Kekerasan dan ketahanan gesek dari lapisan permukaan bagian-bagian mesin dapat ditingkatkan dengan cara sebagai b

1. SURFACE HARDENING ( Pengerasan Permukaan ) Kekerasan dan ketahanan gesek dari lapisan permukaan bagian-bagian mesin dapat ditingkatkan dengan cara sebagai berikut :

2. Surface Hardening • Pengerasan permukaan secara mekanik dengan shot blasting atau pengerolan; permukaan luar dari logam menjadi strain hardening disebabkan pekerjaan terrsebut sehingga kekerasannya dan yield point nya meningkat. • Chemical thermal treatment ( case hardening ), seperti carborising, cyaniding dan nitriding.

3. SURFACE HARDENING Objek dan Penggunaan Surface Hardening. • Secara umum dari bagian-bagian mesin yang khusus bagian permukaannya memerlukan kekerasan yang tinggi . Sebagai contoh: roda gigi yang mana bagian permukaan gigi yang bekerja sangat berat, dan saling bergesekan dengan permukaan gigi pasangannya, sehingga bagian permukaan gigi tersebut harus dikeraskan.

4. Methode yang biasa dilakukan untuk Surface hardening adalah : • flame hardening • hardening in electrolytec bath • induction hardening.

5. Pada surface hardening ini, permukaan baja dipanaskan secara cepat sampai lapisan yang diinginkan diatas titik kritis selanjutnya didinginkan dengan kecepatan pendinginan sesuai yang diinginkan.

6. Flame Hardening ( Torch Hardening) • Metode ini secara cepat melakukan pemanasan permukaan baja diatas titik kritis dengan suatu oxy acetylene torch, atau kadang-kadang flame yang didapatkan dari campuran gas lain, diikuti dengan pendinginan yang sesuai.

7. Untuk benda kerja yang berbentuk silinder, bagian yang akan dilakukan surface hardening diatur dengan posisi tetap antara senter mesin bubut dengan oxy acetylene torch bersama itu spray nozzle ( yang digunakan untuk menyemprotkan air berhadapan dengan permukaan yang dikeraskan) dipasang pada carriage.

8. Surface Hardening in an Electrolytic Bath • Pemanasan benda kerja di dalam suatu electrolytic bath didasarkan pada suatu physical phenomenon yang disebut cathode effect.

9. Dasar dari phenomena ini adalah kenyataan bahwa bila suatu arus pada tegangan yang tinggi ( 200 s.d 220 V ) dan aliran rapat arus listrik 3 s.d 4 A / cm2 dialirkan melalui suatu Electrolytic bath dari larutan sodium karbonat ( 5 s.d 10 %) atau potassium carbonate ( potash), suatu lapisan yang tipis dari gelembung hydrogen terbentuk pada katode.

10. Karena ketahanan penghantar hydrogen yang rendah untuk meneruskan arus listrik naik secara besar, dan kathode terpanaskan sampai mencapai suhu yang tinggi (sekitar 2000 C )

11. Catatan : benda kerja yang akan dikeraskan dihubungkan denga pole negative, arus listrik D C, bagian atas yang dicelupkan Electrolytic bath menjadi katoda

12. Panas dibangkitkan secara cepat yang berjalan dalam hitungan detik dan hubungan arus listrik segera putus sehingga permukaan benda kerja akan diquencing oleh electrolytic bath.

13. Induction Surface Hardening • Pemanasan baja dengan cara arus listrik frequensi tinggi adalah suatu kasus utama d ari pemanasan induksi. • Metode pemanasan induksi terdiri dari ketika benda kerja logam diletakkan pada suatu magnit tidak tetap yang di variasikan yang disebut eddy current diinduksikan.

14. Eddy current dihasilkan dari logam sendiri dari induksi diubah menjadi panas. • Eddy current selalu dihasilkan dalam benda kerja logam ketika diletakkan dalam suatu variasi magnet tidak tetap

15. CASE HARDENING OF STEEL( Chemical heat treatment ) Teori dasar dari proses case hardening. • Case hardening pada baja terdiri dari penjenuhan permukaan dari baja yang dikeraskan dengan dengan unsur tertentu dari medium lingkungannya ( karbon, nitrogen dan unsure paduan lainnya) dengan cara difusi pada suhu tinggi.

