PERAWATAN MESIN CNC MILLING & TURNING

Cara Perawatan Mesin CNC Milling dan Turning

Cara perawatan mesin cnc turning:

Untuk menjaga agar mesin cnc turning tidak cepat rusak diperlukan perawatan dan pengoperasian yang benar dan seksama. prosedur perawatan mesin cnc turning ini adalah:

• mesin bubut tidak boleh terkena sinar matahari secara langsung
• Dalam pelaksanaan perawatan mesin bubut seperti pengantian oli pelumasan mesin dan pemberian grease,diharuskan memakai oli yang dipersyaratkan oleh pabrik pembuat mesin
• Setelah selesai mengoperasikan mesin bubut,bersihkan bagian-bagian mesin dari beram-beram hasil pemotongan dan cairan pendingin.
• Untuk pemasangan benda kerja pada poros utama,tidak diperkenakan memukul benda kerja secara keras dengan mengunakan palu/hammer
• Jaga dan perhatikan secara seksama selama pengoperasian mesin bubut ,jangan sampai beram-beram yang halus dank eras terutama beram besi tulang jatuh ke meja mesin dan terbawa oleh eretan.
• Setelah selesai mengoperasikan mesin,atur semua handel-handel pada posisi netral dan mematikan sumber tenaga mesin bubut

Perawatan khusus

Perawatan khusus mesin bubut dilakukan sesuai dengan jadwal yang telah dibuat, berdasarkan pengalaman dan buku petunjuk perawatan yang diberikan oleh pabrik pembuat mesin.

Motor utama (motor pembangkit)

Ada dua kerusakan yang biasa terjadi pada motor pembangkit yaitu:

1. Motor tidak mampubekerja
   Ada 7 kemungkinan yang menyebabkan motor pembangkit tidak mau bekerja:
   • Tegangan dari sumber tenaga yang masuk kemotor pembangkit rendah,sehingga tidak sanggup membangkitkan motor pembangkit
   • Arus yang masuk ke motor pembangkit beda phasanya, maka diperlukan pengikuran arus yang masuk satu phasa atau tiga phasa sesuai dengan motor pembangkit.
   • Sekring pada circuit breaker putus/terbakar,apabila terjadi hal yang demikian,maka gantilah sekring tersebut dengan yang baru dan spesifikasi yang sama.
   •  Tidak sempurnanya kontak-kontak pada switch atau saklar.
   • Coil pada saklar terbakar
   •  Tidak terjadi hubungan pada kontak limit switch
   • Rem motor tidak berfungsi secara baik
2. Motor cepat panas
   Ada dua penyebab yang mengakibatkan motor penggerak menjadi cepat panas yaitu :
   • Perbedaan tegangan
   • Periksa tegangan listrik yang masuk
   • Beban motor yang berlebihan

Dengan adanya beban yang berlebihan dari yang ditentukan akan dapat menimbulkan panas berlebihan pada yang berlebihan pada motor pengerak,untuk itu perlu diatur kembali beban agar sesuai dengan yang telah ditentukan

Kepala tetap

Pada mesin bubut adalah memegang kunci utama pada keberhasilan pekerjaan mengunakan mesin bubut. Kerusakan yang umum terjadii pada kepala tetap mesin bubut di antaranya adalah:

•     Putaran poros utama tersendat-sendat
•     Putaran poros utama terlalu berat
•     Suhu atau temperature pada kepala lepas terlalu tinggi
•     Terjadinya suara yang bising pada kepala lepas
•     Tidak senter

Eretan

Kesalahan atau kerusakan yang sering timbul pada eretan adalah sebagai berikut:

• Eretan sangat berat meluncur pada mesin bubut.penyelesaianya lakukan pemeriksaan baut-baut penyetel kerapatan eretan,apabila terlalu kuat longarkan baut-baut tersebut.
• Hasil pekerjaan tidak rata.hal ini terjedi karene adanya ganguan pada pinion gear.usaha mengetasinya ialah dengan memperbaki gigi pinion atau menganti gigi pinion yang baru
• Pemakanan pada benda kerjs tidak rata pada waktu langkah otomatis atau penyayatan otomatis.hal ini disebabkan oleh tidak senternya poros trasportir.
• Terlalu berat pada waktu pemotongan menyilang.kemungkinan ini disebabkan terlalu kuatnya pengikat baut untuk pemotongan menyilang.
• Tidak rata permukaan penyayatan menyilang (facing).hal ini kemungkinan di sebabkan tidak tepatnya penyetelan baut-baut pengikat poros utuk pemakanan.
• Teralalu keras gerakan toolpost.hal ini disebabkan oleh gangguan pemasangan pasak.
• Kedudukan toolpost kurang teliti sehingga pemakanan kurang baik.
• Pompa pada apron sangat sulit dioprasikan.hal ini disebabkan minyak pelumas yang sudsh kotor.lakukan pembersian atau pengantian minyak pelumas serta membersihkan pipa-pipa salurannya.

Kepala lepas

Kepala lepas mudah bergetar atau tidak setabil selsms pelaksanan pembubutan. Jika hal ini terjadi kemungkinan ialah kurang kuatnya pengikat baut pengikat kepala lepas dengan meja atau rangka mesin.

Cara perawatan mesin cnc milling:

2. Perawatan mesin

Bab ini sangat penting untuk dipahami. Pelajari terlebih dahulu cara merawat mesin dengan benar, baru kemudian belajar cara pengoperasiannya. Bagian-bagian yang harus dirawat antara lain : Kebersihan bodi mesin, Pelumas ball screw meja, pelumas untuk silinder udara pada spindle (apabila ada), saringan udara pada  dinding panel belakang, dan lain-lain.

2.1 Pelumas ball screw

Beberapa mesin menggunakan oli sebagai pelumas, pelumas ini biasanya ditampung dalam tabung plastik yang ditempatkan di bagian belakang mesin. Tabung ini dilengkapi dengan sensor yang terhubung dengan mesin yang akan memberikan peringatan apabila jumlah oli sudah tidak mencukupi. Jumlah oli pelumas ini harus di periksa setiap hari dan ditambah apabila perlu . Jenis oli yang bisa digunakan antara lain Vactra Oil no 2, ESSO K68, Shell T68. Beberapa perusahaan menggunakan oli Hidrolik no 32, namun hal ini tidak dianjurkan. Satu hal yang juga sangat penting dilakukan terkait dengan pelumas ball screw ini adalah kepastian terdistribusikannya pelumas ini secara merata ke tempat-tempat yang seharusnya. Pelumas ini di distribusikan dari tabung belakang menuju meja mesin melalui pipa kecil dengan bantuan pompa. Apabila ada measalah dengan sistem distribusi, maka meja aka bergerak tanpa pelumas, akibatnya dalam waktu singkat ball screw akan rusak (aus, terbakar, dll), bearing akan hancur, dan biaya yang dikeluarkan untuk memperbaikinya akan sangat mahal. Pastikan bahwa pelumas terdistribusi dengan benar dengan cara membuka tutup meja secara periodik dan memeriksa apakah pelumas terdistribusi dengan benar. Lakukan pemeriksaan ini sebulan sekali. Gejala awal dari kerusakan ball screw atau bearing dapat dideteksi dari bunyi kasar yang dikeluarkan meja ketika meja digerakkan. Lakukan segera pemeriksaan apabila ini terjadi.

Ball Screw                                                 Tabung pelumas

2.2 Pelumas Guide way slider

Mesin Milling CNC memiliki 4 buah Guide way slider, yaitu perangkat yang menyangga semua beban berat meja, dan membawa meja bergerak ke sumbu  dan Y. Guide way ini bertanggung jawab atas akurasi pergerakkan meja dan kemulusan gerakannya. Hubungan antara guide way, rel landasan dan meja mesin adalah mutlak sliding fit, tidak diperkenankan adanya kelonggaran sedikitpun. Apabila itu terjadi, maka akurasi pergerakan akan melenceng jauh, dan bearing serta ball screw akan cepat rusak. Untuk menjaga konsistensinya, pergerakan guide way ini juga harus selalu dibantu oleh pelumas. Kebanyakan mesin menyatukan pelumas ini dengan pelumas pada ball screw. Tetapi ada beberapa mesin yang memisahkannya. Untuk tipe mesin ini Anda harus memeriksa distribusi pelumasan juga secara terpisah.

