Mengenal Pengerjaan Dingin (Cold Working)

Mengenal Pengerjaan Dingin (Cold Working)

PENGERJAAN DINGIN (COLD WORKING)
(Oleh Okasatria Novyanto)

Apa sih Pengerjaan Dingin (Cold Working) itu? Dan Kenapa harus dipelajari? Kok “Ayak-ayak Ae..?” Seperti tidak ada kerjaan saja mempelajari hal semacam itu! (he ...he ...)
Demikian mungkin perasaan mahasiswa Teknik Mesin saat mengambil mata Kuliah Metalurgi diawal-awal masa perkuliahan. Okey, disini kita tidak akan membahas tentang keluhan-keluhan selama kuliah alias CURHAT (manCUR ke HATi) karena saya bukan seorang Psikolog tapi jika kita membahas kecantikan mahasiswi-mahasiswi Jurusan Psikologi UNAIR yang Aduhai, boleh tho? (he ...he ...)
Kembali ke LAP ...TOP .... !!
Secara definisi, Cold Working (Pengerjaan Dingin) ialah pembentukan logam plastis pada temperatur dibawah temperatur recrystalisasi (Deforming metal plastically at a temperature lower than recrystallization temperature). Terus, Apa itu temperatur recrystalisasi? Temperatur recrystalisasi ialah perkiraan temperatur minimum dimana logam yang dideformasi dingin akan mengalami rekristalisasi secara keseluruhan yang selesai dalam 1 jam (The approximate minimum temperature at wich complete recrystallization of a high cold worked metal occurs within a specified time, usually 1 hour).
Suatu logam dikatakan mengalami pengerjaan dingin (Cold Working) apabila butir-butir kristalnya berada dalam keadaan terdistorsi setelah mengalami deformasi plastik. Dalam keadaan ini pada kristal terdapat berbagai dislokasi setelah terjadi slip dan atau twinning.
Sebagai akibat dari pengerjaan dingin ini beberapa sifat mekanik akan mengalami perubahan, misalnya : Tensile Strenght, Yield streghth dan Hardnessnya akan naik sedangkan keuletan (ductility) akan menurun sebanding dengan makin tingginya derajat deformasi dingin yang dialami.

Dari gambar diatas dapat kita analisa sebagai berikut : bahwa laju kenaikan Yield Strenght itu lebih tinggi dari pada laju kenaikan Tensile Strenght dan pada derajat deformasi yang lebih tinggi lagi perbedaan antara Yield Strenght dengan Tensile Strenght hanya sedikit sekali. Jadi apa maksudnya? Maksudnya adalah deformasi yang akan terjadi sebelum patah sedikit sekali (keuletannya rendah). Dan ini juga berarti bahwa akan sangat berbahaya bila menderformasikan logam yang telah mengalami derajat deformasi dingin yang cukup tinggi karena sewaktu-waktu dapat patah (putus).Keterangan : The grain structure of a low carbon steel produced by cold working: (a) 10% cold work, (b) 30% cold work, (c) 60% cold work, and (d) 90% cold work (250). (Source: From ASM Handbook Vol. 9, Metallography and Microstructure, (1985) ASM International, Materials Park, OH 44073. Used with permission.)
Sebagaimana telah dikemukakan diawal bahwa akibat dari pengerjaan dingin adalah Tensile Strenght, Yield streghth dan Hardnessnya akan naik sedangkan keuletan (ductility) akan menurun sebanding dengan makin tingginya derajat deformasi dingin yang dialami. Selain itu juga perlu diketahui bahwa sebagian energi yang diberikan untuk mendeformasi logam itu dikeluarkan lagi sebagai panas dan sebagian lagi tetap tersimpan dalam struktur kristal sebagai energi dalam (tegangan dalam) yang dikaitkan dengan cacat kristal yang terjadi sebagai akibat dari deformasi. Jadi, secara sederhana bahwa setiap logam yang mengalami pengerjaan dingin itu pasti akan menyimpan sejumlah tegangan dalam sebagai akibat terjadinya sejumlah dislokasi.
Seumpama ada contoh kasus : Logam yang telah mengalami pengerjaan dingin ini dipanaskan kembali, apa yang terjadi? Maka terjadi suatu keadaan dimana atom-atom akan menerima sejumlah energi yang dapat dipakai untuk membentuk sejumlah kristal yang lebih bebas cacat dan bebas tegangan dalam. Nah, tahapan-tahapannya itu seperti berikut ini :1. Recovery 
Pada Fase Recovery ini terjadi pada awal pemanasan kembali dan dengan temperatur pemanasan yang rendah (A low-temperature annealing heat treatment), hal ini bertujuan untuk mengurangi tegangan dalam yang terjadi selama deformasi dan pada tahapan ini belum terjadi perubahan sifat mekanik maupun struktur mikro.2. Recrystallization
Pada fase rekristalisasi ini dilakukan pemanasan kembali dengan temperatur pemanasan yang lebih tinggi (A medium-temperature annealing heat treatment), hal ini bertujuan untuk mengeliminasi semua akibat dari pengerasan regangan yang terjadi (strain hardening) selama pengerjaan dingin. Rekristalisasi terjadi melalui tahapannucleaction (pengintian) dan growth (pertumbuhan).3. Grain growthPertumbuhan dari batas butir dengan proses difusi yang bertujuan untuk mengurangi jumlah dari Area Batas Butir.

