modul material teknik

ILMU BAHAN TEKNIKBahan teknik dapat dikelompokkan menjadi beberapa kelompokyaitu :

1. Bahan non logama. Organikb. Mineralc. Sintetis

2. Bahan logama. A. Logam ferro dan paduannyab. Logam non ferro dan paduannya

3. Bahan komposit : gabungan dari serat dan matrik

BAHAN TEKNIK

LOGAM BUKANLOGAM KOMPOSIT

LOGAM FERRO NON FERRO

Besi kasar Baja Besi cor Al & paduan Cu &paduan Timah, Nikel, Seng, Magnesi

Baja karbon baja paduan

Dural (Al-Cu) Al,Ni, Si

1

Kuningan perunggubronze

Baja tahan panas baja ulet baja kek, tinggibaja perkakas

Dan karat (Cr,Ni ) Mn,Ni tinggi Mn.Ni,Cr tinggiTu, Cr,Mo,Va

LOGAM FERRO

Logam ferro adalah logam dengan bahan dasar ferrum

( besi ) dengan rumus kimia Fe. Dialam besi berupa bijih yang

biasanya berujud oksida. Untuk mendapatkan besi maka bijih

dilakukan proses reduksi yaitu pengurangan oksigen

Bentuk-bentuk bijih ;

1. Berbetuk batu : Fe2O3 ( hematite),

Fe3 O 4 ( magnetit)

2Fe2O3 3H 2O ( batu besi merah)

2. Berbentuk pasir : Fe 3 O4 disertai TiO2 ( pasir besi

hitam )

3. Berbentuk butiran halus cmapur tanah liat :

Fe CO3 ( sperosiderit)

Bijih besi biasanya disertai bahan pengiring, yang terdiri dari

siliksat dan aluminat, batu pengiring ( kotoran ) perlu

2

dipisahkan agar proses reudksi pada pengolahannya efisien.

Pembersihan bahan pengiring dengan cara pencucian dengan talang

bergoyang untuk menghilangkan lumpur dan pemisahan magnetic

untuk memisahkan bahan yang tidak mengandung besi dengan

pemisah magnetic

Pengolahan bijih besi yaitu dengan cara mereduksi oksid-

oksid serta mencairkan bijih dilakukan dalam Dapur Tinggi.

Sebelumnya perlu dilakukan agar pengolahan bijih besi berhasil

dengan baik. Persiapan bijih besi sebelum masuk Dapur tinggi

seperti dibawah:

1> Bijih yang berbentuk batuan dipecah dhulu smpai ukuran

dengan diameter kira-kira 6 cm untuk DAPUR Tinggi 30 m,

bahan bakar koas.Sedang untuk dapur tinggi 17 meter

ukurannya sekitar 3 cm bahan bakar arang kayu.

2> Bijih besi yang berupa pasir atau lebih halus dibuat

sinter, yaitu butiran yang dibuat dengan mencampurkan

bijih dengan sebuk arang kayu atau kokas dan dipanggang

dalam dapur yang berputar. Disini terjadi reduksi tidak

sempurna . Bijih besi setengah meleleh, berputar putar

lalu terjadi butiran bijih besi yang disebut sinter.

3> Bijih besi yang berbentuk ngat halus, lumpur diberi bahan

perekatserbuk kokas dan tir atau tetes dipres menjadi

briket denga ukuran 6 cm. setelah kering dibakar dulu agar

gas yang ada dalam tetes atau tir hilang.

MACAM BIJIH BESI ;

3

1. Ferro Karbonat (Fe CO 3) mengandung 33 – 58 5 Fe, tidak

mengandung P, berbentuk Kristal , warna kuning muda,

dalam udara erbentuk Fe(OH)3 yang berwarna birukehitam-

itaman. Reduksinya mudah, di Indonesia tidak banyak.

2. Sperosidert ( Fe CO3) berbutir halus , campur tanah

liat,mengandung banyak P, reduksi mudah. Kadar besi 34

%

3. Batu besi merah ( Fe2 O3 3 H2 O ) mengandng 35 % Fe,

kebanyakan mengandung p

4. Hematit ( Fe 2O3 )mengandung 49 -69 % Fe, di Indonesia

ada 2 macam :

a. Berbentuk batu , terdapat di Sulawesi

Tengah :dengan susunan :

49 -69% Fe 0,0965 %S 0,041% P 0,30 %Ni

b. Berbentuk butiran halus campur tanah liat tedapat

di teluk Bone dengan susunan :

49 – 68% Fe 0,07% C 3,20% Cr 0,45% Mn

0,73% Ni sedikit P

5. Magnetit ( Fe3 O4 ) mengandung 72 % Fe warna hijau

kehitaman sedikit P reduksi sukar harus dipanaskan

lebih dulu ;

Fe3 O4 Fe 2 O3 + Fe O di Indonesia tidak

banyak

6. Pasir besi hitam ( Fe3 O4 dengan Ti O2 sampai 11 %.

Terdapat di pantai Cilacap barat reduksi sukar.Bijih

besi yang mngandung fe < dari 30% tidak dikerjakan

karena tidak menguntungkan

4

BAHAN BAHAN PERSIAPAN PENGOLAHAN BIJIH BESI DALAM DAPUR TINGGI

(BLAST FURNACE)

Karena ukuran Dapur dan kapasitasnya berbeda beda maka

perlu dipesiapkan bahan sebelum diolah dalam dapur tinggi. Pada

dasarnya adalah gabungan dari proses reduksi dan pelelehan

Hasil utama Dapur tinggi berupa besi cair, sedangkan hasil

sampingan berupa gas dan terak.

Bahan yang diperlukan pada pengolahan bijih besi ;

1. Bijih besi yang telah diselesaikan ( dipecah, dicuci,

sinter, briket)

2. Bahan bakar :

a. Arang kayu

Keuntungannya : tidak mengandung S dan P, kandungan S

menyebabkan besi rapuh panas, kandungan P menjadkan

besi rapuh dingin

Kerugiannya : panas pembakarannya rendah 3000 kal/kg,

tidak keras tidak berpori , maka hanya untuk dapur

tinggi kecil ( < 17 m)

