DPTM KD 3.4 dan 4.4
Friday, August 14, 2020
PENGERASAN PERMUKAAN : Carburizing, Flame hardening ,Pengerasan dengan Induksi dan Nitriding
PENGERASAN PERMUKAAN
Seringkali komponen-komponen baja
diinginkan hanya keras pada permukaannya saja sedangkan inti atau porosnya
tetap lunak, hal ini memberikan kombinasi yang serasi antara permukaan yang
tahan pakai dan poros yang ulet.
a. Tujuan Proses Pengerasan
Permukaan: Menghasilkan lapisan permukaan yang keras pada baja yang dianggap
lunak dan ulet.
b. Umumnya pengerasan
permukaan dibagi menjadi tiga proses:
1) Carburizing/penambahan
karbon.
Proses karburizing didasarkan atas
kemampuan baja untuk menyerap karbon pada temperatur antara 900—950°C.
Carburizing adalah salah satu metoda yang digunakan untuk menghasilkan
permukaan keras pada baja yang berkadar karbon rendah (<0,3%).
Dengan proses ini didapat lapisan baja
dengan kadar karbon 0,3-1%, dengan tebal antara 0,1-2,5mm tergantung lamanya
pemanasan.
Gambar 6. Grafik hubungan lama pemanasan
dengan tebal pengerasan
Gambar 7. Proses Carburizing
Proses Carburizing: Baja yang akan
diproses dimasukkan kedalam peti yang berisi arang kayu atau batu bara dan barium
karbonat. Setelah suhu dan waktu pemanasan tercapai (tergantung ketebalan dan
kekerasan yang diinginkan), dapur kemudian dimatikan, setelah mencapai suhu
kira-kira 350°C, kotak kemudian dikeluarkan dan selanjutnya didinginkan di
udara.
2) Flame hardening.
Flame hardening atau pengerasan dengan
nyala api adalah pengerasan yang dilakukan dengan memanaskan benda kerja pada
nyala api. Nyala api tersebut dapat menggunakan Elpiji + Udara atau Acetylin +
O2. Prinsip kerja dari flame hardening adalah permukaan benda kerja dipanaskan
hingga suhu austenit, dengan cara menyalakan api oxy-acetylene dan diquenching
dengan air. Cara ini sangat efektif untuk baja dengan kandungan karbon cukup
tinggi (0,3% - 0,6 % C).
Gambar 8. Proses Flame Hardening
Pada proses ini hal-hal yang harus diperhatikan adalah:
a) Zona yang dipanaskan harus bersih dan bebas dari
kerak.
b) Keseimbangan campuran gas oksigen dengan asetilen
untuk mendapatkan nyala netral dan stabil.
c) Laju atau kecepatan pemanasan diusahakan tetap atau
stabil
d) Sebaiknya dilanjutkan dengan proses temper, untuk
mengurangi kegetasan
3) Pengerasan dengan
Induksi
Pada pengerasan induksi tidak mengalami
perubahan komposisi kimia di permukaannya, zona yang dikeraskan permukaannya
dipanaskan hingga temperatur austenisasi lalu didinginkan dengan cepat sehingga
membentuk struktur martensit. Baja yang dikeraskan harus mempunyai sifat
mampukeras (hardenability) yang baik seperti baja dengan kandungan
karbon sekitar 0,3 sampai 0,6 %.
Pemanasan pada proses pengerasan induksi
diperoleh dari arus bolak-balik berfrekuensi tinggi berasal dari konverter
oscilator yang selanjutnya didinginkan dengan cepat (seperti terlihat pada
gambar 9.1). Arus bolak-balik dengan frekuensi tinggi (10.000 sampai 50.000 Hz)
ini mengakibatkan timbulnya arus Eddy dalam lapisan permukaan logam yang
kemudian berubah menjadi panas. Sedangkan kedalaman
pemanasan tergantung kepada daya dan frekuensi arus listrik.
Macam penggunaan frekuensi:
- 3000 Hz untuk kedalaman 3 – 6 mm.
- 9600 Hz untuk kedalaman 2 – 3 mm.
Segera setelah permukaan komponen mencapai
suhu yang diperlukan untuk pendinginan, arus dimatikan dan selanjutnya
permukaan serentak disemprot air melalui lubang pada blok induksi.
Gambar 9. Proses Pengerasan dengan Induksi
4) Nitriding/penambataan
nitrogen.
Baja yang dinitriding adalah baja paduan
rendah yang mengandung chromium dan molibdenium dan kadang-kadang disertai
kandungan nikel dan vanadium. Beberapa baja nitriding mengandung kira-kira 1%
aluminium. Baja tersebut dipanaskan pada 500°C. selama 40 hingga 90 jam dalam
kotak gas yang diisi sirkulasi gas amonia. Permukaan baja akan menjadi sangat
keras karena terbentuknya nitrida, sedangkan inti bahan tetap tidak terpengaruh.
Gambar 10. Proses Nitriding