Pengujian Tarik

Pengujian Tarik

MENGENAL PENGUJIAN TARIK
(Oleh Okasatria Novyanto)

Dalam dunia Engineering, seringkali kita dihadapkan pada istilah-istilah teknik seperti : tegangan tarik, tegangan geser, tegangan yang dizinkan, Tegangan, Regangan, Modulus elastisitas, dll. Mungkin bagi para ahli teknik (Engineer), istilah-istilah tersebut sudah menjadi hal yang biasa dan mereka paham akan maksud dari indeks yang ditunjukan dari tegangan geser, tegangan tarik, dll.
Nah, yang menjadi masalah adalah istilah-istilah tersebut seringkali masih terasa asing bagi mahasiswa teknik yang baru memasuki tahun-tahun awal perkuliahan atau bahkan mungkin mahasiswa yang sudah cukup lama mengikuti perkuliahan-pun belum sepenuhnya paham akan istilah-istilah tersebut. Pada pembahasan berikut ini, saya akan mencoba untuk berbagi pengetahuan khususnya tentang pengujian tarik.Tujuan pengujian mekanik suatu logam, yakni dengan percobaan-percobaan yang dilakukan terhadap suatu logam untuk mendapatkan data-data yang dapat menunjukan sifat-sifat mekanik logam tersebut. Pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dan perubahan-perubahannya dari suatu logam terhadap pembebanan tarik. Pengujian ini umumnya diperuntukan bagi pengujian beban-beban statik. Beban tarik tersebut dimulai dari nol dan berhenti pada beban atau tegangan patah tarik (Ultimate Strenght) dari logam yang bersangkutan. Beban uji yang telah dinormalisasikan ukurannya dipasang pada mesin tarik, kemudian diberi beban (gaya tarik) secara perlahan-lahan dari Nol hingga maksimum. Setiap kali dibuat Catatan mengenai perubahan (pertambahan) panjang dan gaya yang diberikan. Hasil catatan tersebut digambarkan dalam sebuah diagram Tegangan-Regangan, yang dirumuskan : Tegangan sama dengan besarnya Beban dibagi dengan Luas penampang. Dan Regangan sama dengan Pertambahan panjang dibagi dengan Panjang mula-mula. Secara umum, Diagram Tegangan-Regangan dikategorikan menjadi 2 jenis : 
1. Tegangan sebenarnya (True Stress) Pada Tegangan ini, nilai Luas penampang yang dipakai adalah luas penampang saat itu (aktual), sehingga ketika terjadi Necking(pengecilan penampang), nilai Tegangan tariknya justru tetap naik.2. Tegangan Engineering Pada Tegangan ini, nilai Luas penampang yang dipakai adalah Luas penampang mula-mula.Keterangan gambar : 
1. Pada pembebanan daro nol sampai mencapai titik proporsional limit, grafik masih merupakan garis lurus. Pada daerah proporsional limit ini, apabila besarnya pembebanan dibawah rentangan proporsional limit maka benda uji hanya mengalami deformasi plastis. Jadi jika gaya itu ditiadakan maka benda uji akan masih dapat kembali ke panjang mula-mula. Elastic limit merupakan batas antara deformasi elastik dan deformasi plastik. Bila besarnya pembebanan melampau elastik limit ini maka grafik yang terbentuk ini merupakan garis lengkung. Karena antara nol hingga proporsional limit merupakan garis lurus, maka berlaku hubungan Tegangan dibagi dengan Regangan sama dengan Konstant, sama dengan Modulus Elastisitas (Young Modulus). 
2. Apabila tegangan sudah mencapai titik Yields Stress maka benda uji sudah mulai nampak adanya pengecilan penampang. Dan ternyata pula pada titik tersebut benda uji mengalami pertambahan panjang dengan sendirinya walaupun besarnya beban tidak ditambah. Yields Stress dapat juga disebut dengan Yeild Point (Batas Lumer). Tetapi pada umumnya banyak logam yang tidak memiliki titik atau batas lumer yang jelas, terutama pada logam-logam yang rapuh. Pada diagram Tegangan-Regangan dari jenis logam tersebut titik lumer ditentukan dari harga tegangan dimana benda uji dari logam tersebut memperoleh perpanjangan (pertambahan panjang) permanen sebesar 0,2% dari panjang mula-mula. Tegangan ini biasanya dimanakan “Tegangan Net 0,2” dan merupakan dasar untuk menentukan Yield Stress. 
3. Apabila pembebanan sudah mencapai titik Ultimate Stress (Batas Patah) maka tegangan ini merupakan tegangan tarik maksimum yang mampu ditahan oleh benda uji tersebut. Pada titik tersebut, benda uji sudah menunjukan gejala-gejala patah berupa retakan-retakan. Retakan-retakan yang sudah mulai timbul pada titik Ultimate Stressakan semakin bertambah besar dan akhirnya benda uji akan patah pada titik Fracture Stress. 
Sifat Metalurgi Material
Brittle fracture (patah getas):1. Tidak ada reduksi luas penampang patahan.
2. Patahan tampak lebih mengkilap dan bidang patahan relatif tegak lurus terhadap tegangan tarik.
3. Disebabkan oleh pembebanan dinamis dan temperatur kerja yang rendah (contoh : Kasus yang terjadi pada Kapal Titanic).
Ductile fracture (patah ulet):a. Ada reduksi luas penampang patahan.
b. Tempo patah lebih lama.
c. Daerah patahan lebih halus dan berserabut.