16. Hasil proses case haerdening ini tidak hanya komposisi kimia yang berubah , tetapi juga strktur dan propertisnya dari dari lapisan perbukaan benda kerja. • Pada proses kerjanya unsure paduan yang diinginkan bisa dilakukan pada keadaan padat, cair maupun gas.

17. Case hardening dapat diklasifikasikan : • Carborising ( saturation with carbon) • Nitriding (saturation with netrogen ) • Cyaniding and carbonitriding ( enrichment with both carbon and nitrogen) • Diffusion coatng ( impregnation with other metals. )

18. Faktor yang mempengaruhi ketebalan lapisan antara lain : • suhu pemanasan • waktu • konsentrasi unsur. Gb hal 187

19. Carborising of steel • Carborising merupakan macam case hardening yang paling banyak dilakukan. Ini terdiri dari penjenuhan lapisan permukaan benda kerja baja dengan carbon. • Baja yang dikarborising biasanya jenis baja yang relative mengandung karbon rendah, sekitar 0.2 – 0.25 % Hasil dari proses hardening akan merubah kandungan karbon pada lapisan permukaannya menjadi 0,8 – 0,9 %.

20. Macam-macam Carborising. • 1.Park Carborising. • Benda kerja yang di carborising di pack dalam box yang tertutup, dan secara penuh diselubungi dengan material serbuk karbon yang biasa disebut carborisers Operasi pengepackan harus memperhatikan supaya dijamin bahwa carburisers cukup untuk mensupply carbon yang diinginkan. • Jarak antara part dan jarak part dengan dinding tidak boleh kurang dari 20 – 25 mm.

21. Selanjutnya kontener dimasukkan kedalam dapur dan secara berangsur-angsur suhu carburizing dinaikkan sampai 860 – 920C . • Di holding pada suhu tersebut sampai beberapa jam tergantung dari tebal penjenuhan karbon yang diinginkan

22. Selama pemanasan di dalam pack carborising terbentuk dua macam gas yaitu CO dan CO2. Gas-gas ini didapat terutama dari hasil oksidasi dari pembentukan Carbon porsi utama dari sejumlah Carboriser padat yang bereaksi dengan oksigen dari udara

23. Reaksi kimia sbb: • C + O2 ---- CO2 • 2C + O2 ---- 2CO Sumber lain dari CO2 adalah komponen unsure kimia lainnya ( barium, calcium atau sodium carbonat ) yang ditambahkan terhadap komponen carborising yang mengalami decomposisi didalam pemanasan

24. BaCO3 ======= BaO + CO2 • Na2CO3 ======= Na2O + CO2

25. Dalam pemberian carborising material yaitu didapatkan oleh dua gas CO dan CO2 CO2 + C === 2CO • Reaksi carborising yang terjadi pada permukaan bagian baja adalah 2CO === CO2 + C

26. Heat treatment untuk carborised • Hal 196

27. Komposisi Solid Carburisers

28. SPECIFIED CASE DEPTH( at a temperature : 920-930 C )

29. SPECIFIED CASE DEPTH( at a temperature : 920-930 C )

30. Pada umumnya ketebalan carborising yang diinginkan: 0.5 - 2.0 mm Kandungan carbon dilapisan permukaan setelah carburising : 0,8 – 0,9 % ( sebelumnya 0,20 -- 0,25% )

31. Gas Carburising Dilakukan pada dapur muffle Didalam dapur diisi campuran gas hidrokarbon secara continu ( dijaga konsentrasinya ) Gas hodrokarbon yang biasa digunakan adalah: Natural gas ( methane) , gas kota, propane dan butane

32. Akibat suhu dapur yang tinggi gas hidrokarbon akan mengalami decompose • C2H2 == 2H2 + 2C • CH4 == 2H2 + C

33. DEfects in carburising Case depth produced tidak cukup Distribusi carbon antara permukaan dan inti sangat tinggi Kekerasan sangat rendah Kekerasan tidak uniform