b. Kokas : kokas diperoleh dengan pembakaran tidak

sempurna batu bara

Keuntungan : Jumlah banya, murah, harga kalor tinggi

8000 kal/kg

Kerugiannya ;mengandung S. Harus dipilih yang keras

dan berpori-pori

5

3. Bahan tambahan, biasanya berupa batu kapur CaO atau CaCo3

Fungsinya untuk mengikat P dan S dan untuk melindungi

oksidasi besi cair. Dalam dapur tinggi batu kapur akan

meleleh berupa terak. Berat jenis terak < dari bsi cair

sehingga terak akan mengapung diatas besi cair dan

melindungi dai oksidasi udara.Disamping itu semua kotoran

diisap oleh terak sehingga didapatkan besi cair yang

bersih.REAKSI PEMBENTUKAN TERAK

Ca CO3 -- Ca O + CO2 pada 900o C

Fe S + CaO + C Fe + CaS + CO2

Fe S + CaO + CO Fe + CaS + CO2

P O + 3 CaO Ca 3 ( PO4 )2

TERAK

3.UDARA

Udara sebagai sumber oksigen melakukan pembakaran bahan

bakar dan menghasilkan gas CO sebagai bahan peredukspa hasil

300 ton besi kasar diperlukan 300 ton kokas, 800 ton bijih besi

dan 104 m3 udara. Agar pemakaian bahan bakar lebih hemat maka

udara dipanaskan dulu dalam pemanas Cowper sampai 900o C

sebelum dimasukkan dalam dapur tinggi.. Dengan cara ini dapat

dihemat pemakaian bahan bakar sampai 20%. Jadi secara umum

perbandingan antara hasil besi kasar : bijih : bahan bakar :

udara adalah 3 : 3 : 8 : 104. Agar efisien maka pemanasn udara

6

pada dapur pemanas Cowper memanfaatkan gas buang hasil

pembakaran dari dapur tinggi itu sendiri.

DAPUR TINGGI (BLAST FURNACE)

Dapur tinggi adalah suatu konstruksi pengolah bahan untuk

mengolah bahan baku bijih besi menjadi besi kasar.. Karena

proses pada dapur tinggi merupakan proses gabungan dari reduksi

dan pelelehan bijih besi maka konstruksinya disesuaikan dengan

fungsi tersebut. Adapun proses yang terjadi dalam dapur tinggi

seperti berikut.

Udara sebelum masuk kedapur dipanaskan dulu dalam pemanas

Cowper sampai suhu 900o C. Selanjutnya udara dimasukkan kedalam

dapur melalui tuyer yang akan terbakar menjadi CO ( karbon

monoksida ) Unsur ini akan meyerap asam dari oksid besi

sehingga berubah menjadi gas CO2. Akibat terikatnya asam maka

bijih besi akan menjadi besi murni. Pada saat yang bersamaan

okigen dari udara yang ditiupkan akan membakar bahan bakar

sehingga menaikkan suhu sampai diatas titik leleh besi dengan

sendirinya besi akan mencair. Selama besi cair berada didalam

tungku, lapisan terak yang mengapung diatasnya akan melindungi

besi tersebut dari proses oksidasi oleh udara. Disamping

melindungi besi cair dari oksidasi, terak juga berfungsi

mengikat unsur P dan S serta kotoran yang berada didalam besi

mempunyai pengaruh jelek terhadap besi.

Pengeluaran hasil dapur tinggi berupa besi cair setiap 4

jam sekali melalui saluran cerat, sementara terak dikeluarkan

7

lebih sering melalui saluran terak yang berada diatas saluran

cerat besi. Produksi terak volumenya tiga kali lebih banyak

dibanding dengan volume besi cair yang dihasilkan.

Bagian-bagian Dapur tinngi

a. Tungku :

Berbentuk tabung , dengan perbandingan Diameter : tinngi =

7 : 4, biasanya terbuat dari pelat baja. Pada dasarnya

tungku terdapat lobang cerat yang fungsinga untuk

mengeluarkan hasil dapur tinngi secara berkala dengan

membuka sumbat tanah liat. Dipertengahan tinggi tungku

terdapat lobang terak untuk mengeluarkan terak, sedang

pada bagian atas tungku tedapat lobang udara ( tuyer0

untuk menghembuskan udara pembakar dari pemanas

Cowper.Arah lobang udara dibuat tangensial agar terjadi

efek pusaran udara sehingga dapat meratkan aliran udara

keseluruh bagian dan cairan terak terkumpul dan

memisahkan dengan cairan besi. Lapisan dalam tungku berupa

batu tahan api dengan kwalitas baik karena mengalami

pengaruh kimia dan bekerja pada suhu tinggi. Tebal lapisan

1 – 2 meter agar panas tidak keluar

b. Hentian

Berupa kerucut terpancung membuka keatas, dibuat terlepas

dengan bagian atasnya agar saat penggantian batu tahan api

mudah dilakukan. Karena disini tempat dimulainya pelelehan

besi maka harus dilapisi batu tahan api kwalitas baik.

8

c. Corong bagian yang paling panjang ukurannya. Karena tidak

menderita panas tinggi maka pelapisan dilakukan dengan

batu tahan api kwalitas sedang. Pada daerah ini terjadi

proers pendahuluan yaitu proses pemanasan / pengeringan

bahan yang masih mengandung air atau uap air dan gas.

Batu tahan api biasanya dibuat dari campuran silikat

( SiO2) dan aluminat (Al2O3 ). Silikat mempunyai titik

leleh yang tinggi maka batu api lebih asam,susunannya :

Al2Si2O2.2H2O, mengembangnya berkurang. Dapur yang memakai

batu api ini tidak boleh ditambahnkan Fe2O3 atau CaCO3

karena akan merendahkan suhu leleh. Batu api sedang dibuat

dari campuran kaolin baru dicampur bubuk batu api bekas

silikat dan aluminat dalam keadaan kering. Setelah dibuat

adonan dengan air kemudian dipres cetak dengan tekanan

tinggi menjadi batu api, setelah dikeringkan dan dibakar.

Batu ini sering disebut chamot.

PROSES DAPUR TINGGI ( LIHAT GAMBAR )

9

u

Gambar 2. DAPUR TINGGI DENGAN PEMANAS COWPER

HASIL DAPUR TINGGI

Hasil utama dapur tinggi adalah besi kasar cair dengan

prosen karbon 4,3% sampai 6,7 %

Sedangkan sebagai hasil samping berupa terak dan gas dapur

tinggi.

1. Besi kasar cair.

Hasil dapur besi kasar cair dikeluarkan dicetak dalam

cetakan menjadi ingot, atau langsung dimasukkan

kedalam Dapur baja untuk diubah menjadi baja. Besi

kasar belum bisa langsung dimanfaatkan menjadi komponen

mesin atau bahan lain, tetapi masih perlu dikerjakan

10

lebih lanjut menjadi baja atau besi tuang . Ada dua

macam hasil besi kasar yaitu :

a. Besi kasar putih :

Mengandung banyak Mn, sedikit Si , dihasilkan pada

suhu dapur yang sedang. Karena Mn pada suhu tinggi

mengoksid kembali maka besi jenis ini baik untuk

bahan baku pembuatan baja. Tidak baik sebagai bahan

tuangan karena bersifat keras, getas dan lekas

membeku / laju pembekuan cepat. Maka jenis besi ini

biasanya langsung dikerjakan pada dapur Bessemer,

Thomas atau Siemens Martin.Jika % Mn 5 -25% disebut

besi kaca. Bila Mn lebih dari 60 % disebut ferro-

mangan ( bahan inokulan )

b. Besi kasar Kelabu muda.

b.1 .Besi kasar kelabu muda : Berbutir halus dengan

Si : 0,5 – 1%. Baik untuk

membuat silinder blok mesin atau rangka-rangka

mesin perkakas.

b.2 Besi kasar kelabu hitam

Berbutir kasar, baik sebagai bahan dasar besituang,/ besi cor, dengan jalan

menuangkan besi kasar cair kedalam cetakan pasir,

sehingga SiO2 mudah meresap kedalam pasir. Jika

Si : 5 – 20% disebut ferro- silisium

11

2. Gas Dapur tinggi

Gas yang keluar dari dapur tinggi selama proses

pencairan besi kasar bisa mencapai 5000 M3 tiap ton besi

kasar yang dihasilkan. Gas ini msih cukup ekonomis

karena masih mempunyai nilai kalor 900 k.cal/M3.