Mengenal Tentang Struktur Kristal STRUKTUR KRISTAL (Oleh Okasatria Novyanto) 1. Susunan Atom dalam Material Short Range Order (Susunan Pendek), yaitu : Suatu pengaturan atom dimana atom-atomnya itu teratur dan dapat diperkirakan atom terakhirnya pada susunan tersebut. Umumnya hanya terdiri atas satu atau 2 jenis lintasan atom saja.Long Range Order (Susunan Panjang), yaitu : Suatu pengaturan atom dimana susunan atom tersebut mempunyai pengulangan atom-atom yang teratur pada bentuk padat dan jaraknya dapat sangat panjang.2. Contoha. Inert monoatomic gases (tidak mempunyai susunan atom yang teratur). b. Beberapa material, misalnya : uap air, gas nitrogen, amorphous silicon dansilicate glass mempunyai short-range order.c. Beberapa material, misalnya : uap air, gas nitrogen,amorphous silicon dan silicate glass mempunyai short-range order.d. Logam, paduan, keramik secara umum and beberapa polymers mempunyai susunan atom atau ion yang teratur sepanjang material.3. Tipe-tipe Susunan Atom4. Tipe-tipe Padatan (Solid) a. Crystalline material : bentuk jaringannya teratur dan berulang b. Single crystal : Struktur dan arah atomnya sama (misal : Silikon) c. Polycrystalline material : Struktur atomnya sama tetapi arah atomnya berbeda (misal : logam) d. Amorphous : bentuk jaringannya tidak teratur5. Unit Cell Latice ialah gambar 3 Dimensi yang menghubungkan inti-inti atom dengan garis imajiner (garis khayal)Unit Cells ialah bagian terkecil dari unit struktur (building block) yang dapat menjelaskan struktur kristal. Pengulangan dari unit cells akan mewakili struktur secara keseluruhan.6. Lattice parameter Yang termasuk dari lattice parameter adalah : a,b,c dan Alpha, betta, gamma. 7. Lattice yang mungkin akan terbentuk

Mengenal Tentang Struktur Kristal

STRUKTUR KRISTAL
(Oleh Okasatria Novyanto)

1. Susunan Atom dalam Material
Short Range Order (Susunan Pendek), yaitu : Suatu pengaturan atom dimana atom-atomnya itu teratur dan dapat diperkirakan atom terakhirnya pada susunan tersebut. Umumnya hanya terdiri atas satu atau 2 jenis lintasan atom saja.Long Range Order (Susunan Panjang), yaitu : Suatu pengaturan atom dimana susunan atom tersebut mempunyai pengulangan atom-atom yang teratur pada bentuk padat dan jaraknya dapat sangat panjang.2. Contoha. Inert monoatomic gases (tidak mempunyai susunan atom yang teratur).
b. Beberapa material, misalnya : uap air, gas nitrogen, amorphous silicon dansilicate glass mempunyai short-range order.c. Beberapa material, misalnya : uap air, gas nitrogen,amorphous silicon dan silicate glass mempunyai short-range order.

d. Logam, paduan, keramik secara umum and beberapa polymers mempunyai susunan atom atau ion yang teratur sepanjang material.

