BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.5 Cylinder Liner
Cylinder liner merupakan salah satu bagian dari beberapa komponen yang
terdapat pada bagian blok mesin. Fungsi dari cylinder liner ialah untuk melindungi bagian dalam cylinder blok dari gesekan ring piston. Cylinder liner ini berbentuk seperti tabung dimana proses pembuatannya dapat menggunakan centrifugal casting atau gravity casting.
Piston bergerak cepat bolak balik di dalam cylinder liner dibawah tekanan pembakaran. Dinding silinder memandu gerak piston, menerima tekanan pembakaran, dan menyalurkan panas pembakaran ke bagian luarnya. Daya sebuah motor biasanya dinyatakan oleh besarnya isi silinder tertentu.
Permasalahan yang sering dijumpai pada cylinder liner ini adalah ketahanan terhadap gesekan yang kurang baik sehingga mempengaruhi lama waktu penggunaan cylinder liner tersebut. Bahan dari cylinder liner biasanya dibuat dari besi tuang kelabu.
Tabel 2.1
Komposisi material untuk cylinder liner (Ting, 1980).
2.6 Besi Tuang Kelabu
Besi tuang kelabu merupakan besi cor yang paling banyak digunakan dalam industri. Grafit pada besi cor kelabu terbentuk pada saat pembekuan. Proses grafitisasi ini didorong oleh tingginya kadar karbon, adanya unsur grafite
stabilizer, terutama silikon,Ti, Ni, Al, Co, Au, Pt, temperatur penuangan tinggi
dan pendinginan yang lambat (Suardia, 1995).
Banyaknya grafit pada besi cor ini mengakibatkan patahan pada penampang tampak kelabu, oleh karena itu dinamakan besi cor kelabu (Yamagata, 2005). Grafit besi cor kelabu berbentuk flake (serpih), berupa lempeng-lempeng kecil yang melengkung. Ujung-ujung ini runcing sehingga dapat dianggap sebagai ujung takikan, menyebabkan ketangguhan besi tuang ini rendah.
Grafit merupakan bagian terlemah dalam besi cor, kekuatan besi cor tergantung dari kekuatan matriksnya. Matriks ini tergantung pada kondisi dari
16
sementit pada eutektoid. Bila komposisi dan laju pendinginan diatur sedemikian rupa sehingga sementit pada eutektoid menjadi grafit, maka struktrur dari matriks seluruhnya ferritik. Namun jika grafitisasi dari sementit pada eutektoid dapat dicegah, maka struktur dari matriks adalah seluruhnya perlitik. Struktur dari matriks ini dapat diatur mulai dari kedua keadaan ekstrim diatas, seluruhnya ferritik atau seluruhnya perlitik, ataupun yang merupakan campuran dari ferrit dan perlit dengan berbagai perbandingan. Oleh karena itu sifat dan kekuatan besi cor ini akan bervariasi. Struktur matriks yang ferritik adalah struktur dari besi cor kelabu yang paling lunak dan lemah. Kekuatan dan kekerasan besi cor kelabu dapat dinaikkan dengan cara menaikkan jumlah karbon yang berupa sementit dalam eutektoid dan akan mencapai maksimum pada struktur matriks perlitik.
Secara umum besi cor kelabu memiliki kandungan karbon (2,5-3,5) %, silikon (1,5-3,0)%, mangan (0,5-0,8)%, sulfur (max 0,15)% dan fosfor (max 0,25)%. Kekuatan tarik besi cor ini antara 179-239 MPa, kekerasan 140-270 HV.
2.7 Teknologi Pelapisan
Pelapisan (coating) adalah proses penambahan atau penumpukan suatu material ke suatu permukaan material lain (atau material yang sama). Pada umumnya pelapisan diterapkan ke suatu permukaan dengan tujuan untuk :
1. Melindungi permukaan dari lingkungan yang mungkin menyebabkan korosi atau deterioaratif (merusak)
3. Untuk memperbaiki permukaan atau bentuk suatu komponen tertentu dan lain-lain.
Pelapisan terdiri dari bermacam-macam teknik pelapisan, dan pemilihanya didasarkan atas permintaan fungsional, (ukuran, bentuk, dan metalurgi dari substrat), kemampuan adaptasi material pelapis terhadap teknik yang digunakan, tingkat adhesi (perekatan) yang diminta, serta ketersediaan dan harga dari peralatanya. Teknik-teknik ini dibagi menjadi metallic dan non metallic. Metallic
coating deposition dianggap menjadi tiga kategori , dimana hard facing menjadi
teknik yang dipentingkan dalam tugas ini.