Biasanya digunakan sebagai gas pembakar . Komposisi gas

adalah :

30 – 35 % gas CO; 8 – 12 % gas CO2 ; 60

– 64 gas N2 ;

0,2 - 0,4 % CH4 ; 2 % gas H2

Karena masih mempunyai nilai kalor yang tinggi maka

banyak digunakan untuk pemanas Cowper, pembangkit

tenaga listrik, pemanas dapur Thomas dan Bessemer.

Sebelum digunakan, gas dapur tinggi perlu dibersihkan

secara basah atau kering . Debu yang terbawa berjumlah

7% dari hasil besi kasar dan mengandung 50% besi.

Karena berupa butiran yang halus maka bisa dibuat

briket atau sinter, selanjutnya dicairkan dalam dapur

tinggi.

3. Terak/slag

Terak dapur tinggi 0,6 – 1,5 ton setiap ton besi kasar

yang dihasilkan. Sebagian besar terdiri dari silikat,

calsium dan aluminat.

Pemakaian terak :

1. Sebagai pengganti batu alam, untuk pengerasan

jalan

12

2. Sebagai isolator panas dengan cara dibuat wool

terwk, untuk instalasi pendingin atau pemanas.

3. Bila banyak mengandung P digiling halus dibuat

pupuk phospat. (Ca3(PO4)2

4. Digiling halus sebagai pengganti pasir pada

bangunan beton

5. Dapat dibuat pasir terak dengan jalan menemburkan

air saat keluar dari dapur tinggi, dipakai

campuran aspal untuk jalan dengan beban ringan.

6. Untuk mengisi lobang-lobang batu tanggul

DAPUR BAJADapur baja bertujuan untuk menghasilkan baja yang akan

dibuat sebagai bahan baku konstruksi mesin maupun keperluan

teknik yang lain. Pada dasarnya ada 32 jenis dapur baja

a.Dapur baja yang mengolah bahan baku besi kasar menjadi

baja

b. Dapur baja yang mengolah besi baja bekas menjadi bahan

baja

c. Dapur baja untuk mengolah baja paduan yaitu dengan

menambahkan unsur-unsur

paduan dari bahan/ logam lain untuk memperbaiki

sifat baja

Sebelumnya diberikan pembagian logam ferro secara umum menurut

kadar karbonnya;

13

a. Besi ( Iron ) , yang dimaksud adalah besi murni, tetapi

tidak mungkin ada maka diambil batasan logam ferro yang

mengandung Karbon 0 -0,02 %

Sifat-sifatnya: lunak, mudah ditempa dan ditarik,

mempunyai tegangan tarik tinggi,

b. Baja (steel0 adalah logam ferro dngan kandungan karbon

antara 0,1 -1,7 %, semakin tinggi prosen karbon akan

semakin keras dan semakin kuat.

Sifat-sifatnya : keras liat, tahan terhadap tarikan dan

tekanan, dapat dikeraskan/ disepuh.

c. Besi cor/ besi tuang (cast iron)

a. Besi tuang putih : mengandung 2,3 – 3,8% C.

Bersifat keras dan getas , tidak dapat ditempa,

baik untuk silinder & tegangan tingi.

b. Besi tuang kelabu ; mengandung 3,8 -4,3 % C. Sifat

: mudah dituang, getas untuk bahan tuangan umumnya

c. Besi kasar ( pig iron) . mengandung karbon : 4.3 –

6,6% untuk bahan baja.

Bahan besi dengan prosen karbon 1,7 -2,3 % tidak diproduksi

karena tidak dapat dituang maupun ditempa.

dpt. Ditempa Dpt dituang

0 0,3 1,7 2,3 3,8 4,3 6,6

Besi baja besi cor besi kasar

14

Pada dasarnya proses pada dapur baja adalah pembakaran unsur-

unsur pengikut dan pengurangan kadar karbon dari bahan baku, .

Ada beberapa macam dapur baja :

1. Dapur Pudel

2. Konvertor : Bessemer, Thomas, basic Oksigen , Basic

acid

3. Dapur Siemens Martin

4. Dapur Listrik.

5. Dapur Kruisible

DAPUR PUDEL

Dapur Pudel adalah Dapur Baja paling sederhana Proses

pengolahan baja dilakukan dalam dapur api dengan bahan bakar

batu bara yang mempunyai nyala api panjang dengan udara

berlebih. Sebagai bahan baku adalah besi tuang putih. Lantai

dapur dilapisi tanah liat dan campuran Fe3O4. Pada pengolahan

baja ini akan terbakar bahan-bahan yang ikut dalam bahan baku,

Mula-mula Si dan Mn baru C, isi tungku selalu diaduk sehingga

selalu bersinggungan baik dengan api. Dengan turunnya kadar C

maka suhu cair baja akan turun, karena temperatur dapur tidak

lebih dari 1300oC maka baja akan menggumpal . Gumpalan baja ini

terus digulung/diaduk dengan pengaduk sehinnga teraknya

keluar, selanjutnya ditempa dengan hamer agar teraknya cepat

keluar. Produk biasanya dibentuk tempaan batang-batang baja

yang disebut paket. Prosen karbon yang dikandung 0,05 %

sehingga termasuk baja karbon rendah, atau mendekati besi

15

lunak. Sifat baja hasil dapur Pudel : baja lunak, mudah dilas,

tahan terhadap beban lentur dan puntir. Banyak dipakai untuk

paku keling, baja konstruksi bangunan. Bila akan dibuat baja

dengan prosen karbon lebih tinggi dapat dipakai besi tuang

kelabu. Dapur dengan kapasitas 300 kg/ charge dapat dipakai 15

kali cerat selama 24 jam.

KONVERTOR BESSEMER

Biasa disebut konvertor Basic acid, Diketemukan oleh Bessemer (

Jerman ) tahun 1855. Prosesnya adalah mengubah besi kasar cair

menjadi baja dengan cara mengoksidasi/membakar unsur-unsur

dengan hembusan udara melalui logam cair. Konstruksi dapur

berupa tabung silindris/bulat dari pelat baja yang dilapisi

batu api asam.(kwarsa). Konvertor dapat diputar pada dua tap

(poros pendek ) berlobang untuk mengalirkan udara bertekanan

1,5 atmosfer melalui saluran-saluran udara didasar konverter.