3. Tipe-tipe Susunan Atom4. Tipe-tipe Padatan (Solid)
a. Crystalline material : bentuk jaringannya teratur dan berulang
b. Single crystal : Struktur dan arah atomnya sama (misal : Silikon)
c. Polycrystalline material : Struktur atomnya sama tetapi arah atomnya berbeda (misal : logam)
d. Amorphous : bentuk jaringannya tidak teratur5. Unit Cell
Latice ialah gambar 3 Dimensi yang menghubungkan inti-inti atom dengan garis imajiner (garis khayal)Unit Cells ialah bagian terkecil dari unit struktur (building block) yang dapat menjelaskan struktur kristal. Pengulangan dari unit cells akan mewakili struktur secara keseluruhan.6. Lattice parameter
Yang termasuk dari lattice parameter adalah : a,b,c dan Alpha, betta, gamma.
7. Lattice yang mungkin akan terbentuk

Dasar-Dasar Kristalografi Pada Logam

Dasar-Dasar Kristalografi Pada Logam

DASAR-DASAR KRISTALOGRAFI PADA LOGAM 
(Oleh Okasatria Novyanto)

Sebelum membahas lebih jauh tentang Dasar-dasar kristalografi pada logam, tidak ada salahnya jika Anda membuka kembali catatan SMU tentang tabel periodik unsur-unsur kimia.
Sebagaimana kita telah ketahui bahwa semua zat terdiri atas atom-atom dan atom itu sendiri dari inti atom yang berupa sejumlah proton dan neutron yang dikelilingi oleh sejumlah elektron. Elektron ini menempati cell tertentu. Suatu atom dapat mempunyai satu atau bahkan lebih cell. Setiap cell dapat ditempati oleh elektron sebanyak 2 kali dari nomor cell (dihitung mulai dari yang terdalam sebagai cell nomor 1) yang dikuadratkan.
Jumlah elektron pada cell terluar banyak menentukan sifat dari unsur-unsur tersebut. Atom yang memiliki sejumlah elektron yang sama pada cell terluar yaitu unsur pada group yang sama akan memilki sifat yang hampir sama. Semua gas mulia mempunyai 8 elektron pada cell terluar, kecuali Helium yang hanya memiliki satu cell dan jumlah elektron pada cell itu adalah 2. Semuanya adalah unsur yang sangat stabil dan tidak bereaksi dengan unsur lain.
Atom-atom dapat membuat ikatan dengan atom yang sejenis atau atom lain membentuk molekul dari suatu zat atau senyawa. Molekul ialah sekelompok atom yang terikat oleh gaya tarik menarik antar atom itu sendiri dengan cukup kuat, sedang untuk atom-atom yang sejenis mempunyai ikatan yang lemah. Namun ikatan antar molekul itu lemah. Kristal ialah susunan pola ulang atom-atom (yang mengatur secara teratur) dalam 3 arah koordinat (dimensi).
Dalam beberapa hal atom-atom juga dapat menjalin ikatan dengan atom sejenis atau atom lainnya tanpa membentuk molekul seperti halnya pada logam.Ikatan AtomAda tiga jenis ikatan atom yang utama, yaitu :Ikatan ionicSebenarnya ikatan atom yang paling stabil itu seperti pada konfigurasi elektron pada gas mulia, yaitu terdapat delapan electron pada cell terluar (dua electron bila atom hanya memiliki satu cell). Bila suatu atom hanya memiliki satu electron pada cell terluar maka ia cenderung untuk melepas electron tersebut dan cell yang kebih kedalam yang biasanya sudah terisi penuh akan menjadi cell terluar, hal inilah yang menyebabkan lebih stabil. Tetapi hal ini pula mengakibatkan atom kelebihan proton (muatan positip) sehingga atom itu akan bermuatan positip (atom itu berubah menjadi ion positip). Sebaliknya bila suatu atom lain yang memiliki tujuh electron pada cell terluarnya, ia cenderung akan menerima satu electron lagi dari luar. Dan bila hal ini terjadi maka atom tersebut akan menjadi bermuatan negatip (karena akan menjadi ion negatip). Dan bila kedua ion ini berdekatan akan terjadi tarik menarik karena kedua ion ini memiliki muatan listrik yang berlawanan. Kedua ion ini akan terikat satu sama lainnya dengan gaya tarik menarik itu. Ikatan ini dinamakan ikatan ionic (ionic bonding), misalnya pada NaCl.Ikatan kovalen
Beberapa atom dapat memperoleh konfigurasi electron yang stabil dengan saling meminjamkan elektronnya. Dengan saling meminjamkan electron ini atom-atom akan memperoleh susunan electron yang stabil tanpa menyebabkannya menjadi bermuatan. Elektron ini masih mempunyai ikatan dengan atom asalnya, tetapi juga sudah terikat dengan atom yang meminjamnya, misalnya Ikatan kovalen dari chloride 
