Teknologi Pengelasan

Proses manufaktur logam salah satunya yaitu teknik penyambungan atau yang lebih dikenal dengan pengelasan. Teknik pengelasan ini ilmu yang sangat luas, karena banyak faktor untuk mendukung keberhasilan dari hasil penyambungan tersebut.

Agar tidak membingungkan, saya akan coba menguraikan teknik pengelasan ini dalam beberapa tahap. Untuk pertama, saya akan menjelaskan secara umum mengenai pengelasan. Selamat membacaa..

Pengelasan adalah teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan, dan dengan atau tanpa logam penambah, sehingga menghasilkan sambungan yang continue.

Sumber Panas pada pengelasan dapat dihasilkan dari:

1.       Gas Bakar (H2, Propan, Acetylene, dll)

2.       Busur Listrik

3.       Tahanan Listrik

4.       Friksi / Gesekan

5.       Sinar Laser

6.       Getaran Ultra

Keunggulan Proses Pengelasan:

•       Sambungan terpadu secara homogen sehingga lebih kokoh

•       Konstruksi sambungan rapih

•       Berat sambungan hanya berkisar 1-1,5% dari berat konstruksi

•       Luas penampang logam induk tidak berkurang karena tidak ada proses pelubangan, sehingga kekuatan tetap utuh.

•       Dapat dilakukan pada bentuk dan luas penampang yang kecil sekalipun

•       Pengerjaan konstruksi lebih cepat.

Kekurangan Proses Pengelasan:

Perancangan design sebelum pengelasan harus sangat diperhatikan, karena:

•       Kekuatan sambungan sangat dipengaruhi oleh kualitas pengelasan. Jika kualitas hasil pengelasan baik maka sambungan akan kuat. Tetapi bila kualitas pengelasan tidak sempurna, maka sambungan tidak kuat dan berpotensi bahaya.

•       Sambungan las tidak dapat dibongkar pasang. Apabila ada kesalahan dan harus diperbaiki, maka harus dengan cara membongkar paksa sambungan tersebut.

Faktor yang harus Diperhatikan sebelum Proses Pengelasan:

1. Logam Induk (Simmilar atau Dissimilar Metal)
2. Logam Pengisi
3. Proses Pengelasan yang akan digunakan
4. Posisi Pengelasan
5. Parameter yang digunakan
6. Perlakuan setelah proses pengelasan
7. Pemeriksaan hasil pengelasan
8. Keselamatan Kerja

Naah untuk tulisan selanjutnya, saya akan menjelaskan (sesuai dgn ilmu yang saya punya) satu persatu dari poin faktor pendukung keberhasilan proses pengelasan di atas..

COLD SPRAY

Definisi:

= yaitu proses coating dengan energi kinetik tinggi, dimana partikel bubuk halus di dorong dengan tekanan tinggi (-3.5 x 10Nm^-2) jet gas supersonik pada kecepatan di atas kecepatan kritis (500-1200 ms¹) ke arah substrat yang telah dipersiapkan kemudian membentuk deposit.

Metal seperti Cu dan Al merupakan yang terbaik untuk proses Cold Spray. Tetapi metal yang lain pun dapat digunakan seperti: W, Ta, Ti, McrAlY, WC-Co dan lainnya

Skema proses cold spray

Cara kerja Cold Spray:

1. Berada pada temperatur kamar sampai terjadi tumbukan

2. Kecepatan supersonik (500-1 500 meter per detik) kedalam substrate sampai membentuk ikatan metalurgi

3. Tidak mengalami perubahan kimia  dan tegangan.

Keuntungan Cold Spray:

