dicetak agar tetap kering. Proses sistem pengeringan dilakukan dengan cara memasukkan beberapa kertas yang akan dikeringkan ke dalam ruang mesin pengering, kemudian memanasi suhu ruangan dan membuang udara basah pada ruang mesin pengering kertas. Dalam waktu beberapa menit atau jam pemanasan ruangan yang dilakukan diharapkan mampu mengeringkan dan menguragi kelembaban kertas.

Sistem kendali logika fuzzy merupakan salah satu alternatif sistem kendali yang

sederhana, dimana pada sistem kendali logika fuzzy tidak memerlukan pengetahuan tentang parameter-parameter numerik dari sistem. Sinyal kendali diperoleh dari error (kesalahan) yaitu selisih dari keluaran sistem yang dikendalikan dengan setpoint yang diinginkan, selain itu terdapat pula masukan berupa perubahan error (Δerror) sistem yang merupakan selisih antara error sekarang dengan error sebelumnya.

3.      SISTEM BIOLOGIS

Teori Kontrol Dalam Sistem-Sistem Biologis (Rangkaian Umpan Balik).

Pengaturan dan pengawasan dalam sistem-sistem biologi sudah menjadi perhatian bagi para biolog lama sebelum Cannon memperkenalkan perkataan “homeostatis” untuk menerangkan kecendrungan organisme - organisme hidup mengatur variabelvariabel tertentu di dalam lingkungan internalnya. Sudah menjadi pengetahuan umum bahwa variabel-variabel seperti temperatur badan, tekanan darah, komposisi cairan tubuh, pH darah, tekanan parsiel gas-gas tertentu yang dibawa oleh aliran darah, dan konsentrasi – konsentrasi sejumlah besar bahan kimia didalam jaringan dikontrol dengan ketat. Oleh karena itu tidaklah mengherankan bila kita harus memeriksa pemakaian alat - alat yang dikembangkan untuk mempelajari sistem-sistem control otomatis dalam rekayasa untuk menyempurnakan pemahaman kita tentang sistem-sistem kontrol biologis.

Hidup kita sehari-hari dikelilingi oleh contoh-contoh pengawas dan pengatur yang dibangun manusia, seperti alatalat yang mempertahankan temperatur dan kelembaban ruangan, mengatur perolehan (gain) radio, menjalankan alat-alat bantu-daya di dalam mobil, dan mengatur banyak proses-proses di dalam industri modern.