Ikatan Logam
Pada ikatan logam sebenarnya juga masih terdapat “kegiatan” saling meminjamkan electron, hanya saja jumlah atom yang bersama-sama saling meminjamkan elektron valensinya (elektron yang berada pada cell terluar) ini tidak hanya antara dua atau beberapa atom tetapi dalam jumlah yang tidak terbatas. Setiap atom menyerahkan electron valensinya untuk digunakan bersama. Dengan demikian akan ada ikatan tarik menarik antra atom-atom yang saling berdekatan. Jarak antar atom ini akan tetap sama, maksudnya seumpama ada atom yang bergerak menjauh maka gaya tarik menarik akan “menariknya” kembali ke posisi semula dan bila bergerak terlalu mendekat maka akan timbul gaya tolak menolak karena inti-inti atom berjarak terlalu dekat padahal muatan listriknya sama sehingga kedudukan atom relatip terhadap atom lain akan tetap.
Ikatan yang semacam ini biasanya terdapat pada logam sehingga dikenal dengan ikatan logam. Pada ikatan logam, inti-inti atom berjarak tertentu dan terlelat beraturan sedangkan elektron yang saling dipinjamkan seolah-olah membentuk “kabut elektron” yang mengisi sela-sela antar ini.
Mengingat atom-atom pada logam mempunyai posisi tertentu relatip terhadap atom lainnya maka dapat dikatakan bahwa atom logam tersusum secara teratur menurut suatu pola tertentu. Susunan yang teratur inilah yang dinamakan dengan Kristal dan susunan Kristal pada logam selalu kristalin (tersusun beraturan dalam suatu Kristal).Struktur Kristal pada Logam
Sebenarnay struktur Kristal pada logam itu cukup banyak jenisnya, misalnya : Face Centered Cubic, Orthohombic, dll. Nah, pada ulasan kita kali ini akan menitik beratkan pada Face Centered Cubic (FCC), dan Body Centered Cubic saja.Body Centered CubicBody Centered Cubic (BCC) secara bahasa artinya : Kubus pemusatan ruang. Umumnya struktrur Kristal ini dimiliki oleh : Crom (Cr), Besi Alpha, Molebdenum (Mo), Tantalum(Ta), dll. BCC ini mempunyai Number of atoms per unit cell (n), dimana n = 1 + (8 x 1/8) = 2. BCC juga mempunyai Coordination Number (CN) sejumlah = 8, CN ialah jumlah atom-atom tetangganya yang mengelilinginya. Karena atom yang terpadat itu berada pada diagonal ruang maka untuk mencari Unit cell length (a) pada BCC, dirumuskan sebagai berikut :Atomic Packing Factor (APF) ialah Fraksi Volume yang diisi oleh atom, yang secara matematis diperoleh dari Volume atom pada unit cell satuan dibagi dengan Volume unitcell satuan.
Untuk BCC, APF-nya sebesar 0.68Face Centered CubicFace Centered Cubic (FCC) secara bahasa artinya : Kubus pemusatan sisi. Umumnya struktrur Kristal ini dimiliki oleh : Alumunium, Besi Gamma, Timbal, Nickel, Platina, Ag, dll. FCC ini mempunyai Number of atoms per unit cell (n), dimana n = (6 x ½) + (8 x 1/8) = 4. FCC juga mempunyai Coordination Number (CN) sejumlah = 12. Karena atom yang terpadat itu berada pada diagonal ruang maka untuk mencari Unit cell length (a) pada BCC, dirumuskan sebagai berikut :Untuk FCC, APF-nya sebesar 0.74Polymorphism and Allotropy
Beberapa material kemungkinan mempunyai lebih dari satu struktul Kristal, inilah yang disebut dengan polymorphism, misalnya : Carbon itu bisa dalam bentuk Diamond, Graphite maupun buckminsterfullerene (buckyball).
Jika material mempunyai lebih dari satu Kristal tetapi dalam keadaan padat yang tergantung dari temperature, maka inillah yang disebut dengan Allotropy, misalnya : Besi, itu pada batas kelarutan maksimum karbon 0,025%C pada temperature 723 Derajat Celcius berfasa besi alpha yang berstruktruk Kristal BCC sedang pada batas kelarutan maksimum karbon 2%C pada temperatur 1130 derajat celcius dia berfasa besi gamma(Austenite) yang berstruktur Kristal FCC. Dan pada batas kelarutan maksimum karbon 0,1% C pada temperature 1493 Derajat Celcius berfasa besi delta yang berstruktur Kristal BCC.Arah dan Bidang Kristalografi
Arah KristalografiUntuk lebih sederhananya cobalah ikuti langkah-langkah berikut :Bidang KristalografiUntuk lebih sederhananya cobalah ikuti langkah-langkah berikut :Dan untuk menambah pemahaman Anda, silahkan baca kembali buku Introduction Physical Metallurgy (Sidney H. Avner) dan Callister 