1. Mempertahankan sifat awal dari partikel

2. Menyimpan material oksigen sensitif  tanpa vakum

3. Content oksida rendah

4. Density tinggi

5. Konduktivitas termal dan listrik yang tinggi

6. Kekerasan tinggi dan struktur mikro cold work

7. Membentuk  lapisan tahan korosi

8. Deposit  plastik coating tanpa membutuhkan pelarut yang mudah menguap

9. Intermetalik coating atau perbaikan (fase dan stabilitas komposisi)

10. Deposit logam pada keramik atau logam pada kaca

11. Kemampuan untuk melakukan prototyping cepat.

Hasil Pengerjaan Cold Spray:

1. Menghasilkan produk dengan cacat yang rendah

2. Memperbaiki bagian yang rusak tanpa merubah struktur

3. membentuk Ikatan kimia pada dissimilar material

4. Alternatif  temperatur yang rendah untuk pengelasan

5. Membentuk komponen komposit menggunakan material yang berbeda pada lokasi yang berbeda

6. Rapid Prototyping

Aplikasi:

Teknologi Cold Spray dapat diaplikasikan pada industri sebagai berikut:

1. Biomedical

2. Aerospace à membentuk lapisan tahan fatique/impact

3. Kimia à meningkatkan ketahanan korosi

4. Proses Mineral à meningkatkan ketahanan korosi dan erosi

5. Die Casting à Memperpanjang umur pakai

6. Elektronik à Membentuk superkonduktif, permukaan magnestostrictive

7. Printing à Lapisan tembaga pada rol

8. Oil dan Gas à Meningkatkan ketahanan korosi

9. Glass à Platinum coating

Turbin Gas

Turbin gas yaitu suatu mesin penggerak, dimana gas sebagai energi fluida kerja dipergunakan langsung untuk memutar roda turbin. Pada turbin gas terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian rotor dimana merupakan bagian dari turbin yang bergerak berputar, dan bagian stator yaitu bagian yang tidak bergerak atau disebut rumah turbin.

Komponen roda turbin terletak di dalam rumah turbin dan roda turbin memutar poros daya yang menggerakkan atau memutar bebannya (generator listrik, pompa, kompresor, baling-baling atau komponen mesin lainnya).

Turbin gas biasanya banyak digunakan untuk menggerakkan pesawat terbang, dan untuk instalasi darat yang dapat dipakai untuk membangkitkan tenaga listrik. Keuntungan dari penggunaan turbin gas sebagai pembangkit tenaga listrik dan sebagai penyedia panas di industri adalah mudah diinstal, proses kerjanya tidak sukar terutama untuk menanggulangi beban puncak dan dimensinya kecil.

 

Turbin gas di PLTG Pesanggaran bekerja berdasarkan sistem turbin yang sederhana karena fluida kerjanya adalah udara biasa tanpa harus diolah/dipersiapkan lebih dahulu, melainkan hanya cukup dimampatkan lebih dahulu kemudian dipakai untuk proses pembakaran bahan bakar.

Secara umum prinsip kerja turbin gas digambarkan melalui siklus simpel (simple cycle), dimana turbin, kompresor, generator listrik, dan motor untuk start, semuanya berada dalam satu poros dan pada umumnya ruang bakar diletakkan di samping mesin.

Kompresor akan menghisap udara luar dan menempatkannya serta menaikkan tekanan udara sehingga temperaturnya naik, kemudian dimasukkan ke dalam ruang bakar yang berbentuk gas atau cairan ke dalam arus udara tersebut sehingga terjadi proses pembakaran. Gas panas hasil pembakaran yang terjadi dialirkan ke dalam gas turbin. Gas turbin akan menggerakkan kompresor dan menggerakkan generator listrik sebagai daya yang berguna, dan gas bekasnya dibuang ke udara luar dengan cerobong.