Diameter saluran 10 -30 mm.

16

Besi kasar cair dimaksukkan kedalam konvertor yang sudang

dimiringkan posisinya. Udara dihembuskan lalu konvertor

ditegakkan dengan cepat. Terjadi reaksi pembkarn unsure secara

cepat dengan ditandai munculnya nyala api yang panjang dengan

warna sesui unsur yang terbakar. Proses oksidai berlangsung

sekitar 20 menit. Setiap % unsur yang terbakar pada besi

kasar akan menaikkan suhu seperi dibawah :

Si : 196oC , P ; 120o C, Mn : 46oC , C ; 6oC

Secra teoritis suhu dapur akan semakin meningkat, tetapi

biasanya tidak melebihi 2000o C. Karena Si merupakan unsure

yang paling banyak menimbulkan energi panas maka Proses

Bessemer menggunakan besi kasar kelabu yang banyak mengandung

Si. Udara yang mengalir dalam besi cair segara mengoksidasi si,

Mn, P dan C menjadi SiO2, Si O3Mn O,Co, CO2, P2O5, . Lebih dulu Si

17

dan Mn yang terbakar baru C. Terbakarnya unsur tersebut

disertai suara gemuruh dan warna api yang menyala terang dan

panjang. Semakin rendah kadar C nya maka nyala api akan semakin

lemah dan akhirnya padam.Selama proses selalu timbul FeO.

Sebelum dituang dalam cetakan diadakan peneklitian kadar Mn, C.

. Sering ditambahkan ferro mangan / besi kaca untuk memperbaiki

sifat baja agar lebih ulet. Baja cair ditunangkan dalam cetakan

ingot melalui ladel/panic penuang.. Kapasitas dapur 20 – 30 ton

. Tiap ton besi kasar (pig iron) memerlukan udara penghembus

sebanyak 350 m3 Proses Bessemer hanya bisa dilakukan terhadap

besi kasar yang tidak mengandung P dan S. Unsur P menyebabkan

baja rapuh panas, S menyebabkan baja rapuh dingin.

CONVERTOR THOMAS

Diketemukan oleh Thomas ( Inggris ) tahun 1878, untuk

mengolah besi kasar putih yang banyak mengandung P dan S.

Walaupun P mudah terbakar tetapi hanya dapat dihilangkan dari

besi apabila oksid yang terjadi dapat diikat oleh bahan tambah

yang bersifat basa, biasanya kapur. Batu api pelapis dapur

bersifat basa biasanya dolomite ysng terdiri dari unsure MgO

dan CaO. yang dikempa dengan pengikat ter yang bebas minyak

dan amoniak, lalu dibakar. Pada proses Thomas dapat ditambahkan

kapur bakar untuk mengikat P.

2P + 5 Fe O + 4 CaO (CaO)4.P2O5 + 5 Fe

Pada pengolahan dengan Convertor Thomas yang mula-mula

dimasukkan adalah kapurnya

18

Keunggulan pengolahan baja dengan konvertor :

1. Produksi besar

2. Instalasi sederhana

3. Dapat diperoleh baja cair tanpa menggunakan bahan bakar

Keugiannya :

1. Tak dapat mencairkan baja bekas yang banyak

2. Tak dapat membuat baja istimewa/paduan

TANUR OKSIGEN BASA ( BASIC OXIGEN FURNACE)

Diketemukan oleh Linz Donovitz ( Perancis ) tahun 1900. Disini

sebagai pembakar ditambahkan hembusan oksigen kedalam besi

kasar cair (65-80%), yang dicampur dengan besi bekas (20-40%)

Besi bekas dimasukkan kedalam dapur yang dilapisi batu api

basa. Besi kasar cair dimasukkan kedalam dapur kemudian

dihembuskan oksigen bertekanan yang dapat diatur jaraknya

terhadap permukaan besi cair. Oksigen yang dihembuskan akan

menimbulkan nyala dengan suhu mendekati 1650o C dan akan

mengoksidasi unsur-unsur karbon, silicon dan mangan. Proses

mirip pada konvertor Bessemer dan Thomas, hanya waktunya lebih

lama (45 menit) untuk 27 ton baja , karena adanya besi bekas

yang ditambahkan dalam proses. Tiap ton baja memerlukan 50 m

udara hembus.

19

20

DAPUR SIEMENS MARTIN

Diketemukan oleh William Siemens ( Jerman ) dan Martin

( Perancis ) tahun 1865. Pada dapur ini dapat mengolah besi

bekas yang banyak maupun juga besi kasar cair. Untuk mengadakan

pembakaran dipakai gas yang sudah dipanaskan lebih dahulu.

Cara pemanasan gas. Dibawah dapur terdapat 4 ruangan yang

berisi saluran saluran batu tahan api, dua sebagai ruangan

udara U1, dan U2 sedang yang dua sebagai ruangan ga G1 dan G2.

Ruangan ruang udara lebih besar disbanding ruangan gas. Mula-

21

mula udara masuk ruang U1 dan gas masuk G1. Gas dan udara

bertemu di dapur dan mengadakan pembakaran. Hasil pembakaran

merupakan gas panas masuk U2 dan G2. Disini gas menyerahkan

panasnya kesaluran-saluran yang terbuat dai batu api

selanjutnya dibuang ke crobong. Setelah suhu mencapai 900o C,

arah aliran gas dan udara dibalik dengan membalik kelep ,

sehingga gas masuk melalui G2 dan udara melalui U2 biasanya

setlah 30 menit. Dengan demikian udara dan gas yang masuk

tungku suhunya lebih tinggi. Pembakaranselanjutnya menghsilkan

suhu yang lebih tinggi dari pembakaran mula-mula. Demikian

seterusnya setian 15 - 20 menit arah aliran dibalik. Dengan

cara ini dapat dicapai suhu 1700 – 1800o C sehingga cukup untuk

melebur besi bekas yang banyak. Kapasitas dapur dapat mencapai

350 ton, lamanya proses 4 – 7 jam. Dapur ini sering disebut

dapur terbuka/tanur terbuka (open hearth)

Keuntungan dapur Siemens Martin :

22

1. Dapat mengerjakan besi bekas yang banyak

2. Dapat dilakukan penelitian susunan bahan dari baja

karena prosesnya lama

3. Kemungkinan dapat membuat baja paduan

Kerugiannya:

1. Waktu yang diperlukan lama

2. Instalasinya mahal

DAPUR LISTRIK

Dapur listrik dipakai untuk mencairkan baha baku dengan tenaga

listrik sebagai sumber panasnya. Pada dapur ini tidak ada

kontak langsung bahan baku dengan bahan bakar. Pada prinsipnya

dapur listrik hanya sebagai alat untuk mencairkan bahan baku.