Sifat-Sifat Logam Yang Penting

Sifat-Sifat Logam Yang Penting

SIFAT-SIFAT LOGAM YANG PENTING

(Oleh Okasatria Novyanto)

Suatu hari dipermulaan kuliah di UGM pada tahun 2002, saya mengikuti mata kuliah Bahan Teknik I yang diberikan oleh Ir. Andreas Surjoko. Beliau memberikan satu pertanyaan sederhana kepada kami “Coba kamu, tolong jelaskan apa yang dimaksud dengan Tougness (sifat Ulet)?”. Dari sekitar 16 Mahasiswa yang ditanya semuanya bervariasi jawabannya dan hampir semuanya “goyah” ketika Ir. Andreas Surjoko kembali menguji jawaban mereka. Nah, atas dasar itulah saya mencoba untuk berbagi pengetahuan tentang sifat-sifat logam yang penting. Dan harapan saya, ketika anda membaca buku-buku teknik khususnya teknik mesin maka tidak asing lagi dengan istilah-istilah yang berkaitan dengan sifat-sifat logam. Didalam merencanakan suatu kontruksi, pemilihan bahan-bahan yang akan dipergunakan harus disesuaikan dengan sifat-sifat logam tersebut. Adapun sifat-sifat logam yang penting, antara lain :

1. Malleability (mampu tempa)

Maksudnya bahwa logam itu mempunyai suatu sifat yang mampu dibentuk dengan suatu gaya, baik dalam keadaan dingin maupun panas tanpa terjadi retak pada permukaannya, misalnya dengan hammer (palu).

2. Ductility (mampu tarik)

Maksudnya bahwa suatu logam itu dapat dibentuk dengan tarikan sejumlah gaya tertentu tanpa menunjukan gejala-gejala putus. Contoh dari gejala putus yakni adanya pengecilan permukaan penampang pada salah satu sisi.

3. Toughness (sifat Ulet)

Yakni kemampuan suatu logam untuk dibengkokan beberapa kali tanpa mengalami retak.

4. Hardness (kekerasan)

Yakni ketahanan suatu logam terhadap penetrasi atau penusukan indentor yang berupa bola baja, intan piramida, dll.

5. Strenght (kekuatan)

Yakni : Kemampuan suatu logam untuk menahan deformasi.

6. Weldability

Merupakan kemampuan suatu logam untuk dapat dilas, baik dengan menggunakan las listrik maupun dengan las karbit (gas).

7. Corrosion resistance (tahan korosi)

Yakni : kemampuan suatu logam untuk menahan korosi atau karat akibat kelembaban udara, zat-zat kimia, dll.

8. Tahan Impact

Maksudnya sifat yang dimiliki oleh suatu logam untuk dapat tahan terhadap beban kejut.

9. Machinibility

Kemampuan suatu logam untuk dikerjakan dengan mesin, misalnya : dengan mesin bubut, Milling, dll.