  

Gambar di atas menunjukkan skema siklus brayton yang merupakan siklus kerja dari turbin gas yang digambarkan dalam bentuk hubungan antara tekanan dan temperature. Siklus brayton tersebut mempunyai urutan kerja sebagai berikut :

            4    -    1           =   Proses penghisapan udara

            1    -    2           =   Proses kompresi udara

            2    -    3           =   Proses pembakaran bahan bakar

            3    -    4           =   Langkah ekspansi/pembuangan

Baja Tahan Karat

Baja tahan karat merupakan baja paduan yang mengandung unsur Cr minimum 12 %. Baja tahan karat termasuk dalam baja paduan tinggi yang mempunyai sifat mampu bentuk yang baik, ketangguhan yang baik pada temperatur rendah maupun tinggi, mempunyai sifat ketahanan korosi yang baik, juga mempunyai ketahanan mulur yang cukup besar pada temperatur tinggi. Baja tahan karat mempunyai sifat yang berbeda baik dengan baja karbon maupun dengan baja paduan rendah, hal ini sangat mempengaruhi sifat mampu lasnya. Jika dilihat dari sifat fisiknya, koefisien muai baja tahan karat kira-kira 1,5 kali dari baja lunak, dengan demikian dalam pengelasan baja tahan karat akan mengalami perubahan bentuk yang lebih besar.Karena sifatnya, maka baja ini banyak digunakan dalam reaktor atom, turbin, mesin jet, pesawat terbang, alat rumah tangga dan lain-lainnya. 

Baja Tahan Karat dapat diklasifikasikansebagai berikut:

Baja tahan karat dalam membentuk mechanical propertis nya dipengaruhi oleh beberapa unsur, seperti:

Karbon (C)

Karbon merupakan unsur pengeras utama dalam baja, pada baja tahan karat karbon berfungsi untuk memperluas gamma loop, juga sebagai pembentuk karbida yang berikatan dengan Fe dan Cr. Karbon juga berpengaruh meningkatkan ketahanan korosi intergranular. Pada baja tahan karat austenitik sebagai unsur untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan.

Silikon (Si)

Silikon pada baja tahan karat berpengaruh untuk meningkatkkan ketahanan oksidasi pada temperatur tinggi, dan meningkatkan elastisitas. Keberadaan Si pada baja tahan karat maksimum 1,5 %.

Mangan (Mn)

Mangan dalam baja tahan karat mencegah terjadinya retak panas yang diakibatkan oleh terbentuknya sulfida besi (FeS). Mangan juga mempengaruhi kestabilan austenit dan ferit, dimana pada temperatur rendah mangan akan menjadi penstabil austenit dan ferit.

Nikel (Ni)

Nikel adalah unsur penstabil austenit. Penambahan unsur Ni kedalam paduan Fe-Cr akan memperluas daerah gamma, sehingga daerah ferit akan mengecil.^[5] Pada temperatur austenisasi rendah mendorong terjadinya penghalusan butir dan dapat meningkatkan ketangguhan bila dipadu dengan krom.     

Krom (Cr)

Semua baja tahan karat mengandung Cr yang berfungsi sebagai unsur penstabil ferit. pada  diagram kesetimbangan Fe-Cr terlihat bahwa kandungan krom diatas 12% memperlihatkan ferit dapat langsung mengendap dari fasa cair membentuk delta-ferit. Semakin tinggi kandungan Cr daerah austenit yang terbentuk akan semakin menyempit, sehingga daerah ferit menjadi lebih luas.

Kandungan krom diatas 10,5% akan membentuk lapisan pasif krom (Cr₂O₃) yang dapat mengikat oksigen sehingga meningkatkan ketahanan korosi dan ketahanan oksidasi pada temperatur tinggi. Krom juga merupakan unsur pembentuk karbida yang dapat berikatan dengan besi, karbon dan dengan unsur lainnya.

Molibdenum (Mo)

Molibdenum pada baja tahan karat berfungsi untuk meningkatkan kekuatan dan sebagai pembentuk fasa kedua dalam baja tahan karat feritik dan austenitik. Dalam baja tahan karat martensitik, molibdenum dapat meningkatkan kekerasan dan pada temperatur tempering yang tinggi akan membentuk endapan karbida.