Guide Way Slider

3.3 Pelumas untuk Silinder udara bertekanan pada proses ATC (Auto Tool Change)

Pada proses ganti tool secara otomatis, mesin menggunakan pneumatic cylinder yang dibantu udara bertekanan (angin) sebagai tenaganya. Udara bertekanan itu mendorong poros yang ada didalam Cylinder yang pada gilirannya akan mendorong tuas pada magasin untuk mengeluarkan tool. Untuk cylinder inipun dibutuhkan pelumas yang harus selalu kita periksa kecukupannya. Pelumas ini biasanya diletakkan pada tabung plastik kecil yang diletakkan di depan cylindernya. Meskipun pelumas untuk cylinder ini sangat awet, bisa bertahan sampai bertahun-tahun tanpa harus ditambah, tetapi pemeriksaan secara periodik tetap harus dilakukan untuk mengantisipasi kebocoran. Jenis pelumas untuk cylinder ini bisa menggunakan oli hidrolik no.32, oli yang sama yang biasa digunakan pada mesin jahit.

Pelumas ATC Pneumatic Cylinder

3.4 Saringan udara panel belakang mesin.

Pada bagian belakang mesin terdapat panel tempat menyimpan perangkat keras mesin tersebut. Panel tersebut berisi kartu pengatur (untuk spindle, motor servo, amplifier),  relay dan lain-lain. Pada saat mesin dihidupkan, hal ini akan meningkatkan suhu pada ruangan dalam, oleh karena itu pada pintu panel belakang biasanya dipasang satu exhaustfan yang menarik udara luar ke dalam ruangan panel selama mesin di hidupkan. Pada pintu fan ini di pasang filter mat untuk menyaring debu yang ikut tertarik, dan filter ini akan cepat sekali kotor tertutup debu (tergantung dari lingkungan ruangan mesin ditempatkan). Apabila filter ini tersumbat debu, fan akan gagal mendinginkan ruangan panel, dan akibatnya hardware dalam ruangan panel akan mengalami overheat dan mengalami kerusakan. Bersihkan filter fan pada pintu ruangan panel belakang SETIAP HARI.

Saringan udara panel masin

3.5 Tangki Coolant

Setiap mesin memiliki tangki khusus untuk penampungan coolant (pendingin) dengan kapasitas yang berbeda-beda, berkisar antara 200 hingga 700-an liter air, tergantung dari ukuran mesin. Alur yang terjadi pada proses pendinginan benda kerja oleh coolant adalah sebagai berikut : coolant pada tangki ditarik oleh pompa menuju inlet yang terpasang pada (biasanya blok spindle mesin) melalui selang fleksible. Inlet akan mengeluarkan coolant ke arah benda kerja atau tool (tergantung arah yang dinginkan operator) dengan kapasitas semburan yang bisa di atur. Coolant tersebut kemudian akan mengalir kembali ke dalam tangki coolant yang berada di bagian bawah mesin. Pada saat coolant kembali mengalir ke tangki penampungan, chip yang halus akan ikut terbawa masuk karena ukurannya yang kecil sehingga bisa masuk ke celah yang kecil dan berbobot cukup ringan sehingga mudah terbawa arus coolant. Tumpukan chip halus pada tangki coolant dalam jumlah banyak akan mengakibatkan tersumbatnya saluran keluar dari tangki menuju selang, dan akibatnya coolant tidak akan keluar dari inlet. Permesinan pada material logam HARUS SELALU MENGGUNAKAN COOLANT. Bersihkan tangki secara periodik (2 minggu sekali atau sebulan sekali, tergantung dari produktifitas mesin dan jenis material yang digunakan).

Tanki Coolant

Selain perawatan rutin komponen di atas, kebersihan bodi mesin secara keseluruhan harus dijaga SETIAP HARI KERJA tanpa kecuali.

3. Tombol pada panel control

Panel kontrol adalah pusat pemerintahan dari mesin CNC. Dari panel kontrol inilah semua perintah pergerakan mesin dikeluarkan. Setiap Setter mutlak harus memahami semua fungsi dari panel kontrol.

DAFTAR PUSTAKA 

Ansori, Nachrul dan M. Imron Mustajib. 2013. Sistem Perawatan Terpadu. Yogyakarta: Graha Ilmu.

Sutalaksana, Iftikar Z. dkk. 1979. Teknik Tata Cara Kerja : Edisi Kedua. Bandung : Institute Teknologi Bandung.

Max, A. 2014. Enhancement of Teaching Design of CNC Milling Machine. Procedia.  

                                                                   PROSES PENGOLAHAN LOGAM 

A. Mengenal Material dan Mineral Material dapat berupa bahan logam dan non logam. Bahan logam ini terdiri dari logam ferro dan nonferro. Bahan logam ferro diantaranya besi, baja, dan besi cor, sedangkan logam nonferro (bukan besi) antara lain emas, perak, aluminium, tembaga, kuningan, dan timah putih . Bahan non logam dapat dibagi menjadi bahan organik (bahan yang berasal dari alam) dan bahan anorganik. Selain pengelompokan diatas, material juga dapat dikelompokkan berdasarkan unsur-unsur kimia, yaitu unsur logam, nonlogam dan metalloid. Dengan mengetahui unsur–unsur kimia ini, kita dapat menghasilkan logam yang kuat dan keras sesuai kebutuhan. 

1. Berbagai Macam Sifat Logam

Logam mempunyai beberapa sifat antara lain: sifat mekanis, sifat fisika, sifat kimia dan sifat pengerjaan. Sifat mekanis adalah kemampuan suatu logam untuk menahan beban yang diberikan pada logam tersebut. Pembebanan yang diberikan dapat berupa pembebanan statis (besar dan arahnya tetap), ataupun pembebanan dinamis (besar dan arahnya berubah). Yang termasuk sifat mekanis pada logam, antara lain: kekuatan bahan (strength), kekerasan elastisitas, kekakuan, plastisitas, kelelahan bahan, sifat fisika, sifat kimia, dan sifat pengerjaan. 

a. Kekuatan (strength) adalah kemampuan material untuk menahan tegangan tanpa kerusakan. Beberapa material seperti baja struktur, besi tempa, alumunium, dan tembaga mempunyai kekuatan tarik dan tekan yang hampir sama. Sementara itu, kekuatan gesermya kira-kira dua pertiga kekuatan tariknya. Ukuran kekuatan bahan adalah tegangan maksimumnya, atau gaya terbesar persatuan luas yang dapat ditahan bahan tanpa patah. Untuk mengetahui kekuatan suatu material dapat dilakukan dengan pengujian tarik, tekan, atau geser. 

b. Kekerasan (hardness) adalah ketahanan suatu bahan untuk menahan pembebanan yang dapat berupa goresan atau penekanan. Kekerasan merupakan kemampuan suatu material untuk menahan takik atau kikisan. Untuk mengetahui kekerasan suatu material digunakan uji Brinell. 

c. Kekakuan adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk atau deformasi setelah diberi beban. 

d. Kelelahan bahan adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima beban yang berganti-ganti dengan tegangan maksimum diberikan pada setiap pembebanan. 

e. Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan untuk kembali ke bentuk semula setelah menerima beban yang mengakibatkan perubahan bentuk. Elastisitas merupakan kemampuan suatu material untuk kembali ke ukuran semula setelah gaya dari luar dilepas. Elastisitas ini penting pada semua struktur yang mengalami beban yang berubah-ubah terlebih pada alat-alat dan mesin-mesin presisi. 

f. Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan padat untuk mengalami perubahan bentuk tetap tanpa ada kerusakan. 

g. Sifat fisika adalah karakteristik suatu bahan ketika mengalami peristiwa fisika seperti adanya pengaruh panas atau listrik. Yang termasuk sifat-sifat adalah sebagai berikut: Titik lebur, Kepadatan, Daya hantar panas, dan daya hantar listrik, kemampuan suatu logam dalam mengalami peristiwa korosi. Korosi adalah terjadinya reaksi kimia antara suatu bahan dengan lingkungannya. Secara garis besar ada dua macam korosi, yaitu korosi karena efek galvanis dan reaksi kimia langsung. 

h. Sifat pengerjaan adalah suatu sifat yang timbul setelah diadakannya proses pengolahan tertentu. Sifat pengerjaan ini harus diketahui terlebih dahulu sebelum pengolahan logam dilakukan. 