Teknologi Mekanik

Teknologi Mekanik

The Manufacture of Ball Bearings 

(Written By Okasatria Novyanto)

Normally every people who have a CAR or a Motorcycle will know with therminology ball bearing (In Indonesian Language is called “Bantalan”).
Ball bearings are at the heart of almost every product with a rotating shaft. 
Anyway, do you know the manufacture of ball bearings?
I hope after I shared my knowledge on simple explanation below, you can increase the manufacturing knowledge of ball bearing. And please up date your knowledge with looking for the other Engineering literature to know more about manucfaturing process (on especially) and engineering (on generally). 
Principles of Friction 
For example, You have been asked to move a one ton, smoothly polished block of granite to another location. During your initial attempt to move the block, the two surfaces in contact (the base of the granite block and the ground) resist movement. This is called static friction. Trying harder, you exert greater force, enough so that the surfaces begin to slide against one another. Once in motion, the resisting force is from kinetic or sliding friction, rather than static friction. If that same block is now placed on five equally spaced rollers the force required to move the block is significantly decreased. Why? The rollers, in contact with both the surfaces of the roadway and block, still encounter friction; however, the rotating action of the rollers carries the block forward with less effort. The rollers eliminate the need to slide the block and have eliminated the resisting force of kinetic friction: the friction encountered is now classified as rolling friction. Rolling element bearings are designed to take advantage of this principle. They eliminate sliding friction and utilize the efficiencies of rolling friction to carry a load.Rolling Element Bearings 
Rolling element bearings consist of two circular steel rings and a set of rolling elements. One of the rings is much larger than the other—in fact, it is large enough for the other to fit well within its perimeter. This larger ring is referred to as the outer ring. The smaller of the two is the inner ring. A predetermined number of solid balls or rollers are formed into geometric shapes and placed at equal intervals in the open space between the two rings. These components are usually made of steel and are referred to as rolling elements. A cage, or retainer, is then used to maintain the intervals between the elements. This basic terminology will be used and expanded upon in the pages to come to describe the simple design and construction of a bearing.
Rolling Element Bearing Classifications The rolling elements are formed as standard geometric shapes which include :
1. Balls  
2. Cylindrical Rollers 
3. Needle Rollers 
4. Tapered Rollers
5. Spherical Rollers 
The geometric shape of these rolling elements are used to define the classification, or name, of each rolling element bearing type. Ball bearings useperfectly round balls as their rolling elements, cylindrical roller bearings use cylindrical rollers, etc.Rolling Element Bearings and Tolerances
The precise operation of a rolling element bearing increases incrementally as each of the individual components approach "perfection" in its manufacture. The American Bearing Manufacturing Association (ABMA) has established two sets of tolerance classes that define the acceptable minimum and maximum manufacturing ranges for rolling element bearings. These are the ABEC (Annular Bearing Engineering Committee) tolerance classes for ball bearing and RBEC (Roller Bearing Engineering Committee) tolerance classes for roller bearings. The international bearing community also has an association to regulate international standards, the ISO or International Standards Organization. ISO and ABMA standards are identical with respect to these tolerances, although they use different class designations
Note : Bearings manufactured within tighter tolerance r anges provide greater accuracy of shaft rotation and contribute to higher speed capability.
Bearing Life 
Bearing life refers to the amount of time any bearing will perform in a specified operation before failure. This is the life which 90% of identical bearings subjected to identical usage applications and environments will attain (or surpass) before bearing material fails from fatigue. Many factors have a profound affect on the actual life of the bearing. Some of these factors are :
1. Temperature 
2. Lubrication 
3. Improper care in mounting resulting in contamination, misalignment, deformation, etc.
As a result of these factors, an estimated 95% of all failures are classified as premature bearing failures. 
Standard Ball Bearing Components 
Bearings have a lot in common with Cars. A car’s basic design begins with a number of essential components for normal operation and can include additional components which may enhance performance. The same is true for bearings. The essential components of a ball bearing are defined as follows.The Inner Ring (1) 
This is the smaller of the two bearing rings and gets its name from the position it holds. It has a groove on its outside diameter to form a path for the balls. The surface of this path is precision finished to extremely tight tolerances and is honed to a very smooth, mirror-like surface finish. The inner ring is mounted on the shaft and is usually the rotating element. The Outer Ring (2) 
This is the larger of the two rings and, like its counterpart the inner ring, its name is derived from the position it holds. Conversely, there is a groove on its inside diameter to form a pathway for the balls. This surface also has the same high precision finish of the inner ring. The outer ring is normally placed into a housing and is usually held stationery. The Balls (3) 
