pengerasan dengan nyala api (flame hardening)

(1)

Sirmas Munte, ST, MT TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MEDAN AREA

RETAKAN AKIBAT PENDINGINAN (QUENCHING CRACKS)

MATA KULIAH

MATERIAL

TEKNIK

(2)

QUENCHING CRACKS

 Adalah kondisi benda kerja retak setelah diquenching akibat terjadinya perbedaan kecepatan pendinginan antara permukaan dan inti dari benda kerja.

 Cara untuk menghindari :

 Menggunakan media quenching yang sesuai dengan referensi produsen baja.

 Membuat desain khusus pada benda kerja untuk

menghindari kondisi kritis (mis : profile radius)

(3)

PERUBAHAN BENTUK DAN UKURAN

 Adalah kondisi benda kerja mengalami deformasi bentuk dan ukuran dari kondisi sebelumnya.

 Penyebab : terjadinya perubahan volume pada waktu pembentukan struktur Martensit.

 Cara untuk menghindari :

 Metode quenching yang benar.

 Pembuatan urutan proses permesinan yang benar ( mis :

ukuran ISO tidak dibuat sebelum proses pengerasan ).

(4)

KEKERASAN TIDAK TERCAPAI

 Penyebab :

 Suhu pengerasan terlalu rendah atau tidak sesuai batasan suhu hardening / austenitizing.

 Kurang cukupnya waktu tahan ( holding time ) pada suhu hardening / austenitizing.

 Media pendingin / quenching yang tidak sesuai.

 Kecepatan pendinginan yang terlalu rendah.

 Adanya Oksidasi atau timbul nyala api.

 Kesalahan material dari benda kerja.

 Cara untuk menghindari :

 Menggunakan siklus pengerasan yang lebih tepat.

 Melakukan proses Annealing sebelum proses

Hardening.

(5)

HAL PENTING DALAM TEKNIK PENGERASAN

1.

Pemanasan awal (pre-heating).

 Hal ini dilakukan secara bertahap dan berlangsung secara perlahan.

2.

Suhu pengerasan (austinitizing temperature).

 Pemilihan suhu berdasarkan referensi produsen baja pada tabel yang ada.

3.

Waktu tahan (holding time).

 Penentuan waktu tahan terhadap dimensi benda kerja

mempengaruhi kondisi suhu pengerasan yang merata pada permukaan dan inti material benda kerja.

4.

Media pelindung selama proses pemanasan.

 Hal ini diperlukan untuk mencegah timbulnya bunga api (terjadinya oksidasi) dalam proses pemanasan.

5.

Metode pendinginan (quenching methode) yang tepat.

 Penggunaan media pendingin yang sesuai dan cara / gerakan

pendinginan yang benar menjadi faktor tercapainya hasil

kekerasan.

(6)

DIFUSION HARDENING

 Karburasi / Carburizing

 Pack Carburizing

 Gas Carburizing

 Liquid Carburizing

 Nitridisasi / Nitriding

 Karbonitridisasi / Carbonitriding

(7)

KARBURASI (CARBURISING)



Merupakan cara pengerasan yang sering dilakukan pada baja karbon rendah, dengan metode pengerasan sbb :

 Benda kerja dilapisi dengan bahan karbon, dimasukkan pada kotak tahan panas kemudian dipanaskan pada suhu 850 – 950 ºC.

 Media bahan karbon yang biasa digunakan :



Media Padat (Pack Carburizing) : Grafit atau Kokas.



Media Gas (Gas Carburizing) : Hidrokarbon, gas alam (propana).



Media Cair (Liquid Carburizing) : Salt Bath Cianida



Kedalaman kekerasan permukaan yang dapat dihasilkan dari masing-masing media diatas adalah :

 Media Padat  0.75 – 4 mm ( proses Pack Carburising )

 Media Gas  0.1 – 0.75 mm

 Media Cair  0.64 – 6.35 mm ( proses Cyaniding )

(8)

NITRIDISASI (NITRIDING)

 Merupakan proses laku panas kimia feritik ( logam berstruktur ferit ) dan nitrogen yang berdifusi pada suhu 500 – 590 ºC.

 Media yang digunakan :

 Media Gas : gas Amonia ( pada suhu 510 ºC ).

 Media Cair : larutan garam cianida ( salt bath ).

 Kedalaman kekerasan permukaan yang dapat dihasilkan dari masing-masing media diatas adalah :

 Media Gas  0.2 – 0.7 mm.

 Media Cair  0.03 – 0.30 mm.

(9)

CARBONITRIDISASI (CARBONITRIDING)

 Merupakan proses pengerasan permukaan gabungan antara karburisasi dan nitridisasi.