2. Mineral 

Mineral merupakan suatu bahan yang banyak terdapat di dalam bumi, mempunyai bentuk dan ciri-ciri khusus serta mempunyai susunan kimia yang tetap. Mineral memiliki ciri-ciri khas antara lain: 

a. Warna, mineral mempunyai warna tertentu, misalnya malagit berwarna hijau, lazurit berwarna biru, dan ada pula mineral yang memiliki bermacam-macam warna misalnya kuarsa. 

b. Cerat, merupakan warna yang timbul bila mineral tersebut digoreskan pada porselen yang tidak dilicinkan. c. Kilatan merupakan sinar suatu mineral apabila memantulkan cahaya yang dikenakan kepadanya. Misalnya emas, timah, dan tembaga yang mempunyai kilat logam. 

d. Kristal atau belahan merupakan mineral yang mempunyai bidang datar halus. Misalnya, seng, bentuk kristalnya dapat dipecah-pecah menjadi beberapa kubus dan patahannya akan terlihat dengan jelas. Setiap mineral memiliki bentuk kristal yang berbeda-beda. Contohnya bentuk kubus pada galmer (bilih seng), bentuk heksagonal (enam bidang) pada kuarsa dan lain-lain. d. Berat jenis, mineral mempunyai berat jenis antara 2 – 4 ton/m2. Berat jenis ini akan berubah setelah diolah menjadi bahan. 

3. Berbagai Jenis Sumber Daya Mineral 

a. Unsur-unsur Logam Unsur-unsur logam dibagi lagi dalam dua kelompok menurut banyaknya, yaitu yang berlimpah di kerak bumi seperti besi, alumunium, mangan, dan titanium, dan yang sedikit terdapat di alam seperti tenbaga, timah hitam. 

b. Unsur-unsur Nonlogam Unsur-unsur nonlogam (nonmetallic) dapat dibagi menjadi empat kelompok berdasarkan kegunaannya, antara lain : 

c. Natrium klorida, kalsium fosfat, dan belerang merupakan bahan- bahan utama industri-industri kimia dan pupuk buatan. 

d Pasir, batu kerikil, batu hancur, gips, dan semen terutama dipakai sebagai bahan-bahan bangunan dan konstruksi lainnya. 

e. Bahan bakar fosil, yaitu yang berasal dari sisa-sisa tanaman dan binatang seperti batubara, minyak bumi, dan gas alam. Persediaan energi kita sekarang sangat bergantung pada bahan-bahan ini. 

f. Air merupakan sumber mineral terpenting dari semuanya yang terdapat melimpah di permukaan bumi. 

Tanpa air tidak mungkin kita dapat menanam dan menghasilkan bahan makanan. 

1) Pemurnian Mineral Mineral pada awalnya ditemukan di alam masih bercampur dengan mineral lain sehingga perlu dilakukan proses pemurnian untuk mendapatkan satu bentuk mineral. Pemurnian mineral adalah proses memisahkan satu bentuk mineral dari mineral-mineral lainnya melalui satu proses dan cara tertentu. 

a. Proses pemurnian bijih besi Melebur dan mengoksidasi besi adalah proses kimia yang sederhana. Selama proses itu, karbon dalam bentuk kokas dan oksida besi bereaksi pada suhu tinggi, membentuk metalik iron (besi yang bersifat logam) dan gas karbon dioksida. Karena bijih besi jarang ada yang murni, batu kapur (CaCO3) harus juga ditambahkan sebagai imbuh (flux) agar bercampur dengan kotoran-kotoran dan mengeluarkannya sebagai slag (terak). 

Dapur pengolahan biji besi menjadi besi Sejak abad ke-14 besi mulai diproduksi dalam jumlah besar dan dasar-dasar eksploitasi industri besi secara modern sudah dimulai. Setelah itu diperoleh berbagai penemuan dalam produksi besi, antara lain: 

(a) metode untuk memproduksi baja yang berkualitas tinggi dari besi kasar, 

(b) prosedur-prosedur tanur yang lebih efisien, termasuk juga pemakaian kokas yang dibuat dari batu bara sebagai pengganti arang kayu, akibat semakin berkurangnya persediaan kayu. 

(c) metode-metode untuk mereduksi bijih besi. 

(d) metode-metode untuk memamfaatkan bijih-bijih besi yang mengandung kotoran-kotoran perusak seperti fosfor dan belerang.dan 

(d) metode-metode untuk memproses bijih besi berkadar rendah. 

b. Proses pemurnian Alumunium Proses pemurnian alumunium dengan cara memanaskan alumunium hidroksida sampai lebih kurang 1300°C (diendapkan), akan didapatkan alumina. Karena titik lelehnya tinggi, alumina dilarutkan ke dalam cairan klorit (garam Na3AlF6) yang berfungsi sebagai elektrolit sehingga titik lelehnya menjadi rendah (1000°C). Lima belas persen alumina (Al2O3) dapat diuraikan ke dalam kriolit, sedang proses elektrolisis di sini sebagai reduksi Al2O3. Bijih bauksit mula-mula dimurnikan terlebih dahulu dengan proses kimia dan alumunium oksida murni diuraikan dengan elektrolisis. Bauksit dimasukkan ke dalam kauksit soda, alumina di dalamnya membentuk natrium aluminat, bagian lain tidak bereaksi dan dapat dipisahkan 

c. Proses pemurnian Tembaga Proses pemurnian tembaga diawali dengan penggilingan bijih tembaga kemudian dicampur dengan batu kapur dan bahan fluks silika. Tepung bijih dipekatkan terlebih dahulu, sesudah itu dipanggang sehingga terbentuk campuran FeS, FeO, SiO2, dan CuS. Campuran ini disebut kalsin dan dilebur dengan batu kapur sebagi fluks dalam dapur reverberatory. Besi yang ada larut dalam terak dan tembaga, besi yang tersisa ditaungkan ke dalam konventor. Udara dihembuskan ke dalam konventor selama 4 – 5 jam, kotoran-kotoran teroksidasi, dan besi membentuk terak yang dibuang pada selang waktu tertentu. Panas oksidasi yang dihasilkan cukup tinggi sehingga muatan tetap cair dan sulfida tembaga akhirnya berubah menjadi oksida tembaga dan sulfat. Bila aliran udara dihentikan, oksida bereaksi dengan sulfida membentuk tembaga blister dan dioksida belerang. Setelah itu, tembaga ini dilebur dan dicor menjadi slab, kemudian diolah lebih lanjut secara elektronik menjadi tembaga murni. 

d. Proses pemurnian Timah Putih (Sn) Proses pemurnian timah putih diawali dengan memisahkan Bijih timah dan pasir dengan mencuci lalu dikeringkan. Setelah itu, bijih itu dilebur di dalam dapur corong atau dapur nyala api dengan kokas dan dituang menjadi balok-balok kecil. 

e. Proses pemurnian Timbal/timah hitam (Pb) Bijih-bijih timbal harus dipanggang terlebih dahulu untuk menghilangkan sulfida-sulfida, sedang timbal dengan campurannya yang lain berubah menjadi oksida timah hitam (PbO) dan sebagian lagi menjadi timbal sulfat (PbSO4). Dengan menambah kwarsa (SiO2) pada sulfat di atas suhu yang tinggi akan mengubah timbal sulfat menjadi silikat. Campuran silikat timbal dengan oksida timbal yang dipijarkan pakai kokas kemudian dicampur dengan batu kapur, akan menghasilkan timbal. 