Dengan sendirinya tidak ada perubahan komposisi pada bahan,

sehingga perhitungan prosentase bahan sudah diperhitungkan

secara cermat.

Keunggulan dari dapur listrik

1. Bersih, tidak ada kotoran dari pembakaran

2. Mudah pengaturan panasnya

3. Temperaturnya tinggi ( 3500 o C) , baik untuk logam

paduan

Kerugiannya :

23

1. Aliran listriknya besar, sewa listrik mahal, biaya

oprasi mahal

2. Instalasi mahal

Macam-macam dapur listrik :

1. Dapur busur cahaya

2. Dapur induksi

Dapur busur cahaya mendapatkan tenaga panas dari busur yang

muncul diantara elektroda . ada 2 macam yaitu

a.Dapur busur tak langsung karena panas dari busur yang

timbul dari elektroda dipancarkan secara radiasi kelogam

sehingga mencair Contoh Dapur Stassano ( sudah jarang

dipakai karena tidak efiien ). Busur listrik diatas

bahan baku.

b. Busur langsung : busur listrik timbul dari electrode ke

elektroda lain melalui bahan . Contoh Dapur Girod , Satu

elektroda kabon dibagian atas dan 6 eletroda didasar

dapur dimana ada bahan baku. Busur listrik muncul dari

selektroda karbon ke baja cair. Kapasitas dapur mencapai

15 ton dengan aktu pencairan 4 jam. Pemakaian energy

listrik antara 600 -850 KW jam tiap ton baja.

Contoh lain Dapur Heroult. Menmpunyai 2 atau 3 elektroda

karbon dengan listrik arus bolak-balik bertegangtan 250

Volt., arus beberpa ribu Ampere. Arus begerak ri

elektroda ke baja cair, baja cair – ke elektroda.

24

Diameter elektroda 305-405 mm, Kapasitas dapur mencapai

30 ton

25

DAPUR INDUKSI

Prinsip : menimbulkan induksi didalam cairan besi,

sehingga timbul panas dalam cairan besi sendiri. Dinding

dapur hanya terpengeruh kecil dari arus listrik. Banyak

dipakai arus bolak-balik melalui tranformator ke lilitan

26

primer. Sebagai lilitan sekunder adalah cairan baja itu

sendiri. Karena arus induksi ini maka akan terjadi aliran

didalam cairan besi yan g akan sangat baik pengaruhnya

terhadap perosoe pengolahan baja. Aliran logam cair

menyebabkan campuran yang homogen dengan memepercepat laju

penjcairan bahan secara merata.Proses ekonomis jika

dipakai pada kapasitas produksi 15 to. Contoh Dapur

Rolling Raudenhauser.. Biasanyadipakai lilitan primer

brupa kawat ( nikelin ) untuk menaikkan efisiensi panas

yang timbul. Dapur induksi frekensi tinggi untuk

mencairkan bajhan dengan tahanan litrik yang tinggi

seperti baja, nikel, sedangakan dapurinduksi frekwensi

rendah banyak digunakan untuk mencairkan bahan logam

ringan seperti Aluminium.

DAPU KOWI

Dapur kowi merupakan dapur peleburan baja yang paling

sedrhana dngan kapasitas kecil kurang lebih 50 kg . Kowi

dibuat dari campuran tanah liat ( kaolin ) dngan semen api

kemudian dibakar . Dapur ini sering dipakaimuntukmelebur

bahan logan non ferro. Sebagai bahan bakar bisa dipakai

kokas atau arang kayu. Pada keadaan tertentu serimh

dipakai bahan bakar minyak. Tetapi pada dapur ini sering

menghyasilkan baja yang tidak bersih karena terkontaminasi

oleh bahan bakar selama terjadi proses pembakaran.

27

DAPUR KUPOLA

Untuk menghasilkan besi cor ( cast iron ) dapat dipakai

dapur Kupola , karena proses dan konstruksinya sederhana serta

porduksi yang cukup baik (15 Ton). Selama proses logam cair

langsung bersentuhan dengan bahan bakar dan dinding batu api,

sehingga kemungkinan terjadi kontaminasi selama proses. Untuk

itu perlu pengendalian mutu secara cermat. Untk besi cor paduan

dan besi cor khusus sulit dikontrol kompossisi dan suhunya maka

28

biasanya Kupola hanya untuk menghasilkan tuangan biasa dengan

kwalitas sedang, untuk kwalitas khusus dan padunag kurang baik.

Konstruksi dapur terdiri dari silinder logam tegak lurus yang

disangga tiang-tiang penyangga, dan lapisan batu tahan api

didalamnya. Diameter dalam Kupola antara 0,3 – 2 meter

tergantung kapasitas yang diinginkan. Dasar dapur dapat dibuka

untuk melakukan perbaikan lapisan batu tahan apim dan perbaikan

lapisan pasirnya.

Pintu pengisian bahan yang diolah ditengah-tengah

ketinggian dapur untuk memasuknan bahan secara berlapis-lapis.

Dibagian bawah dapur terdapat lobang udara, lobang terak, dan

lobang cerat untuk mengeluarkan besi cair. Lobang terak dibuat

lebih rendah daripada lobang udara agar tidak tertutup,

sementara lobang cerat dibuat dengan kemiringan 5o. Udara

pembakar ditampung dalam kotak angin yang mengambil panas dari

dapur. Kemudian udara yang sudah panas dialirkan ke lobang

udara melalui tuyer tuyer ang dipasang secara radial didinding

dapur

Bahan bahan yanbg diolah dalam dapur kupola adalah scrap

baja, pig iron , kokas dan batu kapur. Perbandinga berat bahan

muatan dapur adalah 1 bagian kokas dengan 8 bagian besi. Pada

dasar dapur sebelum proses dimulai diisi alas kokas agar dapat

menyediakan panas yang cukup ujtuk memcairkan logam. Untuk

setiap ton besi memerlikan kapur 40 kg sebagai bahan pengikat

terak( kl 3%), sedangkan udara pembakar yang dibutuhkan untuk

29

setiap ton besi sekitar 800 m3 dengan tekanan 1/3 atmosfer.

Pemaukan udara tidak boleh terkalu banyak agar , kalau terlalu

bnayak justru akan menurunkan suhu dapur, sehingga pencairan

kurang sempurna, Yang dimaksud dengan skrap adalah baja /besi

bekas, tatal atau sekrap balik, yaitu potongan saluran tuang

dll.

Suhu yang dapat dicapai adalah 1540 o C dengan waktu

cerat 20 -30 menit, dan kapasitas 15 ton besi tiap hari. Untuk

memperbiki kwalitas coran sering ditambahkan Fe-Si atau Fe-Mn

sebagai inokulan , yang akan memperbaiki sifat bahan tanpa

mengubah komposisi kimianya.