 Proses ini menggunakan media gas yang kaya dengan karbon dan amonia dan dipanaskan diatas suhu kritis ( 950 - 970 ºC ).

 Ketebalan kekerasan lapisan permukaan yang

dapat dihasilkan antara 0.08 – 0.75 mm.

(10)

SELECTIVE HARDENING

 Baja karbon yang memiliki kandungan karbon 0.4% atau baja paduan dengan kandungan

karbon rendah atau pada stainless steels dengan kandungan karbon 0.1% dapat dilakukan

pengerasan dengan pemanasan dan pendinganan cepat pada area tertentu.

 Contoh : Penggunaan flame hardening pada

Roda Gigi, Bushings.

(11)

1. Flame Hardening: A high intensity oxy-acetylene flame is applied to the selective region.

The temperature is raised high enough to be in the region of Austenite transformation. The

"right" temperature is determined by the operator based on experience by watching the color of the steel. The overall heat transfer is limited by the torch and thus the interior never reaches the high temperature. The heated region is quenched to achieve the desired hardness.

Tempering can be done to eliminate brittleness. The depth of hardening can be increased by increasing the heating time. As much as 6.3 mm (0.25 in) of depth can be achieved. In addition, large parts, which will not normally fit in a furnace, can be heat-treated.

2. Induction Hardening: In Induction hardening, the steel part is placed inside a electrical coil which has alternating current through it. This energizes the steel part and heats it up.

Depending on the frequency and amperage, the rate of heating as well as the depth of heating can be controlled. Hence, this is well suited for surface heat treatment. The details of heat treatment are similar to flame hardening.

3. Laser Beam Hardening: Laser beam hardening is another variation of flame hardening. A phosphate coating is applied over the steel to facilitate absorption of the laser energy. The selected areas of the part are exposed to laser energy. This causes the selected areas to heat.

By varying the power of the laser, the depth of heat absorption can be controlled. The parts are then quenched and tempered. This process is very precise in applying heat selectively to the areas that need to be heat-treated. Further, this process can be run at high speeds, produces very little distortion.

4. Electron Beam Hardening: Electron Beam Hardening is similar to laser beam hardening.

The heat source is a beam of high-energy electrons. The beam is manipulated using

electromagnetic coils. The process can be highly automated, but needs to be performed under vacuum conditions since the electron beams dissipate easily in air. As in laser beam

hardening, the surface can be hardened very precisely both in depth and in location.

(12)

CONTOH : SELECTIVE HARDENINIG

PENGERASAN PERMUKAAN (SURFACE HARDENING)

 Pengerasan yang dilakukan karena tuntutan dari benda kerja pada kondisi operasionalnya untuk mempunyai sifat yang lunak pada bagian tengah tetapi pada bagian permukaannya harus keras atau tahan terhadap gaya gesek.

 Proses pengerasan ini tidak dapat dilakukan

dengan cara quenching secara keseluruhan

supaya tidak menghasilkan kekerasan yang

merata ke seluruh benda dari permukaan sampai

ke dalam.

(13)

PENGERASAN DENGAN NYALA API

(FLAME HARDENING)



Prinsip kerjanya adalah dengan pemanasan yang berasal dari pembakaran oxy acetylene, propana acetylene atau gas alam dengan menggunakan burner las kemudian disusul dengan pendinginan cepat di air, olie atau udara.



Beberapa kesulitan yang dialami pada pengerasan dengan nyala api sehingga menimbulkan “over heating” ialah :

a) Mengontrol suhu pemanasan

b) Waktu pemanasan terlalu lama

c) Nyala api terlalu dekat dengan benda kerja

d) Apinya terlalu besar

e) Apinya terlalu banyak oksigen

f) Tekanan bahan bakar terlalu besar

g) Bentuk nyala api kurang baik

(14)

HAL PENTING DALAM FLAME HARDENING

1. Daerah yang akan dipanaskan harus bersih dan bebas dari kerak.

2. Keseimbangan campuran gas harus diperhatikan.

3. Nyala api diusahakan sekitar 8mm diatas benda kerja dan membuat sudut sekitar 60-90º dengan bidang

datardan 15-30º dengan arah umpan dan digerakkan secara teratur dengan kecepatan tinggi.

4. Dianjurkan untuk melakukan proses Tempering

setelah pengerasan.

(15)

PEMANASAN INDUKSI

 Merupakan pengerasan yang dilakukan dengan pemanasan secara cepat disusul dengan pendinginan yang sangat cepat, pengerasan hanya terjadi di permukaan material saja.

 Pada proses ini, panas diperoleh dari arus bolak- balik berfrewensi tinggi dari konverter oscilator yang menghasilkan arus eddy pada lapisan permukaan logam yang kemudian menjadi panas.