f. Proses pemurnian Seng (Zn) Proses pemurnian seng diawali dengan memisahkan bijih seng kemudian dipanggang dalam dapur untuk mengeluarkan belerang dan asam arang. Setelah itu terjadilah oksida seng, karbonatnya terurai dan sulfidanya dioksidasi. Bijih seng didapat dari senyawa belerang diantaranya karbonat seng (ZnCO3), silikat seng (ZnSiO4H2O), dan sulfida seng (ZnS). 

g. Proses pemurnian Magnesium Untuk memperoleh magnesium dilakukan dengan jalan elektrolisis, yaitu dengan cara memijarkan oksida magnesium bersama-sama dengan zat arang (karbon) atau silisium ferro sebagai bahan reduksi. Setelah itu magnesium dapat terpisahkan. 

h. Proses pemurnian Perak Proses pemurnian perak dilakukan dengan jalan elektrolisis bijih-bijih perak. Bijih perak yang mengandung belerang dipanggang dahulu kemudian dicairkan. Bijih yang mengandung timbal dihaluskan kemudian dicairkan dengan memasukkan zat asam yang banyak sampai timbal terbakar menjadi glit-timbel dan dikeluarkan sebagai terak. Setelah itu, hanya tertinggal peraknya saja. 

i. Proses pemurnian Platina Proses pemurnian platina tergantung pada zat-zat yang terkandung dalam bijih-bijih logam. Bijih-bijih yang mengandung emas dikerjakan dalam air raksa, sedangkan platina tidak dapat melarut dalam air raksa. Berikutnya adalah dengan proses kimiawi (proses elektrolisis). Platina itu dapat dibersihkan sampai tercapai keadaan yang murni. 

j. Proses pemurnian Nikel (Ni) Proses pemurnian nikel diawali dengan pembakaran bijih nikel, kemudian dicairkan untuk proses reduksi dengan menggunakan arang dan bahan tambahan lain dalam sebuah dapur tinggi. Dari proses tersebut nikel yang didapat kurang lebih 99%. Jika hasil yang diinginkan lebih baik (tidak berlubang), proses pemurniannya dikerjakan dengan jalan elektrolisis di atas sebuah cawan tertutup dalam dapur nyala api. Reduktor yang digunakan biasanya mangan dan fosfor. 

B. Mengenal Proses Pengecoran Logam 

1. Pengertian Pengecoran (casting) adalah suatu proses penuangan materi cair seperti logam atau plastik yang dimasukkan ke dalam cetakan, kemudian dibiarkan membeku di dalam cetakan tersebut, dan kemudian dikeluarkan atau dipecah-pecah untuk dijadikan komponen mesin. Pengecoran digunakan untuk membuat bagian mesin dengan bentuk yang kompleks. Gambar 

2 : Proses pengecoran logam Pengecoran digunakan untuk membentuk logam dalam kondisi panas sesuai dengan bentuk cetakan yang telah dibuat. Pengecoran dapat berupa material logam cair atau plastik yang bisa meleleh (termoplastik), juga material yang terlarut air misalnya beton atau gips, dan materi lain yang dapat menjadi cair atau pasta ketika dalam kondisi basah seperti tanah liat, dan lain-lain yang jika dalam kondisi kering akan berubah menjadi keras dalam cetakan, dan terbakar dalam perapian. Proses pengecoran dibagi menjadi dua, yaitu : expandable (dapat diperluas) dan non expandable (tidak dapat diperluas). 

Logamcair sedang dituangkan ke dalamcetakan Pengecoran biasanya diawali dengan pembuatan cetakan dengan bahan pasir. Cetakan pasir bisa dibuat secara manual maupun dengan mesin. Pembuatan cetakan secara manual dilakukan bila jumlah komponen yang akan dibuat jumlahnya terbatas, dan banyak variasinya. Pembuatan cetakan tangan dengan dimensi yang besar dapat menggunakan campuran tanah liat sebagai pengikat. Dewasa ini cetakan banyak dibuat secara mekanik dengan mesin agar lebih presisi serta dapat diproduk dalam jumlah banyak dengan kualitas yang sama baiknya. 

2. Pembuatan Cetakan Manual Pembuatan cetakan tangan meliputi pembuatan cetakan dengan kup dan drag, seperti pada gambar di bawah ini: 

Dimensi benda kerja yang akan dibuat 

(a), menutupi permukaan pola dalam rangka cetak dengan pasir, 

(b) cetakan siap 

(c), proses penuangan 

(d), dan produk pengecoran 

(e). Selain pembuatan cetakan secara manual, juga dikenal pembuatan cetakan dengan mesin guncang, pembuatan cetakan dengan mesin pendesak, pembuatan cetakan dengan mesin guncang desak, prembuatan cetakan dengan mesin tekanan tinggi, dan pembuatan cetakan dengan pelempar pasir. 

3. Pengolahan Pasir Cetak 

Pasir cetak yang sudah digunakan untuk membuat cetakan, dapat dipakai kembali dengan mencampur pasir baru dan pengikat baru setelah kotoran-kotoran dalam pasir tersebut dibuang. Pasir cetak dapat digunakan berulang-ulang. Setelah digunakan dalam proses pembuatan suatu cetakan, pasir cetak tersebut dapat diolah kembali tidak bergantung pada bahan logam cair. Prosesnya dengan cara pembuangan debu halus dan kotoran, pencampuran, serta pendinginan pasir cetak. Adapun mesin-mesin yang dipakai dalam pengolahan pasir, antara lain: 

a. Penggiling pasir Penggiling pasir digunakan apabila pasir tersebut menggunakan lempung sebagai pengikat, sedangkan untuk pengaduk pasir digunakan jika pasir menggunakan bahan pengikat seperti minyak pengering atau natrium silikat. 

b. Pencampur pasir Pencampur pasir digunakan untuk memecah bungkah-bungkah pasir setelah pencampuran. Jadi, pasir dari penggiling pasir kadang-kadang diisikan ke pencampur pasir atau biasanya pasir bekas diisikan langsung ke dalamnya. 

c. Pengayakan Untuk mendapatkan pasir cetak, ayakan dipakai untuk menyisihkan kotoran dan butir-butir pasir yang sangat kasar. Jenis ayakan ada dua macam, yaitu ayakan berputar dan ayakan bergetar. 

d. Pemisahan magnetis Pemisahan magnetis digunakan untuk menyisihkan potongan- potongan besi yang berada dalam pasir cetak tersebut. 

e. Pendingin pasir Dalam mendinginkan pasir, udara pendingin perlu bersentuhan dengan butir-butir pasir sebanyak mungkin. Pada pendingin pasir pengagitasi, udara lewat melalui pasir yang diagitasi. Adapun pada pendingin pasir tegak, pasir dijatuhkan ke dalam tangki dan disebar oleh sebuah sudu selama jatuh, yang kemudian didinginkan oleh udara dari bawah. Pendingin pasir bergetar menunjukkan alat di mana pasir diletakkan pada pelat dan pengembangan pasir efektif. 

4. Pengecoran Cetakan Ekspandable (Expandable Mold Casting) Expandable mold casting adalah sebuah klasifikasi generik yang melibatkan pasir, plastiK, tempurung, gips, dan investment molding (teknik lost-wax). Metode ini melibatkan penggunaan cetakan sementara dan cetakan sekali pakai. 