30

31

BAHAN-BAHAN NON LOGAM

Dalam teknik mesin banyak sekali bahan non logam dipakai

sebagai pelengkap atau penggati logam. Umumnya prosentasenya

lebih sedikit dibanding bahan utama konstruksi mesin yaitu

logam.

Beberap bahan yang dipakai antara lain :

1. KERAMIK

Keramik dalam bahan teknik tidak hanya meliputi bahan dari

tanah liat saja atau sejenisnya. Keramik bisa berupa senyawa

logam dan non logam. Keramik biasanya berupa ikatan kristalin

hanya ikatan antara atomnya berupa ikatan kovalen atau ionik

karena itu keramik sangat stabil tidak gampang terpengaruh oleh

lingkungan. Bandingkan dengan ikatan organik atau biologik

(serat kayu), plastik (polimer), yang sangat rentan terhadap

pengaruh dari luar terutama suhu dan kimia.

Biasanya keramik terdiri dari dari berbagai oksida ,

karbida silikat dll. Beberapa jenis keramik mempunyai arti

penting yang banyak dipakai dalam teknik antara lain :

- Refraktory ( batuy tahan api )

- Glass ( kaca )

- Abrasif

- Cement

32

1.1 Refraktory

Batu tahan api banyak dipakai pada konstruksi peleburan

yang menggunakan suhu tinggi selama operasinya.

Sifat batu tahan api adalah

- mempunyai ketahanan terhadap suhu tinggi

- sifat yang tetap satabil

- konduktivitas panas yang rendah.,

- kuat, keras tetapi getas.

Menurut sifat kimianya batu tahan api dibagi menjadi :

1. Batu tahan api asam ( acid refractory)

Biasanya terbuat dari Quartz yang mengandung bnyak silika

( Si O2 ) Titik lebur 1690 – 1730 0 C mulai melunak pada

suhu 15500 C digunakan pada convertor Bessemer, dan Dapur

lain yang mempunyai basis Acid lining.

2. Batu tahan api Basa ( Basic refractory)

Banyak mengandung Magnesia (MgO) Dibuat dari dolomit dan

atau magnetit. Batu dolomit dapat tahan sampai suhu 1880

C 1950 C

3. Batu tahan api netral (neutral refractory)

Banyak mengandung Alumina ( Al2 O3) dan silika ( SiO2)

Terbuat dari kaolinit, tahan sampai suhu 1600 - 1700 C

33

Disamping itu juga sering dibagi menurut kandungan senyawa yang

paling dominan maka sering disebut batu tahan api silika,

alumina, magsnesia chromit dll.

1.2 . Kaca ( Galss )

Kaca banyak dipakai karena sifatnya yang transparan, non

yoxit, inert, (tidak bereaksi dengan berbagai bahan kimia)

tidak menyebabkan kontaminasi dan cukup kuat/keras. Kaca dibuat

dari cmouran berbagai oksida. Pada umumnya kaca adalah non

kristalin/amorph. Atom/molekulnya tidak tersusun menurut pols

tertentu seperti logam tetapi sebagi jaringan tiga dimensi

yang acak . Sebagian dari oksida berupa glass former yaitu yang

membentuk network kaca., sebagian sebagai modifier dan

intermediate. Glas former SiO2, P2O5, B2O3 dll. Modifier ; Oksid

alkali dan alkali tanah sementara sebagai intermediate adalah

oksida alumina, berilina, titania dan zirconia. Sebagian dari

modifier berguna untuk menurunkan sebagai flux yang menururnkan

suhu pelunakan kaca sehingga kaca cair masih dapat dikerjakan

dengan temperatur yang rendah, Tetapi kalau terlalu banyak flux

akan menurunkan daya tahan terhadap reaksi kimia ( ingat unsur

flux dapat bereaksi dengan zat lain dalam hal ini kaca dapat

larut. Biasanya untuk mengurangi efek ini ditambah oksida

sebagai stabiliser. Pembentukan kaca dengan banyak dilakukan

dengan cara penuangan moulding ) kedalam model atau peniupan

(blowing). Kaca dapat dibentuk sebagai serat ( fibre 0 dengan

cara menarik filamen kaca yang masih kental (Continous

filament proces) atau dengan memasukkan kaca cair kedalam

34

piringan yang berputar ( Crown proces ) akan diperoleh serat

gelas yang pendek yang biasa disebut glass woll ( isolator

panas ) Fiber glass mempunyai kekuatan yang tinggi sampai 600

Mpa sehingga banyak dipakai sebagi serat pada pembuatan

komposit sebagai penganti logam pada konstruksi mesin.

Dibawah ini beberapa jenis kaca yang sering dipakai didalam

teknik :

Soda lime glass.

- Merupakan kaca yang paling banyak dipakai karenaharganya murah

- Tahan kegetasan

- Relatip tahan air

- Mudah dihot work

- Tahan terhadap bahan kimia

Banyak dipakai pada kaca cendela, botol, bola lampu, dan

beberapa instalasi teknik kimia

Dengan low table ware

Lead glass :

Sering disebut flint glass, yang banyak dipakai untuk

konstruksi dengan high quality table ware. Pemakaian : keperluan

optik, tabung lampu iklan, dan untuk benda seni. Banyak

mengandung timbal ( sampai 80 % ) . Untuk kaca optik yang

sangat gelap dan untuk pelindung dari X ray. Sifat sifat Lead

glas yang menonjol :

35

- Titik lebur rendah

- Mudah dihot work

- Tahanan listrik tuinng

- Index bias tinggi

Borosilicate glass

Dikenal dengan nama pyrex . Bnayak digunakan untuk

industri pipa, galas ukuran, alat laboratorium, isolator

listrik, dan beberapa keperluan rumah tangga. Sifat-sifatntya :

- sangat stabil terhadap bahan kimia

- Sngat tahan terhadap themal sochk

- Tahanan listrik tinggi

High silica glass

Kaca untuk keperluan khusus sehingga harganya sangat

mahal. Sifat-sifatnya :

- Sangat tahan terhadap thermal sock dan temperatur

tinggi ( sampai 900 0 )

2. ABRASIVES

Abrasive adalah bahan yang digunakan untuk menghaluskan

permukaan bahan lain dengan cara menggosokkkan bahan abrasiv

pada permukaan yang dihaluskan sehingga terjadi pengikisan.