These are the rolling elements that separate the inner and outer ring and permit the bearing to rotate with minimal friction. The ball radius is slightly smaller than the grooved ball track on the inner and outer rings. This allows the balls to contact the rings at a single point, appropriately called point contact. Ball dimensions are controlled to very tight tolerances. Ball roundness, size variations, and surface finish are very important attributes and are controlled to a micro inch level (1 micro inch = 1/1,000,000th, or one-millionth of an inch). 
The Cage (Retainer) (4) 
The main purpose of the cage is to separate the balls, maintaining an even and consistent spacing, to accurately guide the balls in the paths or raceways, during rotation, and to prevent the balls from falling out. Lubrication 
The lubricant is an integral part of a bearing’s standard components. However, the complexity of the subject merits more detailed examination and will be addressed in other training modules. Bearing Loads
The rolling element bearing is subject to forces from gears, pulleys, or other components. These forces simultaneously act on the bearing from many different directions.The direction in which force is exerted on the bearing helps identify the type of load on the bearing :
Radial loads are exerted on the bearing on a plane perpendicular (90°) to the shaft.
Axial loads or thrust loads, are exerted on the bearing on a plane parallel to the center of the shaft.
Combination loads exert both a radial and axial load on the bearing.
The illustration below shows a shaft mounted fan driven by a belt and powered by a motor. Two bearings support the shaft and are subjected to loads as follows :Radial loads originate from the : 
(A) Weight of shaft 
(B) Weight of the pulley 
(C) Tension of the belt
(D) Weight of the propeller 
(E) Propeller rotation 
Note : Radial loads exerted on the ends of the shaft, outside of the two bearings supporting the load ( for example : the belt tension, pulley weight and propeller weight), are compounded by a lever affect and are referred to as overhung loads. 
Axial loads originate from the wind (E) induced by the propeller rotation.
Combination loads are the result of both radial load(s) and axial load(s) being combined and exerted on a single bearing.
Load Carrying Surfaces
As noted earlier, a bearing is designed to carry a load and reduce friction. The critical surfaces involved in supporting or carrying the load are :The Balls (3) 
Balls have been defined previously as one of the essential bearing components. They are subjected to the full brunt of the load carried by the bearing. Cages (4)
Under normal conditions, cages carry very little load. However, when a bearing is not installed properly, is subjected to loads and speeds higher than recommended by the manufacturer, does not maintain proper lubrication, etc., the cage then may be subjected to loads far beyond what it is able to carry. These conditions can lead to premature cage failure. The Raceways (5) 
Raceways are the large, honed (highly polished), track surfaces on the inside of the outer ring (referred to as the outer raceway) and the outside of the inner ring (the inner raceway), that form a closed circle around the circumference of the ring. As the bearing rotates the rolling elements run on these surfaces. 
The Load Zone and Contact Points
When a bearing is supporting a radial load, the load is distributed through only a portion of the bearing—approximately one-third (1/3)—at any given time. This area supporting the load is called the bearing load zone.Every point or surface where loads are supported by the bearing are load carrying contact points or surfaces. These include the outer Ring (O.D), inner Ring (I.D), the adjacent surfaces that form right angles to each other, raceways and rolling elements. 
Manufacturing Process 
Basically, Manufacturing Process for Ball bearing between one company with the others company does not have to same process. Inner or Outer Ring 
1. The bearing steel is machined (turned) or forged into rough cut, basic ring configurations;
2. Rings are machined to within rough tolerance specifications;
3. Rings are heat treated to increase the steel’s strength;
4. Ring faces receive the final grinding, removing any rough spots;
5. The ring O.D. and I.D. are finish ground to a smooth surface;
6. Raceways are also finish ground to an even surface;
7. The raceways are honed to a polished finish; and
8. The rings are then cleaned and readied for assembly.Ball
1. The bearing steel wire is cold stamped (headed) into roughly shaped balls;
2. Balls are rough ground to remove the flashing (orbit) created during heading;
3. The balls are heat treated for strength; 4. Balls are rough ground again to remove coarser imperfections;
5. The balls are next finish ground; 6. The balls are lapped (a fine-polishing process); and
7. Finally, the balls are cleaned and readied for assembly.The Stamped Steel Cage 1. Blanks, or donut shaped discs, are stamped outof strip steel;
2. The retainers are partially (rough) formed; 3. The retainers are next finish formed;
4. Retainers are then punched (if rivets are to be used);
5. Retainers go through a deburring process; and
6. The finished retainers are cleaned and readied for assemblyBall Bearing Assembly 
Before I start explain about Ball bearing Asssembly, for your information if you want to know process detail for "Ball" please visit onhttp://www.abbottball.com/about/production.asp
The bearing components will next go through the final assembly process. The assembled bearing is then cleaned, lubricated, noise tested, etc.Reference : Actually, this Article was made by me when I was Studying in Gadjah Mada Universty. Rough Material was gotten from Internet but I am sorry, I forgot what is the name of company as resource for this article.