5. Pengecoran dengan Pasir (Sand Casting) Pengecoran dengan pasir membutuhkan waktu selama beberapa hari dalam proses produksinya dengan hasil rata-rata (1-20 unit/jam proses pencetakan) dan proses pengecoran dengan bahan pasir ini akan membutuhkan waktu yang lebih lama terutama untuk produksi dalam skala yang besar. Pasir hijau/green sand (basah) hampir tidak memiliki batas ukuran beratnya, akan tetapi pasir kering memiliki batas ukuran berat tertentu, yaitu antara 2.300-2.700 kg. Batas minimumnya adalah antara 0,05-1 kg. Pasir ini disatukan dengan menggunakan tanah liat (sama dengan proses pada pasir hijau) atau dengan menggunakan bahan perekat kimia/minyak polimer. Pasir hampir pada setiap prosesnya dapat diulang beberapa kali dan membutuhkan bahan input tambahan yang sangat sedikit. Pada dasarnya, pengecoran dengan pasir ini digunakan untuk mengolah logam bertemperatur rendah, seperti besi, tembaga, aluminium, magnesium, dan nikel. Pengecoran dengan pasir ini juga dapat digunakan pada logam bertemperatur tinggi, namun untuk bahan logam selain itu tidak akan bisa diproses. Pengecoran ini adalah teknik tertua dan paling dipahami hingga sekarang. Bentuk-bentuk ini harus mampu memuaskan standar tertentu sebab bentuk-bentuk tersebut merupakan inti dari proses pergecoran dengan pasir . 

6. Pengecoran dengan Gips (Plaster Casting) Gips yang tahan lama lebih sering digunakan sebagai bahan dasar dalam produksi pahatan perunggu atau sebagai pisau pahat pada proses pemahatan batu. Dengan pencetakan gips, hasilnya akan lebih tahan lama (jika disimpan di tempat tertutup) dibanding dengan tanah liat asli yang harus disimpan di tempat yang basah agar tidak pecah. Dalam proses pengecoran ini, gips yang sederhana dan tebal dicetak, diperkuat dengan menggunakan serat, kain goni, semua itu dibalut dengan tanah liat asli. Pada proses pembuatannya, gips ini dipindah dari tanah liat yang lembab, proses ini akan secara tidak sengaja merusak keutuhan tanah liat tersebut. Akan tetapi ini bukanlah masalah yang serius karena tanah liat tersebut telah berada di dalam cetakan. Cetakan kemudian dapat digunakan lagi di lain waktu untuk melapisi gips aslinya sehingga tampak benar-benar seperti tanah liat asli. Permukaan gips ini selanjutnya dapat diperbarui, dilukis, dan dihaluskan agar menyerupai pencetak dari perunggu. Pengecoran dengan gips hampir sama dengan pengecoran dengan pasir kecuali pada bagian gips diubah dengan pasir. Campuran gips pada dasarnya terdiri dari 70-80 % gipsum dan 20-30 % penguat gipsum dan air. Pada umumnya, pembentukan pengecoran gips ini membutuhkan waktu persiapan kurang dari 1 minggu, setelah itu akan menghasilkan produksi rata-rata sebanyak 1-10 unit/jam pengecorannya dengan berat untuk hasil produksinya maksimal mencapai 45 kg dan minimal 30 kg, dan permukaan hasilnyapun memiliki resolusi yang tinggi dan halus. Jika gips digunakan dan pecah, maka gips tersebut tidak dapat diperbaiki dengan mudah. Pengecoran dengan gips ini normalnya digunakan untuk logam non belerang seperti aluminium, seng, tembaga. Gips ini tidak dapat digunakan untuk melapisi bahan-bahan dari belerang karena sulfur dalam gipsum secara perlahan bereaksi dengan besi. Persiapan utama dalam pencetakan adalah pola yang ada disemprot dengan film yang tebal untuk membuat gips campuran. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah cetakan merusak pola. Unit cetakan tersebut dikocok sehingga gips dapt mengisi lubang-lubang kecil di sekitar pola. Pembentuk pola dipindahkan setelah gips diatur. Pengecoran gips ini menunjukkan kemajuan, karena penggunaan peralatan otomatis dapat segera digunakan dengan mudah ke sistem robot, karena ketepatan desain permintaan semakin meningkat yang bahkan lebih besar dari kemampuan manusia. 

7. Pengecoran Gips, Beton, atau Plastik Resin. 

Gips sendiri dapat dilapisi, demikian pula dengan bahan-bahan kimia lainnya seperti beton atau plastik resin. Bahan-bahan ini juga mengunakan percetakan yang sama seperti penjelasan di atas (waste mold) atau multiple use piece mold, atau percetakan yang terbuat dari bahan-bahan yang sangat kecil atau bahan yang elastis seperti karet latex (yang cenderung disertai dengan cetakan yang ekstrim). Jika pengecoran dengan gips atau beton maka produk yang dihasilkan akan seperti kelereng, tidak begitu menarik, kurang transparan dan biasanya dilukis. Tak jarang hal ini akan memberikan penampilan asli dari logam/batu. Alternatif untuk mengatasi hal ini adalah lapisan utama akan dibiarkan mengandung warna pasir sehingga memberikan nuansa bebatuan. Dengan menggunakan pengecoran beton, bukan pengecoran gips, memungkinkan kita untuk membuat ukiran, pancuran air, atau tempat duduk luar ruangan. Selanjutnya adalah membuat meja cuci (washstands) yang menarik, washstands dan shower stalls dengan perpaduan beraneka ragam warna akan menghasilkan pola yang menarik seperti yang tampak pada kelereng/ravertine. 

Turbin air produk hasil pengecoran logam Proses pengecoran seperti die casting dan sand casting menjadi suatu proses yang mahal, bagaimanapun juga komponen-komponen yang dapat diproduksi menggunakan pengecoran investment dapat menciptakan garis-garis yang tak beraturan dan sebagian komponen ada yang dicetak near net shape sehingga membutuhkan sedikit atau bahkan tanpa pengecoran ulang. 

8. Pengecoran Sentrifugal (Centrifugal Casting) 

Pengecoran sentrifugal berbeda dengan penuangan gravitasi-bebas dan tekanan-bebas karena pengecoran sentrifugal membentuk dayanya sendiri menggunakan cetakan pasir yang diputar dengan kecepatan konstan. Pengecoran sentrifugal roda kereta api merupakan aplikasi awal dari metode yang dikembangkan oleh perusahaan industri Jerman Krupp dan kemampuan ini menjadikan perkembangan perusahaan menjadi sangat cepat. 

9. Die Casting Die casting adalah proses pencetakan logam dengan menggunakan penekanan yang sangat tinggi pada suhu rendah. Cetakan tersebut disebut die. Rentang kompleksitas die untuk memproduksi bagian-bagian logam non belerang (yang tidak perlu sekuat, sekeras, atau setahan panas seperti baja) dari keran cucian sampai cetakan mesin (termasuk hardware, bagian-bagian komponen mesin, mobil mainan, dsb). 