Bahan abrasiv digunakan untuik batu grinda, kertas gosok atau

serbuk/pasta. Besarnya butiran ditunjukkan dengan besarnya

36

angka mess. Semakin besar angka maka semakun banyak butiran

yang mengisi setiap satuan luas sehingga butirannya makin

kecil. Biasanya dtunjukkan dengan jumlah butirna tiap inci

persegi. . Bahan abrasiv terbuat dari berbagai oksid yng sangat

keras sepertyi Alunmina, slsica, slsicon caebide, mtungten

carbide dll. Dengan perekat tertentu dibentu menjadi batu

grinda atau dilapiskan pada kertas (amplas) atau dalam bentuk

pasta, (Autosol). Pada keadaan tertentu dapat dibentuk sinter

menjadi sisi alat potong ( Widia )

3. CEMENT ( SEMEN )

Semen adalah semacam bahan perekat, beupa serbuk yang bila

dicampur dengan air akan menjadi pasta. Setelah didiamkan

beberapa saat (6 jam) akan mengeras. Untuk menjadi keras ada

yang memerlukan banyak air misal Portland cement, ada yang

tidak memerlukan tambahan air seperti kapur bubuk ( Ca (OH)2 )

dan gips ( Ca SO4)

Kapur bubuk dibuat dengan memanggang (calcining) batu

kapur (CaCO3) pada temperatur 1000 C sehingga berdekomposisi

menjadi gamping CaO . Dengan menyiram CaO dengan air akan

diperoleh Ca (OH)2 berupa serbuk. selanjutnya banyak dipakai

pada kontruksi bangunan gedung dll.

Semen yang paling banyak dipakai adalah Portland semen .

Pembuatannya dengan bahan batu kapur dan tanah liat yang

dihaluskan dan dibakar dalam kilang berputar ( rotary Kiln ).

37

Ini menyebabkan bahan-bahan tersebut berfusi menjadi clinker

yang keluar berbentuk bola-bola. Clinker ini dicampur dengan

gips dan dihaluskan menjadi serbuk halus.. Komposisi portland

semen terdiri dari bweberapa macam oksida silikat, aluminat

dll. Semakin banyak aluminat maka akan mempercepat pengerasan,

Biasanya 24 jam sudah keras, tetapi keras sempuran biasanya 28

hari ( umur beton)

4. PLASTIK ( POLIMER )

Pada dasarnya plastik adalah senyawa organik sebagai

gabungan molekul besar dan kecil yaitu senyawa karbon, hidrogen

oksigen dan nitrogen.

Beberapa sifat kahas plastik adalah :

1. Ringan, dengan berat jenis 1,1 -1,6 ( logam paling

ringan MG = 1,75 )

2. Penyekat panas dan listrik yang baik

3. Surface finish dapat diperoleh langsung dari cetakan

4. Dapat diberi beberapa warna langsung tanpa cat atau

transparan

5. Kekuatan rendah

6. Ketahanan panas yang rendah

7. Stabilitas kurang baik

Sesuai dengan sifatnya maka plastik cocok untuk beban rendah

dengan konduktivitas panas dan listrik yang baik, sebagai

exterior, interior dan cashing sangat luas penggunaannya.Juga

38

dipakai sebagai peredam getaran/ suara yang baik. Pada kondisi

tertentu dapat dipakai sebagai pengganti logam

Molekul plastik sebagai senyawa organik merupakan rantai

ikatan kimia ”mer” maka sering disebut polimer, maka nama-nama

plastik selalu pakai poli. Pole vinil Chlorida (PVC),

polyethilene, polytetrafluorthylene dll.

Beberapa jenis plastik :

Thermosetting palstics : plastik yang segera mengeras

setelah mencapai temperatur pembentukannya, dan selanjutnya

tidak dapat menjadi lunak walaupun dipanasi kembali. Plastik

ini tidak dapat dibentuk ulang

Thermoplastic plastics : plastik yang akan menjadi kuat

jika sampai temperatur ( kamar ) dan akan lunak kembali jika

diberi pemanasan. Plastik jenis ini dapat dibentuk berulang-

ulang.

Phenolic Melanic termasuk bahan thermosetting, tahan panas

, tahan air, tidak bereaksi dengan bahan kimia isolator listrik

yang baik

Epoxy. Ulet, tangguh , elastis tidak bereaksi dengan zat

kimia, kestabilan dimensa cukup baik banyak digunakan untuk

39

keperluan listrik, bahan coating, perekat, jig, forming dies

mudah dibentuk pada tempeatur kamar

Acrylic, thermopalstik palstics transparan cuckup kuat

tahan impact, dan lenturan isolator yang baik mudah diberi

warna, tahan berbagai zat kimia. Acrilyc secara optic paling

transparan dari semua jenis plastik. Tapi keburukannya mudah

tergores. Dikenal dengan nama Lucite dan Plexiglass.

Nylon, thermoplastis palstics, tahan abrasi dan dimensi

baik, ulet, RG relatip mahal . Kofisian gesek sangant rendah

maka baik dipakai sebagai bantalan. Banyak dipakai sebagi

tekstile , tali, senar dll

Polystirene, thermoplasic plastics, stabilitas dimensi

baik, menyerap air sedikit, isolator listrik terbaik, mudah

terbakar dan bereaksi dengan asam.

Vinyl, dapat dibuat dengan bentuk tipis yang elastis,

seperti karet sampai bentuk kekar/kaku. Ulet, flexibele tidak

mudah rapuh. Jenis yang kaku /kekar mempunyai stabilitas

dimensi yang baik dan tahan air.

Polythilene dan poli carbonat dieknal karena mempunyai

ketangguhan dan kekuatan yang tinggi mendekati baja dan sebagai

isolator listrik yang baik

Silicone , merupakan plastik yang unik karena rantai

molekulnya berselang seling dengan non organik jadi gabungan

semi organik. Dikenal sebagai bahan sangat tahan panas dan

40

sifat dielektrik yang tinnggi dan penyerapan kelembaban yang

rendah.

Urea formaldehyde, thermosetting seperti penolic tetapi

dapat dibuat warna terang.

Fluorocarbon. Dikenal inert terhadap bahan kimia tahan

tempeertur tinggi dan koefisen gesek sangat rendah. Banyak

digunakan untuk non-lubricatted bearing dan lapisan nonstick

( anti lengket) pada alat masak dan setrika ( Ingat lapisan

hitam pada panci teflon )

KOMPOSIT

Bahan komposit : to compose= menyusun, menggabung

Composit : besifat gabungan, susunan

Bahan komposit : Gabungan secara makro

Gabungan makro : `

- bisa dilihat, dibedakan

- lebih secara fisis, mekanis

- bisa dipisahkan lagi secara fisis. Mekanis.

Gabungan mikro :

- tidak bisa dibedakan/dilihat

41

- lebih secara chemis

- pemisahan sulit secara chemis, contoh paduan logam

Pada dasarnya komposit adalah susunan atau gabungan dua atau

lebih bahan yang membentuk susunan secara makro, yang mempunyai

sifat yang lebih baik atau yang tidak dipunyai oleh masing-

masing bahan penyusun. Sifat-sifat yang bisa diperbaiki

adalah :

- Kekuatan

- Kekakuan

- Ketahan korosi

- Ketahanan aus

- Keindahan

- Berat

- Sifat-sifat lelah

- Sifat pada temperatur tinggi/ rendah

- Isolasi panas

- Konduktivitas panas / listrik

- Isolasi akustik

Tidak semua sifat-sifat tersebut dapat diperbaiki dalam satu

bahan.