34. Nitriding Ini terdiri dari penjenuhan lapisan permukaan benda kerja baja dengan nitrogen Nitriding dilakukan didalam dapur muffle dengan mengalirkan Gas amoniak ( NH3 ) Suhu dapur biasanya dipanaskan sampai suhu 500 - 600 C Penguraian gas : 2 NH3 == 3 H2 + 2 N

35. Struktur pada lapisan hasil nitriding pada plain carbon steel terdiri dari iron nitride didalam ferit (Fe4N dan Fe2N) dan biasa disebut nitrogen ferite. Struktur pada lapisan hasil nitriding pada alloy steel ( Cr, Mo, dan Al dll ), unsur paduan ini juga bereaksi dengan nitride. Diluar zone diatas terbentuk carbonitride

36. FungsiNitriding: Menambahkekerasan Menambahketahanangesek Menambahketahankorosi. Bilanitridingdilakukanpadabajapaduan, kekerasanakanlebihnaiklagi.

37. Cyaniding Cyaniding terdiri dari penjenuhan lapisan permukaan benda kerja baja dengan carbon dan nitrogen ( CN) secara simultan. Tujuan cyaniding: Mendapatkan high suface hardness dan wear resistance

38. Aplikasi: Automobile: oil pump gear, drive worm screw, brake cam, speed box gear Motor cycle: gears, shaft, pin

39. Setelah cyaniding bajadi heat treatment sepertisetelahprosescarburising Metode cyaniding- gas cyaniding (Carbonitriding) - liquid cyaniding ( nitriding in a cyanide bath)

40. proses Liquid cyaniding Baja dipanaskan didalam cyanide bath, holding beberapa waktu dan diquenching langsung dari cyanide bath kedalam oil. Komposisi cyanida yang dipergunakan: asam cyanida, sodium cyanide ( NaCN, kadang-kadang calcium cyanide ( Ca(CN)2, potasium ferrocyanide ( K4Fe(CN)6 dll

41. Suhu proses cyaniding: 820 –870 C Holding time

42. Hasilnya 1,5 – 2 mm

43. Diffusiun Metallising Penjenuhan lapisan permukaan baja dengan logam lain( selain besi). Semua metode dapat dilakukan sebagai deffusion metallising

44. Macamnya: Alitising ( calorising) Penjenuhan lapisan permukaan baja dengan Al dengan tujian untuk menambah ketahanan scaling dan ketahan gesek Object: sudu-sudu turbin gas Prosesnya: Dilakukan didalam dapur crucible, atau dapur muffle atau lainnya

45. Benda kerja baja yang dikalorising di pack di dalam container atau box yang diisi dengan campuran + • Serbuk Al 49 % • Serbuk Al oksida 49% • Amonium cloride NH4Cl 2% • Kontiner dimasukkan kedalam dapur dan dipanaskan sampai 950 –1050C • Holding 3 – 15 jam ( ketebalan case: 0,3 - 0,5 mm)

46. Reaksii Kimia yang terjad Fe + AlCl3 ==FeCl3 + Al

47. Chromium Coating Penjenuhan lapisan permukaan baja dengan Cr dengan tujuan untuk menambah : ketahanan korosi yang tinggi, ketahan asam, kekerasan dan ketahan gesek Metode dari diffusion chromium coating : baja di pack didalam kontiner atau box dengan diselimuti serbuk campuran:

48. 60% Cr atau low carbon ferochromium 37% AL okside 3% Amonium Cloreide Kontiner dimasukkan kedalam dapur dengan suhu 950 – 1050C dan diholding 8 – 15 jam Kedalaman case : 0,05 – 0,15 mm Reaksi kimia yang terjadi CrCl2 + Fe == FeCl2 + Cr

49. Siliconising Penjenuhan lapisan permukaan baja atau besi cor dengan Si dengan tujuan untuk menambah ketahanan terhadap air laut, asam nitric, asam hidrichloric, asam sulphuric Prosesnya: Gas silicon chloride dialirkan kedalam dapur pada suhu 950 -1050C Reaksi: 4 Fe + 3SiCl4 == 4FeCl3 + 3Si