Die casting Logam biasa seperti seng dan alumunium digunakan dalam proses die casting. Logam tersebut biasanya tidak murni melainkan logam logam yang memiliki karakter fisik yang lebih baik. Akhir-akhir ini suku cadang yang terbuat dari plastik mulai menggantikan produk die casting banyak dipilih karena harganya lebih murah (dan bobotnya lebih ringan yang sangat penting khususnya untuk suku cadang otomotif berkaitan dengan standar penghematan bahan bakar). Suku cadang dari plastik lebih praktis (terutama sekarang penggunan pemotongan dengan bahan plastik semakin memungkinkan) jika mengesampingkan kekuatannya, dan dapat didesain ulang untuk mendapatkan kekuatan yang dibutuhkan. Terdapat empat langkah utama dalam proses die casting. Pertama- tama cetakan disemprot dengan pelicin dan ditutup. Pelicin tersebut membantu mengontrol temperatur die dan membantu saat pelepasan dari pengecoran. Logam yang telah dicetak kemudian disuntikkan pada die di bawah tekanan tinggi. Takanan tinggi membuat pengecoran setepat dan sehalus adonan. Normalnya sekitar 100 MPa (1000 bar). Setelah rongganya terisi, temperatur dijaga sampai pengecoran menjadi solid (dalam proses ini biasanya waktu diperpendek menggunakan air pendingin pada cetakan). Terakhir die dibuka dan pengecoran mulai dilakukan. Yang tak kalah penting dari injeksi bertekanan tinggi adalah injeksi berkecepatan tinggi, yang diperlukan agar seluruh rongga terisi, sebelum ada bagian dari pengecoran yang mengeras. Dengan begitu diskontinuitas (yang merusak hasil akhir dan bahkan melemahkan kualitas pengecoran) dapat dihindari, meskipun desainnnya sangat sulit untuk mampu mengisi bagian yang sangat tebal. Sebelum siklusnya dimulai, die harus di-instal pada mesin die pengecoran, dan diatur pada suhu yang tepat. Pengesetan membutuhkan waktu 1-2 jam, dan barulah kemudian siklus dapat berjalan selama sekitar beberapa detik sampai beberapa menit, tergantung ukuran pengecoran. Batas masa maksimal untuk magnesium, seng, dan aluminium adalah sekitar 4,5 kg, 18 kg, dan 45 kg. Sebuah die set dapat bertahan sampai 500.000 shot selama masa pakainya, dipengaruhi oleh suhu pelelehan dari logam yang digunakan. Aluminium biasanya memperpendek usia die karena tingginya temperatur dari logam cair yang mengakibatkan kikisan cetakan baja pada rongga. Cetakan untuk die casting seng bertahan sangat lama karena rendahnya temperatur seng. Sedang untuk tembaga, cetakan memiliki usia paling pendek dibanding yang lainnya. Hal ini terjadi karena tembaga adalah logam terpanas. Seringkali dilakukan operasi sekunder untuk memisahkan pengecoran dari sisa-sisanya, yang dilakukan dengan menggunakan trim die dengan power press atau hidrolik press. Metode yang lama adalah memisahkan dengan menggunakan tangan atau gergaji. Dalam hal ini dibutuhkan pengikiran untuk menghaluskan bekas gergajian saat logam dimasukkan atau dikeluarkan dari rongga. Pada akhirnya, metode intensif, yang membutuhkan banyak tenaga digunakan untuk menggulingkan shot jika bentuknya tipis dan mudah rusak. Pemisahan juga harus dilakukan dengan hati-hati. Kebanyakan die caster melakukan proses lain untuk memproduksi bahan yang tidak siap digunakan. Yang biasa dilakukan adalah membuat lubang untuk menempatkan sekrup. 

Salah satu produk die casting 10. Kecepatan Pendinginan Kecepatan di saat pendinginan cor mempengaruhi properti, kualitas dan mikrostrukturnya. Kecepatan pendinginan sangat dikontrol oleh media cetakan. Ketika logam yang dicetak dituangkan ke dalam cetakan, pendinginan dimulai. Hal ini terjadi, karena panas antara logam yang dicetak mengalir menuju bagian pendingin cetakan. Materi-materi cetakan memindahkan panas dari pengecoran menuju cetakan dalam kecepatan yang berbeda. Contohnya, beberapa cetakan yang terbuat dari plaster memungkinkan untuk memidahkan panas dengan lambat sekali sedangkan cetakan yang keseluruhannya terbuat dari besi yang dapat mentranfer panas dengan sangat cepat sekali. Pendinginan ini akan berakhir dengan pengerasan di mana logam cair berubah menjadi logam padat. Pada tahap dasar ini, pengecoran logam menuangkan logam ke dalam cetakan tanpa mengontrol bagaimana pencetakan mendingin dan logam membeku dalam cetakan. Ketika panas harus dipindahkan dengan cepat, para ahli akan merencanakan cetakan yang digunakan untuk mencakup penyusutan panas pada cetakan, disebut dengan chills. Fins bisa juga didesain pada pengecoran untuk panas inti, yang kemudian dipindahkan pada proses cleaning (juga disebut fetting). Kedua metode bisa digunakan pada titik-titik lokal pada cetakan dimana panas akan disarikan secara cepat. Ketika panas harus dipindahkan secara pelan, pemicu atau beberapa alas bisa ditambahkan pada pengecoran. Pemicu adalah sebuah cetakan tambahan yang lebih luas yang akan mendingin lebih lamban dibanding tempat dimana pemicu ditempelkan pada pengecoran. Akhirnya, area pengecoran yang didinginkan secara cepat akan memiliki struktur serat yang bagur dan area yang mendingin dengan lamban akan memilki struktur serat yang kasar. 

DAFTAR PUSTAKA 

Allow,B.J . 1990. Heavy Metal In Soils. New York : Jhon Willey and Sons Inc

John A. Schey, 2009, Proses Manufaktur : Introduction to Manufacture Processes edisi ketiga, Department of Mechanical Engineering, University of Waterloo, Ontario

Schey John A, 2011, Proses Manufactur. Andi, yogyakarta.

Surdia tata dan Kenji chijiiwa, 2000, Teknik Pengecoran Logam. PT Pratnya Paramita, Jakarta.

INDUSTRI PENGOLAHAN LOGAM

Industri Pengolahan Logam

Secara umum logam bisa dibedakan atas dua yaitu :

logam- logam besi (ferous) dan logam-logam bukan besi (non feorus). Sesuai dengan namanya logam-logam besi adalah logam atau paduan yang mengandung besi sebagai unsur utamanya, sedangkan logam-logam bukan besi adalah logam yang tidak atau sedikit sekali mengandung besi.  

• Logam-logam besi terdiri atas :

 - besi tuang (cast iron)

 - baja karbon (carbon steel)

 - baja paduan (alloy steel)

 - baja spesial (specialty steel)

Keempat kelompok besi diatas terbagi lagi atas pengelompokan  yang lebih kecil yang diperlihatkan pada tabel 1. Untuk logam bukanbesi contohnya adalah logam dan paduan seperti : aluminium, tembaga, timah, emas, magnesium dsb.

Dalam penggunaannya pada bidang teknik diharuskan memilih bahan logam yang sesuai dengan keperluan aplikasi dalam hal kekuatan, kekerasan, kekuatan lelah, ketahan korosi dan sebagainya sehingga dalam pemakaiannya akan memberikan hasil yang paling optimal. 

Sifat-sifat yang diperlukan di dalam aplikasi sangat dipengaruhi oleh struktur bahan tersebut, sedangkan struktur yang terbentuk dipengaruhi oleh komposisi kimia, teknik/proses pembuatan serta proses perlakuan panas yang diberikan kepada logam tersebut. Secara  skematik hubungan antara struktur, sifat mekanik dan kualitas yang diberikan logam diperlihatkan pada gambar 1.  

Pada produk rekayasa, selain pengaruh faktor-faktor diatas, kualitasnya juga dipengaruhi oleh faktor desain (perencanaan) dan kondisi pengoperasian. 

Pada dewasa ini penggunaan logam yang paling banyak masih didominasi oleh logam besi dan paduannya terutama di bidang permesinan.

Logam aluminium dan paduannya juga mengalami penggunaan yang meningkat akhir-akir ini karena beberapa sifatsifatnya yang disukai yang salah satunya adalah bobotnya yang ringan.

• Teknologi Pengolahan Logam

Proses pengolahan logam secara garis besar diperlihatkan pada gambar 2. Dari gambar tersebut proses pengolahan logam dibagi atas 3 bagian pokok yaitu :

1. Industri hulu : industri yang mengolah bahan tambang berupa biji  logam menjadi logam dasar melalui proses pemurnian dan proses reduksi/peleburan. 

2. Industri antara : industri yang mengolah logam dasar baik yang berbentuk ingot primer atau masih berupa logam cair menjadi produk antara seperti billet, slab, bloom, rod atau ingot paduan untuk industri pengecoran. 

3. Industri hilir : industri yang mengolah lebih lanjut produk industri antara menjadi produk setengah jadi dan selanjutnya melalui proses pabrikasi dan pengerjaan akhir menjadi produk jadi.  