Hard facing digunakan untuk melapiskan material tahan aus pada
komponen yang telah aus atau komponen baru yang akan digunakan untuk suatu pemakaian dengan kemungkinan akan mengalami keausan. Ada tiga teknik dalam
hard facing yaitu cladding, welding, dan thermal spraying.
Pada teknik cladding, lembaran logam (ketebalan antara 10µm sampai beberapa mm) dilekatkan secara metalurgi ke substrat logam untuk menghasilkan struktur komposit. Terdapat beberapa teknik cladding yaitu deformasi cladding, diffusion bonding, braze cladding, weld cladding, dan laser cladding. Pada deformation cladding, logam dilekatkan oleh kombinasi dari gross plastic flow (oleh tekanan) atau impact (benturan), dan panas untuk menimbulkan kontak dan intermixing. Pada diffusion bonding, panas dan tekanan di bawah lingkungan yang terkendali, menyebabkan penggabungan dua buah permukaan yang bersentuhan. Pada braze cladding, permukaan yang akan ditempel dilapisi seperti sandwitch dengan material brazing (bentuknya bubuk, pasta, rod, kawat (wire)
18
strip atau foil), dan dilekatkan secara metalugi dengan pemanasan. Pada weld atau laser cladding, logam dilelehkan atau difusi kan ke substrat. Logam pelapis bisa dalam bentuk cast rod, strip, wire, atau bubuk (powder) dan dilelehkan dengan busur api plasma untuk weld cladding, atau dengan sorotan laser untuk laser cladding.
2.8 Thermal spray
Thermal spray merupakan salah satu teknik rekayasa permukaan, yaitu
dengan mendepositkan partikulat dalam bentuk cair, semi cair atau padat ke substrat atau sekelompok proses dimana material pelapis (feedstock material) dipanaskan dan didorong sebagai partikel individu atau droplets ke suatu permukaan (base material/substrat) (Pawlowski, 2008).
Energi termal yang digunakan untuk melelehkan material pelapis dapat dibagi menjadi dua kategori , yaitu electrical dan flame heating. Saat material dipanasi, mereka berubah menjadi keadaan plastis atau meleleh dikurung serta diberi percepatan oleh aliran gas bertekanan ke substrat. Partikel-partikel tersebut menabrak substrat, menempel, dan membentuk lapisan tipis (splats) yang menyesuaikan dan menempel pada permukaan tidak rata substrat dan dengan partikel pelapis yang lain. Kemudian setelah dingin akan terbentuk lapisan yang tidak homogen dan umumnya terdapat derajat porositas dan oksida logam. Material feed stock dapat berupa apa saja yang dapat dilelehkan termasuk logam, senyawa logam, cerment oksida, gelas, dan polimer, dapat juga dalam bentuk powder, wire atau rod. Pengikat antara susbstrat dan pelapis dapat berupa ikatan
mekanik, kimia, metalurgi atau kombinasi ketiganya. Sifat-sifat dari pelapis bergantung pada jenis material, proses thermal spray dan parameter-parameter yang diterapkan, dan perlakuan setelah proses thermal spray pada pelapis.
Adapun karakteristik dari pelapisan dengan teknik thermal spraying adalah sebagai berikut :
1. Kekerasan, berat jenis, dan porositas
Pelapisan thermal spray sering digunakan karena derajat kekerasanya yang relatif lebih tinggi daripada pelapisan cat (paint coatings) ataupun elekroplating. Kekerasan dan ketahanan korosinya membuat pelapisan thermal
spray sangat bernilai pada pemakaian dengan tingat keausan tinggi. Kekerasan
dan berat jenis lapisan thermal spray umumnya lebih rendah daripada material feedstock itu sendiri sebelum dilapiskan. Pada pelapisan logam thermal spray, kekerasan dan berat jenis bergantung pada material yang digunakan, jenis peralatan thermal spray, dan parameter-parameter yang digunakan. Secara umum, semakin tinggi kecepatan partikel, semakin tinggi pula tingkat kekerasan dan berat jenisnya. Kecepatan partikel yang dihasilkan oleh proses-proses thermal spray dari yang tertinggi adalah detonation, high velocity
oxy-fuel (HVOF), busur api plasma, busur api wire, dan flame spray. Kekerasan
dan berat jenis juga bergantung pada temperatur gas atomisasi yang digunakan. Porositas yang terbentuk bergantung pada proses thermal spray, parameter yang digunakan dan material thermal spray.