Komponen pokok komposit adalah serat sebagai bahan

penguat/reinforment material dan matrik sebagai bahan pengikat.

Serat mempunyai sifat keras, kuat, getas, tidak berbentuk,

tidak bisa langsung dipakai sebagai bahan teknik yang bisa

menahan beban, sementara matrik bersifat lemah, liat. Apabila

42

bahan matrik dan serat disusun dalam perbandingan yang tepat

dapat menghasilkan bahan yang mempunyai kekuatan tertentu yang

dapat direncanakan.

Klasifikasi dan karakteristik bahan-bahan komposit:

BAHAN BAHAN SERAT

1. Serat gelas ( silika) SiO2

- Serat yang pertama kali dipakai sebagai bahan penguat

- Harganya murah

- Jenis-jenisnya :

E glass dg komposisi :

52,4% SiO2 - 4,6 % MgO

14,4% Al2O3, Fe2O3 - 9,6% Na2O,K2O

17,2 % CaO - 0,9% BaO3

Sifat : - penghantar listrik, kekuatan dan kekakuan tinggi

C glass dg komposisi :

:64,,4% SiO2 - 3,3% MgO

4,1% Al2O3, Fe2O3 - 0,8 % Na2O,K2O

13,4 % CaO - 10,6% BaO3

sifat : - Tahan korosi dibanding E glass

- lebih mahal

- lebih kecil kekuatannya

S glass dengan komposisi :

:64,,4% SiO2 - 10,3% MgO

25,0% Al2O3, Fe2O3 - 0,3 Na2O,K2O

43

Sifatnya : Modulus lebih tinggi

- lebih tahan terhadap suhu dan lebih mahal dari E

glass

- S glass, x 30% lebih kuat dari E glass, harganya

lebih mahal

2. Serat grafit /kabon: serat yang paling banyak dipakai

untuk advanced

- Lebih kuat tetapi lebih mahal dari serat gelas apabila

diproduksi massal lebih murah

3. Silikon Carbide (SiC) Untuk temperatur tinggi

- Diameter kecil ( 20 -50 nm ), panjannya 0,03 mm

harganya mahal

4. Kevlar, Spectra, serat khusus yang dapat dibuat tipis

dan sangat kuat

BAHAN-BAHAN MATRIK

Fungsi matrik :

1. Mengikat serat

2. Melindungi serat

3. Membagi dan menerus beban dari luar ke serat

4. Menahan getaran yang timbul saat terjadi pembebanan

Untuk itu serat harus bisa melekat pada matrik, dan meratakan

beban yang ada, matrik harus kompatibel yang tidak bereaksi

dengan lingkungan, biasanya dipilih yang tahan terhadap

pengaruh suhu.

44

Macam-macam matrik :

Epoxy polyster: matrik utama yang paling banyak dipakai pada

suhu rendah (150o C)

Polimer (plastik) paling banyak dipakai

Termoset : plastik yang tidak bisa diubah karena panas ,

tidak bisa di recycle

Themoplastik : berubah karena panas, bisa diresycle

Keramik- tahan temperatur tinggi

SiC atau SiN tahan sampai 1600o C getas

Logam : Al. Ti, Mg, Baja, Karet dll

Pemakaian komposit sangat luas. Hampir semua bidang menggunakan

komposit sebagai bahan alternatif. Suatu contoh , bahan pesawat

B 757 1350 kg komposit, 30 % exterior adalah komposit . banyak

komponen otomotif yang menggunakan bahan komposit karena mudah

dibentuk, ringan tahan suhu tinggi dan tidak korosif.

Nama-nama komposit :

Plastik + gelas = plastik yang diperkuat dengan serat gelas

( glass fiber reinforced

plastic) (=GFRP)

Plastik + Karbon = CFRP

Istilah umum serat penguat dan matriknya :

45

FRP = Fiber Reinforced Plastik

FRM = Fiber Reinforced Metal

FRR = Fiber Reinforced Rubber

FRCr= Fiber Reinforced Ceramic

MMC=Metal Matrik Composit

Klasifikasi Komposit:

- Fibrous komposit : fiber didalam matrik = kayu

- Laminat composit : terdiri dari beberapa lapisan

material

- Particular komposit : terdiri dari partikel-partikel

dalam matrik

- Kombinasi diatas : contoh beton bertulang (laminate

fibrous Reinforced composit )

FIBROUS COMPOSIT :

Fiber yang panjang lebih lebih kuat dan lebih kaku dibanding

dengan fiber berbentuk ”bulk” pendek. Fiber mepunyai struktur

Fiber : - punya perbandingan diameter dengan panjang yang

besar

- Diameter mendekati ukuran kristal

- Perbandingan kekuatan dan kekakuan terhadap density

besar

Whisker:

46

- Perbandingan diameter dan panjang rendah

- Lebih sempurna dari pada fiber

PARTICULAR COMPOSITE

Bahan partikel fiber dan matrik bisa metal atau non metal

Non metal dalam non metal : semen dan agregrat

Metal dalam non metal : bahan penghalus , autosol, cat metalik

Metal dalam metal : Baja + Al ; SiC + Al

Non metal dalam metal : Keramik + Al

Proses pembuatannya:

Metal : metal cair dialirkan kedalam sistem fiber yang telah

diatur dengan perekatan difusi atau pemanaasan

Karbon : Fiber dapat direkat bahan karbon dengan pemanasan

sehingga terjadi karbonisasi

Keramik : Keramik cair dituang dalam fiber yang telah diatur

orientasinya.

LAMINATE COMPOSITE

Bimetal : Termostat

Pelapisan metal : Kawat Al dilapisi tembaga

Laminate glass : lapisan untuk kaca pengaman

47

PROSES CURING :

Mempercepat reaksi kimia dengan panas dan atau tekanan

(Polimerisasi bahan matrik)

- Pressure bag

- Vacum bag

- Autoclave ( panas dan tekanan)

( melepas udara yang terjebak dan exses resin )

Chemical hardening : dalam pembuatan komposit banyak dipakai

resin epoxy sebagai bahan matrik sehingga dalam pencetakan

bentuk sering bermaslah dengan kekentalannya. Maka perlu

tekanan dan suhu agar distribusi dapat merata sebelum matrik

membeku sempurna.

Proses curing akan berlangsung cepat dengan temperatur yang

tinggi , dalam hal ini Temperatur diperlukan karena :

1. Banyak hardener/katalis pengeras tidak bereaksi dibawah

suhu kritis

2. Memobilisasi molekul matrik agar bereaksi sempurna

3. Membuang solven dan air , ini dilakukan sebelum tekanan

diberikan

4. Memberi kesempatan kepada resin agar bisa mengalir

terdistribusi merata

Tekanan diperlukan :

1. Mendapatkan perekatan antar fiber dan matrik secara

optimum

48

2. Menekan kelebihan ( exses) resin

TERIMA KASIH

49