Proses pengolahan logam pada ke tiga industri tersebut diatas  akan dijelaskan berikut ini, dengan penekanan pada pembuatan besi dan baja serta pembuatan aluminium.

• Proses Pembuatan Besi dan Baja

Secara singkat proses pembuatan besi dan baja dapat dilihat pada gambar 3 dan 4. Uraian singkat mengenai tahapan proses pengolahan besi dan baja tersebut diuraikan dibawah ini. 

Penambangan dan Pengolahan Biji Besi

Terlihat dari gambar 3 dan 4 bahwa bahan baku awal dalam  pembuatan besi dan baja adalah biji besi (iron core). Biji besi yang didapatkan dari alam umumnya merupakan senyawa besi dengan oksigen seperti hematite (Fe2O3) ;  atau magnetite (Fe3O4); limonite  (Fe2O3); aTAU siderite (Fe2Co3) Pembentukan senyawa besi oksida tersebut sebagai proses alam yang terjadi selama beribu-ribu tahun. 

Kandungan senyawa besi dibumi ini mencapai 5 % dari seluruh kerak bumi ini.  Penambangan biji besi tergantung keadaan dimana biji besi tersebut ditemukan. Jika biji besi ada di permukaan bumi maka

penambangan dilakukan dipermukaan bumi (open-pit mining), dan jika biji besi berada didalam tanah maka penambangan dilakukan dibawah tanah (underground mining). Karena biji besi didapatkan dalam bentuk senyawa dan bercampur dengan kotoran-kotoran lainnya maka sebelum dilakukan peleburan biji besi tersebut terlebih dahulu harus dilakukan pemurnian untuk mendapatkan konsentrasi biji yang lebih tinggi (25 - 40%). Proses pemurnian ini dilakukan dengan metode : crushing, screening, dan washing (pencucian). Untuk meningkatkan kemurnian menjadi lebih tinggi (60 - 65%) serta memudahkan dalam penanganan berikutnya, dilakukan proses agglomerasi dengan langkah-langkah sebagai berikut : 

- Biji besi dihancurkan menjadi partikel-partikel halus (serbuk).

- Partikel-partikel biji besi kemudian dipisahkan dari kotoran-

kotoran dengan cara pemisahan magnet (magnetic separator) atau metode lainnya. 

- Serbuk biji besi selanjutnya dibentuk menjadi pellet berupa bola-bola kecil berdiameter antara 12,5 - 20 mm. 

- Terakhir, pellet biji besi dipanaskan melalui proses sinter/pemanasan hingga temperatur 1300DerajatC agar pellet tersebut menjadi keras dan kuat sehingga tidak mudah rontok. 

DAFTAR PUSTAKA 

Surdia tata dan Kenji chijiiwa, 2000, Teknik Pengecoran Logam. PT Pratnya Paramita, Jakarta.

Kalpakjian serope, 2003, Manufacturing processes for engineering materials. Prentice Hall, U.S.A

MATERIAL KOMPOSIT

MATERIAL KOMPOSIT

Sangatlah sederhana, bahwa sebuah komposit adalah bahan yang dicampurkan dua atau lebih tahap yang berbeda (Gambar 2.1). Oleh karena itu komposit bersifat heterogen. Komposit adalah material yang satu tahap berlaku sebagai sebuah penguatan terhadap tahap kedua. Tahap kedua disebut matriks. 

Tantangannya adalah untuk mengkombinasikan serat dan matriks ke bentuk material yang paling efisien untuk penerapan yang dimaksudkan atau diinginkan.

Gambar 2.1. Media Multiphase

Umumnya dalam komposit terdapat bahan yang disebut sebagai “matriks” dan bahan “penguat”. Bahan matriks umumnya dapat berupa logam, polimer, keramik, karbon. Matriks dalam komposit berfungsi untuk mendistribusikan beban kedalam seluruh material penguat komposit. Sifat matriks biasanya “ulet” (ductile). Bahan penguat dalam komposit berperan untuk menahan beban yang diterima oleh material komposit. Sifat bahan penguat biasanya kaku dan tangguh. Bahan penguat yang umum digunakan selama ini adalah serat karbon, serat gelas, keramik. Serat alam sebagai jenis serat yang memiliki kelebihan-kelebihan mulai diaplikasikan sebagai bahan penguat dalam komposit polimer.

Konsep Material Komposit

Berbagai kemungkinan material komposit yang dibuat dengan menggabungkan berbagai jenis material penyusunnya dapat dilihat pada Gambar 2.2. Dalam tulisan ini dibahas rekayasa material komposit epoxy dan serat gelas yang diterapkan pada pembuatan bejana tekan. Susunan serat yang digunakan adalah serat yang telah dibentuk sebagai woven 0°, dan 90° fabrics preform. Geometri komponen dirancang dengan memperhatikan bentuk aerodinamika struktur, sehingga dapat mengurangi hambatan (drag) fluida udara ketika digunakan.

Pada umumnya konsep material komposit yang dibuat dapat dibagi kedalam tiga kelompok utama :

1.Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC)

Bahan ini merupakan bahan komposit yang sering digunakan disebut, Polimer Berpenguatan Serat (FRP – Fibre Reinforced Polymers or Plastics) – bahan ini menggunakan suatu polimer-berdasar resin sebagai matriknya, dan suatu jenis serat seperti kaca, karbon dan aramid (Kevlar) sebagai penguatannya.

2.Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC)

Ditemukan berkembang pada industri otomotif, bahan ini menggunakan suatu logam seperti aluminium sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida.

3.Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC)

Digunakan pada lingkungan bertemperatur sangat tinggi, bahan ini menggunakan keramik sebagai matrik dan diperkuat dengan serat pendek, atau serabut-serabut (whiskers) dimana terbuat dari silikon karbida atau boron nitride.

Klasifikasi Komposit

Secara garis besar komposit dapat diklasifikasikan menjadi empat macam, antara lain :

1.Material serat komposit (Fibrous composites materials)

Terdiri dari dua komponen penyusun yaitu matriks dan serat. Skema penyusunan serat dapat dibagi menjadi tiga.

Gambar 2.3. Skema Penyusunan Serat

(a) serat berturut, (b) serat terputus, ( c) serat acak terputus

2. Material komposit berlapis (Laminated composites materials)

Terdiri dari dua atau lebih lapisan material yang berbeda dan digabung secara bersama-sama. Laminated composite dibentuk dari dari berbagai lapisan-lapisan dengan berbagai macam arah penyusunan serat yang ditentukan yang disebut lamina.

Yang termasuk Laminated composites (komposit berlapis) yaitu :

* Bimetals

* Cladmetals

* Laminated Glass

* Plastic-Based Laminates

3. Material komposit partikel (Particulate composites materials)

Terdiri dari satu atau lebih partikel yang tersuspensi di dalam matriks dari matriks lainnya. Partikel logam dan non-logam dapat digunakan sebagai matriks.

Empat kombinasi yang digunakan sebagai matriks komposit partikel :

* Material komposit partikel non-logam di dalam matriks non-logam

* Material komposit partikel logam di dalam matriks non-logam

* Material komposit partikel non-logam di dalam matriks logam

* Material komposit partikel logam di dalam matriks logam

4. Kombinasi dari ketiga tipe di atas 

Secara umum, sifat-sifat komposit ditentukan oleh :

1.Sifat-sifat serat

2.Sifat-sifat resin

3.Rasio serat terhadap resin dalam komposit (Fraksi Volume Serat – Fibre Volume Fraction)

4. Geometri dan orientasi serat pada komposit

2.2 Serat

Serat (fiber) adalah suatu jenis bahan berupa potongan-potongan komponen yang membentuk jaringan memanjang yang utuh. Serat dapat digolongkan menjadi dua jenis yaitu :

1. Serat Alami

2. Serat Sintetis (serat buatan manusia)

(1).Serat mineral

Serat jenis ini terbagi kedalam tiga kelompok serat, antara lain :

• Serat Kaca atau serat gelas adalah suatu bahan sintetis yang terdiri dari Lime, Alumina, dan Borosilicate. Sering diterjemahkan menjadi kaca cair yang ditarik menjadi serat tipis dengan garis tengah sekitar 0,005 mm - 0,01 mm. Bahan cair serat gelas ditekan melalui suatu lobang kecil dari suatu dapur listrik dan ditarik menjadi sehelai serat. Serat ini dapat dipintal menjadi benang atau ditenun menjadi kain, yang kemudian diresapi dengan resin/matriks sehingga menjadi bahan yang kuat dan tahan korosi untuk diaplikasikan.. Untuk membuat serat gelas ini mudah melekat jika diberi resin/matriks, maka dilakukan pelapisan awal serat ini dengan resin/matriks. Tujuan dari pelapisan awal ini selain nantinya resin mudah melekat juga agar air dan udara tidak terserap kedalam serat gelas. Serat gelas yang umum dipasaran terdiri dari beberapa macam antara lain Cloth, Woven roving, Mat. Serat gelas yang paling kuat dan paling mahal harganya adalah cloth kemudian berturut-turut moven roving dan yang paling lemah serat jenis mat.

• Serat Logam.

• Serat Karbon. 

(2).Serat polimer

Serat jenis ini dibuat melalui proses kimia. Bahan yang umum digunakan untuk membuat serat polimer, yaitu :

* Polyamida nilon,

* PET atau PBT polyester; digunakan untuk membuat botol plastik,

* Fenol-formaldehid (PF),

* Serat polivinyl alkohol (PVOH),

* Serat polivinyl khlorida (PVC),

* Poliolefin (PP dan PE),

* Polyethylene (PE),

* Elastomer; digunakan untuk membuat spandex,

* Poliuretan.

Jenis-jenis Serat

Jenis-jenis serat yang banyak tersedia untuk menggunakan komposit, dan jumlahnya hampir meningkat. Kekakuan spesifik yang tinggi (kekakuan dibagi oleh berat jenisnya) dan kekuatan spesifik yang tinggi (kekuatan dibagi oleh berat jenisnya) serat-serat tersebut disebut Advanced Fiber. Komposit terbuat dari serat-serat tersebut yang disebut Advanced Composite. Pembahasan yang mendalam dari jenis-jenis serat dan cara-cara pembuatannya dapat ditemukan dalam buku Chawla (1987).

Pada pemodelan ini serat kaca dipergunakan untuk memperkuat komposit epoxy, dimana serat gelas tersedia dengan bentuk yang banyak : E-glass dan S-2 (Owens-Corning Fiberglass Corporation) adalah bentuk yang paling umum untuk penggunaannya secara struktural. E-glass digunakan dimana kekuatan dan ketahanannya pada arus listrik yang tinggi diperlukan, dan S-2 digunakan pada penerapan stuktur komposit yang membutuhkan kekuatan yang tinggi, modulus dan kestabilan dibawah suhu tinggi dan lingkungan yang bersifat korosif. 

Sifat Serat

Sifat jenis-jenis dari serat khusus dibandingkan serat material matriks secara struktur pada Tabel 2.2 dan Gambar 2.4. Nilai yang sangat beragam untuk sifat serat bisa ditemukan pada literatur tergantung pada pembuatannya, proses pembuatan, dan cara tesnya. Nilai akhir yang tinggi disajikan untuk menunjukkan sifat terbaik yang dapat dicapai saat sekarang. Pengalaman telah menunjukkan bahwa nilai-nilai ini terus meningkat seperti serat baru dikembangkan. Tabel meliputi kepekatan ρ, modulus axial EL, Ratio poisson axial VL, kekuatan tarikan axial , kekakuan khusus dan kekuatan khusus dinormalisasikan mengenai nilai untuk aluminium, dan koefisien axial pemuaian thermal (CTE) α.

Modulus dan nilai kekuatannya adalah untuk muatan tarikan disepanjang axis serat (longitudinal).

Material Matriks

Polymer, logam, dan keramik semuanya dibuat sebagai material matriks pada serat komposit searah, bahan matriks polymeric selanjutnya dapat dibagi-bagi kedalam thermoplastic dan thermoset. Thermoplastik polymeric bisa dibentuk ulang dengan pemanasan dan penekanan yang semuanya memanfaatkan suhu yang cenderung naik dari 225 °C (437 °F).

Material matriks thermoset polymeric yang paling umum adalah :

- Polyesters, digunakan secara luas pada serat kaca. Polyester tidak mahal, ringan, menggunakan suhu mencapai 100 °C (212 °F) agak sedikit resisten terhadap cahaya lingkungan

- Epoxies, lebih mahal tapi lebih tahan terhadap kelembaban dan lebih mudah menyusut. Suhu maksimum yang digunakan pada suhu sekitar 175 °C (347°F).

- Polyimides, menggunakan suhu yang lebih tinggi (300 °C, 572 °F) tapi lebih sulit untuk dibuat.

Sistem Matriks

Apapun sistem matriks yang digunakan dalam bahan komposit akan memerlukan sifat-sifat berikut :

1. Sifat-sifat mekanis yang bagus

2. Sifat-sifat daya rekat yang bagus

3. Sifat-sifat ketangguhan yang bagus

4. Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus

(1). Sifat-sifat mekanis yang bagus

Gambar 2.6 dibawah memperlihatkan kurva tegangan/regangan untuk suatu sistem matriks ideal. Kurva untuk matriks menunjukkan kekuatan puncak tinggi, kekakuan tinggi (ditunjukkan dengan kemiringan awal) dan regangan tinggi terhadap kegagalan. Hal ini berarti bahwa matriks pada awalnya kaku tetapi pada waktu yang sama tidak akan mengalami kegagalan getas.

Gambar 2.6. Kurva Tegangan/Regangan Sistem Matriks Ideal

Matriks harus mampu berubah panjang paling tidak sama dengan serat. Gambar 2.7 memberikan regangan terhadap kegagalan yang dimiliki untuk serat kaca-E, serat kaca-S, serat aramid, dan serat karbon berkekuatan tinggi (yaitu bukan dalam bentuk komposit). Disini terlihat, sebagai contoh, serat kaca-S dengan perpanjangan 5,3%, akan membutuhkan matriks dengan perpanjangan paling tidak sama dengan nilai tersebut untuk mencapai sifat tarik yang maksimum.

Gambar 2.7. Kurva Tegangan/Regangan Terhadap Kegagalan Serat

(2). Sifat-sifat daya rekat yang bagus

Daya rekat yang tinggi antara matriks dan serat penguat diperlukan untuk apapun jenis sistem matriks. Hal ini akan menjamin bahwa beban dipindahkan secara efisiensi dan akan menjaga pecahnya atau lepasnya ikatan serat dan matriks ketika ditegangkan.

(3). Sifat-sifat ketangguhan yang bagus

Ketangguhan adalah suatu ukuran dari ketahanan bahan terhadap propaganda retak, tetapi dalam komposit hal ini akan susah untuk diukur secara akurat. Bagaimanapun juga, kurva tegangan dan regangan yang dimiliki sistem matriks menyediakan beberapa indikasi ketangguhan bahan. Sistem matriks dengan regangan terhadap kegagalan yang rendah akan cenderung menciptakan komposit yang getas, dimana retak dapat mudah terjadi.

(4). Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus

Ketahanan terhadap lingkungan, air dan substansi agresif lain yang bagus, bersama-sama dengan kemampuan untuk bertahan terhadap siklus tegangan konstan, adalah sifat yang paling esensi untuk apapun jenis sistem matriks. 

Inilah Defenisi Komposit yang saya ketahui.... Semoga anda dapat memanfaatkannya.

DAFTAR PUSTAKA 

Schey John A, 2011, Proses Manufactur. Andi, yogyakarta

Dieter, George.E., Sriati Djaprie, 1987. “Metalurgi Mekanik” Jilid 1 & 2, PT. Erlangga, Jakarta.

De Garmo,E.P., 1969, Materials and Processes in Manufacturing, Mac Milian Company, New York.